光子时钟芯片
背景与突破2025年2月25日，北京大学电子学院常林研究员团队与中国科学院空天信息创新研究院合作，在国际顶级期刊《自然·电子学》（Nature Electronics）上发表了题为“Microcomb-synchronized optoelectronics”的研究论文，宣布成功研发出全球首款光子时钟芯片。这一成果不仅将芯片的时间调控速度提升了100倍，更实现了时钟频率突破100GHz的里程碑，远超当前CPU、GPU等传统芯片的2-6GHz主频水平。
技术核心：从“电子”到“光子”的跨越传统电子时钟的局限传统芯片依赖电子振荡器生成时钟信号，其弊端包括：
功耗与发热：电子信号传输能耗高，产生大量热量，限制芯片性能；频率范围狭窄：单芯片仅支持特定频段，导致不同应用需定制不同芯片，成本高昂。光子时钟的革新研究团队通过“光频梳”技术的芯片化改造，构建了一种全新的光子时钟生成机制：
跑道形环形结构：在芯片上设计微米级环形光路，光以近光速循环，每圈耗时仅几十亿分之一秒，形成超高频时钟信号；可量产的氮化硅光子芯片：采用超低损耗材料，结合自注入锁定技术，实现覆盖兆赫兹至105GHz的微波信号合成，解决光学与电子信号同步难题。应用场景：从通信到计算的全面升级
光子时钟芯片
6G通信与多频段兼容单芯片支持5G、6G、毫米波雷达等多频段通信，用户无需因通信标准升级而更换硬件；实验已实现256-QAM调制格式的6G通信，感知精度达厘米级。计算主频的革命性提升光子时钟芯片主频突破100GHz，为AI训练、超算等提供指数级增长的算力；未来或推动CPU、GPU主频进入百GHz时代，显著缩短计算延迟。空天遥感与自动驾驶集成化毫米波雷达设计可提升自动驾驶车辆的感知精度与响应速度；低功耗特性有望降低通信基站能耗，助力绿色能源转型。产业与科研意义打破技术垄断：光频梳技术此前依赖进口设备（单台成本数百万元），芯片化后大幅降低成本，推动国产高端芯片自主化；引领技术潮流：该成果被《自然》审稿人评价为“可扩展光量子信息处理的重要里程碑”，为全球超高速芯片发展提供新范式；产业链联动：预计将带动光子芯片设计、通信设备、量子计算等领域的协同发展。展望：光子技术的未来
光子时钟芯片
光子时钟芯片的问世，标志着信息技术从“电子时代”向“光子时代”的过渡。研究团队表示，下一步将推动芯片的规模化生产，并探索其在量子计算、空天互联网等领域的深度融合。
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