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光子时钟芯片突破：时间调控速度提升100倍，开启智能计算新纪元
芯片的信息处理需精准调控时间，其速度与精度直接决定芯片性能。北京大学常林研究团队联合中国科学院空天信息创新研究院，成功研发全球首款光子时钟芯片，将片上时间调控速度提升100倍，为智能计算、6G通信、空天遥感等领域带来革命性性能提升。相关成果已发表于《自然·电子学》。
传统芯片的局限性：电子时钟的瓶颈
“传统芯片依赖电子振荡器生成时钟信号，但速度受限且功耗极高，发热问题严重。”常林研究员指出，“更关键的是，单一芯片仅能覆盖特定频率范围，导致6G通信、车载雷达、GPU等不同场景需定制化芯片，成本剧增。”
光子芯片技术突破：以光为媒，速度跃升
技术原理：
光速优势：光子时钟利用光速传递信号，速度远超电子时钟；
光频梳改造：团队将传统依赖进口、售价数百万元的“光频梳”设备芯片化，在芯片上构建环形微腔结构，使光信号以光速循环奔跑，每圈时间仅需1秒的几十亿分之一，实现超高速时间基准。
结构创新：
环形微腔类似“跑道”，光在其中循环形成稳定周期信号；
单芯片覆盖全微波频段时钟（5G至6G及以上），打破通信硬件升级需更换设备的行业惯例。
性能飞跃：从通信到计算的全面升级
通信领域：
单一芯片支持5G/6G全频段，未来手机通信无需因制式升级更换硬件；
计算领域：
时钟频率突破100GHz，是现有CPU/GPU主频（2-3GHz）的数十倍；
人工智能算力显著提升，单位时间内计算次数大幅增加。
技术展望：光电融合的未来
常林透露：“光子时钟芯片为光电集成系统提供核心时频同步方案，未来可进一步降低功耗，推动空天遥感、自动驾驶等高精度需求场景的技术革新。”
来源：光明日报（记者：晋浩天）、北京大学电子学院
技术亮点标注：
速度突破：时间调控速度提升100倍
频段覆盖：单芯片兼容5G/6G全频段
算力提升：时钟频率超100GHz，远超现有CPU/GPU
成本优化：打破进口依赖，推动规模化应用
附：光电系统时频同步策略示意图
光子产生 → 2. 环形微腔循环 → 3. 时钟信号输出 → 4. 跨频段同步调控
