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喜报|国家信息光电子创新中心攻坚突破 硬科技再攀新高
2026年5月14日 10:04
湖北
       打通6G通信壁垒        ——超宽带光子芯片        Ultra-Broadband Photonic Chip
     当前,全球数字革命已进入“算力爆发+通信跃迁”双轮驱动的关键阶段,AI大模型训练、智算中心集群互联、6G空天地一体化通信、太赫兹高速接入等新兴场景,对超高速、超大带宽、低时延、低功耗的核心光电子芯片提出了刚性需求,成为推动数字经济高质量发展的重要支撑。
超宽带光电子
为什么会成战略必争高地?
     政策层面,我国高度重视光电子产业发展,已将6G、太赫兹通信、高端光电融合芯片等列入“十五五”规划并前瞻布局。明确加速超宽带光电子技术突破,为产业落地提供国家级战略支撑。     产业层面,全球正掀起6G与超高速光通信竞速,欧美日韩加码太赫兹光电子布局,竞争日趋激烈。在此背景下,我国凭借全链条自主创新,在薄膜铌酸锂(TFLN)等前沿领域实现从跟跑到领跑的跨越。目前,已建成全国产化12英寸硅光、4/8英寸薄膜铌酸锂工艺线与器件库,聚焦硅光/薄膜铌酸锂超高速光集成芯片研发与产业化。     当前,无论是日常通话、视频浏览,还是AI算力互联、星地通信等高端场景,都对通信的顺畅性、高效性提出了多样化需求。但通信领域长期存在一个世界级难题:光纤与无线两大通信支柱技术,因信号架构、硬件体系存在本质差异,两者长期处于“各自独立、难以兼容”的状态,形成难以跨越的“技术壁垒”,无法在同一套系统中实现高效兼容,成为制约6G技术发展的核心瓶颈。
光通信的 “信号心脏”——深度解码超宽带调制器芯片
     针对上述难题 ,国家信息光电子创新中心与北京大学、鹏城实验室、上海科技大学等单位合作,在国际上率先实现光纤通信和无线通信系统间的跨网络融合,在硬件器件和软件算法上实现颠覆性突破,自主研发的“光纤-无线一体化融合系统”的数据传输速率达到国际领先水平。     这套系统的其中一大核心,就是自研的超宽带调制器集成芯片。调制器芯片是光通信系统的电光转换核心,如同 “光信号的翻译官”,负责把电信号(数据)转换成光信号,再注入光纤或太赫兹频段传输,是决定通信速率、带宽、功耗的核心器件。     传统调制器(硅光、磷化铟、体材料铌酸锂)存在明显瓶颈:带宽仅 30–100GHz,如同“双车道公路”,无法承载 AI 与 6G 的 “海量车流”;功耗高、驱动电压大,适配不了智算中心低功耗需求;线性度差、信号失真严重,难以支撑高阶调制与超高速传输。        依托薄膜铌酸锂材料革命与异质异构集成技术,国家信息光电子创新中心研发的超大带宽TFLN调制器芯片,实现了技术上的颠覆性突破,堪称“超高速光通信的性能天花板”,其核心优势突出体现在两个方面:(1)超大带宽,打破速率上限:实现实测电光带宽 > 220GHz、外推带宽逼近 250GHz,是硅光的 3 倍以上,相当于把“双车道”拓宽为 “超高速八车道”,原生支撑单通道 512Gbps 光纤、400Gbps 太赫兹无线传输。(2)全频平坦响应,保障信号高保真:110-220GHz 全频段响应平坦度 < 0.5dB,无滚降畸变,完美适配光纤基带(1–110GHz)与亚太赫兹/毫米波频段(140-220GHz)双场景,一套芯片通吃全链路。           依托上述超宽带光子芯片,研究团队实现了三项世界纪录的刷新:250GHz的超大带宽刷新同类芯片带宽纪录,为信息跨网络传输打通了远宽于传统5G的“超级高速通道”;光纤通信实现破纪录的单通道512Gbps信号传输,相当于1秒钟能传完十几部高清电影;太赫兹无线通信实现破纪录的单通道400Gbps信号传输,可实时无卡顿传输86路8K超高清视频。同时,团队为这套系统搭载了“AI大脑”,创新性将AI技术应用于跨网络信道均衡,研发出基于神经网络的新型数字信号处理算法,可让系统自主学习、自适应各类信道环境,有效提升跨网络传输的稳定性与抗干扰能力。     通俗讲,超宽带调制器集成芯片就是“光纤-无线通用的超高速信号引擎”,从物理层弥合两大通信领域的技术壁垒,它相当于修建了一个高速立交桥,打通了有线和无线通信的“堵点”,无论是直连传输,还是跨路切换,都能实现信号高速、低时延传输。
构建全链条自主创新体系
  国家信息光电子创新中心依托“强核、破卡、壮圈、带群”战略体系,构建覆盖III-V族、硅光、混合集成全技术路线的光子芯片创新载体,形成“平台支撑、双链融合、多维创新”的高质量发展模式。     目前,已建成全国产化12英寸硅光、4/8英寸薄膜铌酸锂工艺线与器件库,聚焦硅光/薄膜铌酸锂超高速光集成芯片研发与产业化。同时,配套提供晶圆级流片、高精度封测、可靠性评估、定制化PDK开发、工艺优化等一站式技术服务,已广泛服务于国内顶尖高校、国家实验室及创新企业,深度赋能产业链协同创新,助力提升我国光电子产业整体竞争力。
NOEIC赋能数字经济高质量发展
未来,国家信息光电子创新中心将联合相关合作单位,全力打造领先开放的6G光电子中试线和概念验证中心,依托已掌握的硅光及薄膜铌酸锂工艺技术积累,把刷新世界纪录的实验室“样品”,转化为可量产、可应用的芯片“产品”。肩负“科技自立自强、产业领航突破”的使命,创新中心将以超宽带光子芯片为核心,持续打通 “材料-器件-算法-系统-应用”全产业链,助力我国在 6G、AI 算力、太赫兹通信等万亿级赛道抢占全球制高点,以硬核技术创新,赋能数字经济高质量发展,引领全球下一代光电子产业变革。 |
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