近日，北京大学和中国科学院空天信息创新研究院的科研团队携手合作，取得了一项重大科研成果——开发出集成光芯片时钟技术。这一技术成果不仅打破了传统时钟技术的限制，还在多个领域展现出巨大的应用潜力。

以往，在无线通信和传感领域，不同功能往往需要使用不同频率来实现。像手机的4G、5G以及未来的6G通信，还有不同平台上的微波感知系统，各有各的频率要求。传统方法为了满足这些需求，就得给每个频率配备专门的电子芯片和外围处理链路，靠统一系统时钟来保证频率间的相参性。但这种基于传统电芯片的时钟方案问题不少，从低频到高频处理信号时，要经过好多步骤，这既费电又容易产生大量热量，而且噪声大、成本高、体积还大。

这次科研团队开发的新型光电时钟同步系统方案就不一样了。它利用芯片光频梳作为光本振，能直接产生超过100GHz的主频时钟信号，还能实现整个系统的同步。不仅如此，这个系统噪声低、稳定性高、功耗也低。

从应用角度来看，这项技术的前景十分广阔。在通信领域，它能支持复杂的通信调制格式，像现有的4G、5G通信不在话下，未来更复杂的6G通信编码也能轻松应对。在感知领域，它实现了微波通信和感知系统的融合，能在不同电磁频段上完成微波成像、目标检测和高速数据传输等多种功能。而且，在量子计算、AI计算等前沿领域，这项技术同样大有用武之地。比如在量子计算中，高频时钟可以简化设备、降低成本，确保信息处理同步；在AI计算中，高频时钟信号配合电芯片，有望大幅提升计算效率，加快AI模型的训练和推理速度。

值得一提的是，科研团队已经掌握了光子芯片系统的批量化加工工艺，能在8英寸晶圆上直接生产成千上万个相同的时钟芯片，还能提供完全封装好的器件，用户拿过来就能用。和传统能产生100GHz时钟信号的电子芯片相比，光芯片时钟技术直接在片上集成高频信号生成模块，采用硅光大规模量产工艺，成本有望降低10倍以上。

目前，科研团队在无线通信和感知领域已经开展了一系列实验，未来他们还打算进一步拓展到更多光与电相关的应用领域，同时继续解决工程化问题，把芯片变成稳定的产品，优化封装工艺等。相信随着技术的不断完善，这项成果会给我们的生活带来更多惊喜。

参考资料：DOI.10.1038/s41928-025-01349-7