科学家们创造出一种基于光的半导体芯片，为6G铺平道路

通过结合光子和电子组件，科学家们建造了一款原型通信芯片，可以有效地访问足够高的射频带宽，用于先进雷达以及6G和7G等用途。

一种首创的芯片架构，利用了电子和基于光的组件，可能为6G技术铺平道路。

这项研究于11月20日发表在《自然通讯》上，为先进雷达、卫星系统、先进无线网络（Wi-Fi）甚至未来的6G和7G移动技术的通信芯片提供了蓝图。

通过将基于光的光子组件整合到传统的基于电子的电路板中，研究人员显著提高了射频（RF）带宽，同时在高频率下展示了改进的信号精度。

他们通过采购硅晶片并将电子和光子组件（以“芯片块”形式）附在一起，如同乐高积木一样，制作了网络半导体芯片的工作原型，尺寸为0.2 x 0.2英寸（5 x 5毫米）。

重要的是，他们还改进了芯片过滤信息的方式。

无线收发器发送数据，内置在传统芯片中的微波滤波器阻挡了错误频率范围内的信号。微波光子滤波器对基于光的信号执行相同的功能。但是在一个芯片上将光子和电子组件以及有效的微波光子滤波器结合起来一直是非常具有挑战性的。

但根据研究，通过精确调谐到更高波段的特定频率，这些波段往往比较拥挤，更多的信息可以更准确地通过芯片流动。这对于未来依赖于更高频率的无线技术至关重要。这些频率的波长较短，因此可以携带更多的能量，这意味着数据的更高带宽。

悉尼大学副校长（研究）本·埃格尔顿说：“微波光子滤波器在现代通信和雷达应用中发挥着关键作用，提供了精确过滤不同频率的灵活性，减少电磁干扰并提高信号质量。”

依赖5G网络的设备（如智能手机）以不同的射频范围发送和接收数据——在美国，这些范围从低频段（低于1吉赫）到高频段（24到53吉赫），威瑞森表示。

更高的频率允许更快的速度，因为较短波长具有更大的能量容量，但干扰和阻塞的机会更高。这是因为较短的波长难以穿透较大的表面和物体，同时也减小了信号范围。

与此同时，根据OpenSignal的数据，美国的5G数据速度平均为138兆位每秒，运营商在2到4吉赫的频段上运行网络。预计到2030年代，6G将成为主流，其运行频率将从7吉赫开始，达到全球移动通信协会（GSMA）称的15吉赫。

然而，用于工业应用的最高6G频段将需要超过100吉赫，甚至可能达到1,000吉赫，根据利物浦大学的说法，速度可能达到理论最大值1,000千兆位每秒。

这意味着需要构建具有更高射频带宽和在这些更高频率上消除干扰的先进过滤的通信芯片。这就是芯片架构的进展发挥作用的地方——在将用于驱动6G设备的网络半导体芯片中，光子技术将发挥关键作用。