科学家们研发出基于光的半导体芯片，将为6G技术的发展铺平道路

一种首创的芯片架构结合了电子和光学组件，为6G技术铺平了道路。

这项研究于11月20日发表在《自然通讯》杂志上，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。

通过将基于光学的组件整合到传统的电子电路板中，研究人员大幅增加了射频（RF）带宽，同时在高频率下展示了信号准确性的提升。

他们通过采购硅晶圆并将电子和光学组件（以“芯片”形式）附着在一起，就像乐高积木一样，建造了一个0.2英寸×0.2英寸（5毫米×5毫米）的网络半导体芯片的工作样机。

关键是，他们还改善了芯片的信息过滤方式。

无线收发器发送数据，传统芯片内置的微波滤波器会阻挡掉错误频率范围的信号。而微波光子滤波器则对基于光信号执行相同的功能。但是将光学和电子组件以及有效的微波光子滤波器组合在一个芯片上一直是极具挑战性的。

然而，根据该研究，通过精确调谐到更拥挤的高频段的特定频率上，可以更准确地在芯片上传输更多信息。这对于未来依赖于更高频率的无线技术非常重要。这些频率具有较短的波长，因此可以携带更多能量，从而为数据提供更高的带宽。

“微波光子滤波器在现代通信和雷达应用中起着至关重要的作用，具备精确过滤不同频率、减少电磁干扰和提升信号质量的灵活性。”悉尼大学副校长（研究）本·埃格尔顿教授说。

像智能手机这样的设备连接到5G网络时，在不同的射频范围内发送和接收数据，美国的Verizon表示，这些范围从低频（低于1 GHz）到高频（24到53 GHz）不等。

较高的频率由于较短波长具有更大的能量容量，因此可以实现更快的速度，但干扰和阻塞的可能性也更高。这是因为较短的波长很难穿透较大的表面和物体，也会减小信号范围。

与此同时，根据OpenSignal的数据，在美国，5G的数据速度平均为每秒138兆位。运营商在2到4 GHz的频段上运行这些网络。预计到2030年代，6G将成为主流，其工作频率将从7到15 GHz开始，根据全球移动通信协会（GSMA）的说法。

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

这意味着需要构建具有显著更高射频带宽和先进滤波功能以消除这些更高频率上的干扰的通信芯片。这就是芯片架构的进步发挥作用的地方 - 光子学在用于驱动6G设备的网络半导体芯片中起着关键作用。