首个同时使用电子和光元件的芯片架构可以为 6G 技术铺平道路。该研究于 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) 甚至未来几代 6G 和 7G 移动技术所需的通信芯片提供了蓝图。
通过将光基或光子元件集成到传统的电子电路板中，研究人员显著增加了射频 (RF) 带宽，同时展示了高频信号精度的提高。
他们通过采购硅晶圆并以“小芯片”的形式（就像乐高积木一样）连接电子和光子元件，构建了网络半导体芯片的工作原型，尺寸为5 x 5 毫米。
至关重要的是，他们还改进了芯片过滤信息的方式。无线收发器发送数据，传统芯片中内置的微波滤波器会阻挡错误频率范围的信号。微波光子滤波器对基于光的信号执行相同的功能。但将光子和电子元件以及有效的微波光子滤波器结合在一个芯片上是极具挑战性的。
但根据这项研究，通过精确调整到较高频段的特定频率（这些频段往往很拥挤），更多的信息可以更准确地流经芯片。这对于未来的无线技术非常重要，因为未来的无线技术将依赖于更高的频率。它们的波长较短，因此可以携带更多的能量，这相当于更高的数据带宽。
图片来源：vecteezy
研究小组负责人、该校副校长本·埃格尔顿介绍，微波光子滤波器在现代通信和雷达应用中发挥着至关重要的作用，它可以灵活地精确过滤不同的频率，减少电磁干扰并提高信号质量。
接入 5G 网络的设备（例如智能手机）以不同的射频范围传输和接收数据，范围从美国的低频段（低于 1 GHz）到高频段（24 至 53 GHz）。
由于较短的波长具有更大的能量容量，较高的频率允许更快的速度，但干扰和阻碍的机会也更大。这是因为较短的波长难以穿透较大的表面和物体，同时也减少了信号范围。
据全球移动通信系统协会 (GSMA) 称，预计到 2030 年代将成为主流的 6G 将以更高的频率运行——从 7 GHz 到 15 GHz。
然而，按照利物浦大学的说法，用于工业应用的最高 6G 频段需要高于 100 Ghz，甚至可能达到 1,000 GHz，理论速度可能达到每秒 1,000 GB。
这意味着需要构建具有更高射频带宽的通信芯片，以及消除这些更高频率的干扰的高级滤波。这就是芯片架构取得进步的地方——光子学在用于为 6G 设备供电的网络半导体芯片中发挥着关键作用。
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