在一个数字革命不断重塑我们世界的时代，香港城市大学（CityUHK）电气工程系最近发表了突破性的研究。这项创新是微波光子（ microwave photonic，MWP）芯片，以其无与伦比的速度和效率重新定义电子信号处理和计算的格局。

微波光子学技术向未来的飞跃

微波光子学是一个协调微波工程和光学光子学的领域，专注于通过光学手段生成、传输和操作微波信号。在无线网络、物联网（IoT）和基于云的服务的爆炸性增长中，这项技术有望克服传统射频系统所面临的局限性。

香港中文大学（CUHK）团队与香港中文大学（CUHK）合作开发的新型MWP芯片，代表了一个重大的飞跃。他们的研究在《自然》杂志上发表的一篇题为“集成铈电池锂微波光子处理引擎”的论文中进行了详细说明，这种芯片不仅比传统电子处理器快1000倍，而且能效更高。

关键创新和应用

该芯片的核心创新在于将光学用于超快模拟电子信号处理和计算。凭借高达67GHz的处理带宽和设定新标准的计算精度，该芯片为广泛的应用打开了大门。从5/6G无线通信系统和高分辨率雷达，到人工智能、计算机视觉和高级图像/视频处理，潜力是巨大而多样的。

该芯片的显著特点之一是其基于薄膜铌酸锂（ thin-film lithium niobate，LN）平台的集成微波光子处理引擎。这种材料的选择至关重要；LN通常被称为“光子学的硅”，强调了它在该领域的关键作用，类似于微电子学中的硅。该团队的开创性工作以哈佛大学和诺基亚贝尔实验室的基础研究为基础，诺基亚贝尔实验室于2018年在LN平台上开发了世界上第一个兼容CMOS的集成电光调制器。

这项研究的与众不同之处不仅仅是MWP芯片令人印象深刻的速度和效率，还有研究人员采取的整体方法。通过在单个集成芯片上将超快电光（EO）转换与低损耗、多功能信号处理相结合，他们 解决了长期以来对集成MWP系统挑战：同时实现芯片规模集成、高保真和低功耗的超高速模拟信号处理。

该芯片可以以非凡的精度执行高速模拟计算，这一壮举凸显了该团队的技术能力和创新精神。他们致力于推进集成的LN光子平台，现在已经形成了一个紧凑的芯片，提供高信号保真度，低延迟，并标志着LN微波光子学新研究领域的出现。

这项研究的影响是深远的。实际上，这意味着对现代生活不可或缺的各种技术进行更高效、更快的处理。例如，在无线通信中，该芯片可以显著提高5/6G网络的速度和可靠性。在雷达系统中，它承诺更高的分辨率，这可以改善从天气预报到汽车安全的一切。在人工智能和计算机视觉领域，芯片的功能可以带来更复杂和响应更灵敏的系统，为将来的创新铺平道路。