我国在世界上首次实现光子芯片时钟在信息系统中的应用

根据IT之家 2 月 27 日的报道，北京大学电子学院于昨日发布消息：在2025年2月25日，电子学院常林研究员团队与中国科学院空天信息研究院的李王哲研究员课题组合作，共同在《Nature Electronics》杂志上在线发表了题为“Microcomb-synchronized optoelectronics”的论文， 成功实现了光子芯片时钟在信息系统中的首次应用。

据悉，该项技术依赖于极具量产潜力的超低损耗氮化硅光子芯片，利用光学频率梳生成高精度且低噪声的时钟信号，成功克服了传统电子芯片在时钟带宽、功率损耗和噪声等方面的限制，为未来的超高速芯片发展提供了显著的解决方案。

传统电子技术在生成高频信号时常面临带宽狭窄、信号失真及能耗高的挑战。同时，在光电子系统中，光学信号与电子时钟的频率不匹配也导致了同步的困难。为了解决这些问题，研究团队联合开发了基于片上微梳的振荡器，专门用于光电子系统的同步。这种振荡器结合了集成超高Q值谐振器的微梳技术及自注入锁定技术， 能够合成覆盖从兆赫兹到105 GHz的微波信号，为系统提供共享的时间频率参考，进而实现光信号与电信号的自然同步。

研究小组还展示了一种基于这一芯片的多波段通感一体系统： 通过单一芯片实现了5G、6G和毫米波雷达等多个电磁波波段的多种功能，且可灵活切换传感与通信模式。这一创新设计不仅简化了硬件架构，还降低了系统的复杂性与成本。此外，该系统实现了厘米级的感知精度，并可支持高达256-QAM的6G通信调制格式。

IT之家从北京大学电子学院了解到，这项技术未来可望在多个领域得到广泛应用，例如：在处理器芯片中，该方案可将时钟频率提升至100G以上，显著增强当前芯片的计算能力；在基站设备中，有望降低能耗及成本；在自动驾驶领域，毫米波雷达的集成设计将提高感知精度与响应速度。

IT之家提供论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41928-025-01349-7

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