超寬帶光子芯片(湖北日?qǐng)?bào)全媒記者 馬文俊 攝)

當(dāng)你在地鐵里刷高清視頻、在遠(yuǎn)程設(shè)備操作中完成毫秒級(jí)響應(yīng)，甚至是未來用上空天地一體化的6G網(wǎng)絡(luò)，背后都離不開一顆比指甲蓋還小的芯片。

5月28日，湖北日?qǐng)?bào)全媒記者從國家信息光電子創(chuàng)新中心(NOEIC)獲悉，其新近推出的超寬帶光子芯片已投入下游應(yīng)用。該芯片由國家信息光電子創(chuàng)新中心聯(lián)合北京大學(xué)、鵬城實(shí)驗(yàn)室等單位自主研制，帶寬高達(dá)250GHz，刷新同類器件全球最高紀(jì)錄。

“手機(jī)、電腦處理的是電信號(hào)，但數(shù)據(jù)長(zhǎng)距離傳輸必須轉(zhuǎn)換成光信號(hào)?！眹倚畔⒐怆娮觿?chuàng)新中心未來技術(shù)部研發(fā)人員周佩奇介紹，光子芯片作為電信號(hào)、光信號(hào)的轉(zhuǎn)換樞紐，帶寬越大，單位時(shí)間能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)就越多。

這枚長(zhǎng)不到1厘米、寬僅1毫米的光子芯片，像極了通信網(wǎng)絡(luò)里的“高速鐵路”，一秒鐘能“搬運(yùn)”的數(shù)據(jù)量，足以讓現(xiàn)有高速通道相形見絀。

隨著當(dāng)下AI數(shù)據(jù)中心進(jìn)入高速發(fā)展期，主流傳輸芯片因材料限制，帶寬已接近其物理“天花板”。周佩奇所在的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)則另辟蹊徑，選擇深耕光電轉(zhuǎn)換效率更高、驅(qū)動(dòng)電壓更低的薄膜鈮酸鋰材料，經(jīng)過三年迭代，將芯片的傳輸帶寬從110GHz、145GHz、170GHz，一路沖上如今的250GHz。

舉例而言，在當(dāng)下火熱的光模塊賽道，理論上它能夠在單通道上支撐400G甚至更高的傳輸速率，為3.2T、6.4T等下一代光模塊提供核心器件。更重要的是，薄膜鈮酸鋰材料所需驅(qū)動(dòng)電壓，比傳統(tǒng)方案低一半以上，對(duì)“耗電大戶”AI數(shù)據(jù)中心來說，功率每降低一瓦特，都能省下可觀的電費(fèi)和散熱成本。

位于光谷的國家信息光電子創(chuàng)新中心無塵實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，工程師對(duì)裸芯片進(jìn)行性能初測(cè)及篩選。(湖北日?qǐng)?bào)全媒記者 魏錸 攝)

光芯片已在實(shí)驗(yàn)室誕生，但面向未來大規(guī)模量產(chǎn)，仍有不少挑戰(zhàn)。周佩奇坦言，薄膜鈮酸鋰作為一種新興材料，相關(guān)異質(zhì)集成、芯片封裝等工藝環(huán)節(jié)仍待打磨，“好在我們與合作伙伴已實(shí)現(xiàn)從研發(fā)、量產(chǎn)、測(cè)試的全流程國產(chǎn)化?！?/p>

對(duì)這款全球領(lǐng)先的光芯片來說，眼下最貼近市場(chǎng)的應(yīng)用，是國產(chǎn)高端光電測(cè)試儀器。周佩奇說，當(dāng)前國產(chǎn)高端測(cè)試儀表的測(cè)試能力，還無法服務(wù)更高性能的光學(xué)產(chǎn)品，“就是缺了超大帶寬的‘眼睛’?！?/p>

數(shù)據(jù)顯示，2026年全球高速光模塊出貨量預(yù)計(jì)達(dá)9500萬只，同比翻倍，催生超300億元測(cè)試設(shè)備需求。然而，對(duì)比70%以上的光模塊國產(chǎn)化率，高端測(cè)試設(shè)備的國產(chǎn)化率不足20%，大量依賴進(jìn)口。

目前，由該中心推出、基于相似技術(shù)方案的170GHz光調(diào)制器，已在行業(yè)內(nèi)率先裝入頭部測(cè)試設(shè)備商的儀表里，并通過客戶驗(yàn)證。

除了地面上的布局，這款芯片還在為“上天”做準(zhǔn)備。實(shí)驗(yàn)室里，它已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了512Gbps的光纖速率和400Gbps的太赫茲無線速率，足夠86個(gè)用戶同時(shí)觀看8K視頻，可為未來6G通信、星載通信等提供信號(hào)傳輸“心臟”。

湖北日?qǐng)?bào)全媒記者 馬文俊

編輯：陳琦