我国研发出世界首款光子时钟芯片，主频100GHz，比电子时钟快50倍！
中国科学家研发出世界首款光子时钟芯片，主频轻松冲上100GHz，比传统电子时钟快了50倍！更离谱的是，它功耗只有电子时钟的1/10，噪声还降了90%。这技术到底咋做到的？
过去几十年，芯片里的“时间管家”一直由电子振荡器撑着。
电子跑不快，时钟主频最多到3GHz；电子还“怕热”，高频工作时功耗大、发热严重，芯片稳定性直线下降；更麻烦的是，一个芯片只能“干一行”——5G用的时钟做不了6G，车载雷达的时钟适配不了GPU，研发成本直接翻几番。
比如，6G通信需要更高频率的时钟，传统方案就得重新设计芯片，手机用户换个通信制式可能就得换手机；AI大模型训练需要海量计算，电子时钟的慢速度直接拖后腿；空天遥感要处理海量数据，电子时钟的延迟更是让精准度打折扣。
这堆问题，像一块块大石头，压在通信、计算、遥感等领域的脖子上。
好消息是，北大常林团队和中科院空天信息创新研究院联手，用“光”撕开了一道口子。
他们盯上了“光频梳”技术——过去这技术得靠几百万元的进口设备，现在团队把它“塞”进了氮化硅光子芯片里。简单说，就是在芯片上造了个“光子跑道”：光在跑道（环形光腔）里以每秒30万公里的速度循环，每跑一圈的时间，就是芯片时钟的“心跳”。
而光的速度远快于电子，天然自带“高速buff”，加上团队对光频梳的创新改造，直接把时钟主频推上100GHz，是传统电子时钟的50倍。同时，光的低功耗特性让芯片功耗降到电子时钟的1/10，噪声也少了90%，彻底治好了传统芯片“发热高、带宽窄”的老毛病。
打个比方，传统电子时钟像在泥路上开拖拉机，又慢又颠；光子时钟就像在高速路上开高铁，又快又稳。
而这一突破，也让我们中国在光子芯片领域从“追赶者”变“领跑者”。
过去从2G到5G，每次升级都得换手机硬件，现在光子时钟一个芯片能覆盖所有微波频段，5G到6G甚至更高速通信无缝切换。实验数据显示，手机用户换机周期能从2-3年延长到5年以上；基站用了这技术，体积能缩小30%，能耗降40%。团队还搞出了支持256-QAM调制的6G通信实验系统，集成了厘米级精度的感知功能，未来基站能一边通信一边当雷达用。
再有，现在CPU、GPU主频2-3GHz，光子时钟直接干到100GHz，相同时间计算次数多了50倍。AI大模型训练要处理海量数据，这技术相当于给训练速度装了“涡轮增压”；实时决策系统需要快速响应，光子时钟能让决策更快、更准。
另外，空天遥感也将因此受益。因为遥感设备要处理大量数据，光子时钟的超高速时间调控能快速“消化”数据，提升图像分辨率和传输效率，以后资源勘探、环境监测、气象预测都能更准、更快。
对于此次技术突破，《自然·电子学》银河评价到，这是全球光子时钟领域首次工程化突破，可能催生新一代“中国标准”。
从依赖百万级进口设备，到把光频梳“装”进芯片；从解决光电子混合集成的工艺难题，到联合华为、中芯国际推动商业化——这支由北大和中科院组成的团队，用十年磨一剑的坚持，把被电子时钟卡脖子，变成用“光”定义新规则。这不仅是技术的胜利，更是中国科研人“敢为人先”的精神写照，更是“卡脖子”清单上又划掉一项的底气。
发布于：黑龙江
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