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科技 | 世界首款!我國成功研制出這一芯片

2025-03-04474來源:

  芯片的信息處理需要做好時間調控,而調控的速度與精準度,直接決定了芯片的性能。北京大學常林研究團隊與中國科學院空天信息創新研究院合作,成功開發出世界首款光子時鐘芯片,可將芯片上的時間調控速度提升100倍,從而極大提升未來智能計算、6G通信、空天遙感等一系列現實應用的性能。相關成果日前發表于《自然·電子學》。

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  文章截圖

  “傳統芯片要想產生高速的信息處理能力,通常需基于電子的振蕩器來產生時鐘信號。但目前來看,該方案的速度并不理想,且會消耗大量功率,產生較高熱量。同時,一個芯片往往只能產生一定頻率范圍內的時鐘,導致不同應用,比如6G、車載毫米波雷達、GPU等,需要完全不同的芯片制造技術,從而極大提升了芯片成本?!背A指嬖V記者:“不同于傳統方案,我們開發的光子芯片技術‘以光為媒’,通過光子產生時鐘信號。我們都知道,就速度而言,光比電快很多,因此用光子時鐘來處理信息,速度比電子時鐘快得多?!?/p>

  常林介紹,該芯片之所以能研制成功,關鍵在于對“光頻梳”技術的“改造”。在過去,這一技術只能依靠昂貴的設備來實現,一臺售價幾百萬元,且只能依賴進口。“我們成功實現了‘光頻梳’技術的芯片化,通過在芯片上構建了類似于跑道形狀的環,讓光在其中以光速不斷‘奔跑’,而每跑一圈的時間,就可以作為片上時鐘的標準。由于這一時間非常短,通常為1秒的幾十億分之一,因此光子時鐘能以超高速進行時間調控?!?/p>

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  光電系統時頻同步策略

  “通過這種方案,我們可以基于光來進行芯片上的信息傳輸與處理,從而極大提升傳統芯片的性能?!背A謭F隊在實驗中發現,他們可以只用一個芯片就能覆蓋目前所有微波頻段的時鐘?!斑@也意味著,這一芯片可以支持從5G到6G,甚至更高速度的手機通信,從而避免了過去每升級一次通信方案,就需要更新一次手機硬件的問題。”

  常林還透露:“這一技術的另一個重要應用,是提升計算的主頻。目前,無論是GPU還是CPU,主頻一般都在2—3GHz,而目前我們團隊實現的時鐘頻率已超過100GHz。這相當于在更短的時間內,我們可以計算更多次數,從而為人工智能發展提供更強算力?!?/p>

  來源:光明日報、北京大學電子學院


標簽: 芯片研發 光子時鐘芯片 智能計算

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