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发布：2026-05-20 · 事件：2026-05-20 18:17:12

移动通信领域前沿进展 Frontier Advances in the Mobile Communications Field 编 辑｜Hailey 前言 专栏介绍： 北大创新评论“创新成果”专栏聚焦科学家、青年学者、产业专家及相关团队的最新科技成果转化孵化成果展示，共建产学研用交流互动、深度融合、协同创新的一体化平台，引领未来产业应用发展。欢迎关注《北大创新评论》，了解“创新成果”最新动向和资讯。

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移动通信领域前沿进展 Frontier Advances in the Mobile Communications Field 编 辑｜Hailey 前言 专栏介绍： 北大创新评论“创新成果”专栏聚焦科学家、青年学者、产业专家及相关团队的最新科技成果转化孵化成果展示，共建产学研用交流互动、深度融合、协同创新的一体化平台，引领未来产业应用发展。欢迎关注《北大创新评论》，了解“创新成果”最新动向和资讯。 本期专栏汇编了移动通信研究领域的最新进展，涵盖了从 实现太赫兹器件重大突破 、世界首颗“动态隐身”通信芯片问世 到 研发面向B5G/6G应用的单板集成毫米波非对称全数字波束成形阵列 Engineering 等多个重要研究。 01 瞄准 6G 需求，北大团队实现太赫兹器件重大突破 近日，北京大学彭练矛院士、张志勇教授和丁力研究员团队在《自然・电子学》（Nature Electronics）在线发表题为《基于对齐碳纳米管阵列的太赫兹金属氧化物半导体晶体管》（Terahertz metal–oxide–semiconductor transistors based on aligned carbon nanotube arrays）的研究成果。该团队基于定向排列半导体碳纳米管阵列，成功研制出最大振荡频率突破 1 太赫兹的金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET），为下一代通信技术发展提供了重要技术支撑。该研究的主要突破如下： 1.核心器件： 基于高纯度、高密度（~200根/μm）的定向排列半导体碳纳米管阵列（A-CNT），制备了高性能金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）。 2.关键创新： 通过引入创新的Y形栅（Y-gate）结构和优化制造工艺，显著降低了栅极电阻和寄生电容，这是实现太赫兹性能的核心。 3.性能巅峰： 35 nm栅长的器件实现了高达551 GHz的电流增益截止频率和1,024 GHz（1.024 THz）的最大振荡频率，这是MOSFET器件首次突破1 THz大关。80 nm栅长的器件展现了优异的直流性能，包括超过 3,000 cm²V⁻¹s⁻¹ 的载流子迁移率、3.02 mA/μm的开态电流和1.71 mS/μm的峰值跨导。 4.应用验证： 基于50 nm栅长的器件，成功构建了工作在毫米波频段（30 GHz）的射频放大器，实现了高达21.4 dB的功率增益，性能媲美商用产品。 Application 产业应用 该碳纳米管射频器件技术为 6G 等未来信息技术突破提供核心支撑，产业价值突出。针对传统硅基 MOSFET 频率受限、III-V 族半导体与 CMOS 工艺不兼容的行业痛点，团队以高纯度定向碳纳米管阵列为核心材料，通过 Y 形栅结构创新、空气桥互连等工艺优化，使器件寄生效应降低 32%，尺寸缩放潜能指标超越主流射频晶体管技术，且实现低偏压工作，兼顾高性能与低功耗优势。 作为太赫兹频段射频器件的关键突破，该技术破解了片上系统集成难题，验证了碳纳米管作为下一代核心材料的应用潜力，为太赫兹电子学发展开辟新路径。其可直接赋能 6G 通信、高端电子设备等领域，推动通信技术向更高频率、更高集成度、更低功耗升级，助力我国在未来信息技术领域抢占技术制高点，具备广阔的产业化前景与战略价值。 02 北大学者Nature发文！为6G技术扫清关键障碍 近日，北京大学王兴军、舒浩文、香港城市大学王骋共同通讯在Nature在线发表题为“Ultrabroadband on-chip photonics for full-spectrum wireless communications”的研究论文，该研究开发了全频段无线通信的超宽带集成光电融合芯片。其主要研究内容如下： 1.研究团队提出了 “通用型光电融合无线收发引擎” 的概念，基于先进的薄膜铌酸锂光子材料平台，成功研制出超宽带光电融合集成芯片，实现了超过110 GHz覆盖范围的自适应可重构高速无线通信。这种芯片在11 mm × 1.7 mm的微小功能区域内，对宽带无线-光信号转换、可调谐低噪声载波或本振源产生以及数字基带调制等完整无线信号处理功能进行了集成，实现了系统级的高度集成。 2.团队进一步基于该核心芯片提出了 高性能光学微环谐振器的集成光电振荡器（OEO）架构 。该架构通过高精度微环的频率精确选择振荡模式，从而产生在超宽带范围内任意频点的低噪声载波与本振信号。相比传统基于倍频器的电子学方案，OEO系统首次实现了0.5 GHz至115 GHz中心频率的实时、灵活、快速重构能力。其跨越近8个倍频程的低噪声信号调谐性能， 是迄今为止任何其他平台或技术方案均无法企及的突破 。这一方案同时从原理上规避了传统倍频链因噪声累积而导致高频段相位噪声急剧恶化的问题，从而彻底克服了以往系统在带宽、噪声性能与可重构性之间难以兼顾的根本挑战。 3.团队的实验验证表明，该系统可实现 >120 Gbps的超高速无线传输速率 ，满足6G通信的峰值速率要求。尤为关键的是，得益于光电融合集成芯片的超宽带特性，端到端无线通信链路在全频段内展现出卓越的性能一致性，且高频段性能未见劣化 。这一突破性成果为6G通信高效开发太赫兹及乃至更高频段的频谱资源扫清了关键障碍。 Application 产业应用 这项发现提出全频段重构的解决方案，将催生更为灵活、智能的AI无线网络，并重塑未来无线通信的格局。其不仅能够基于“AI原生“的理念，通过植入AI算法实现硬件参数的动态自适应调整，从而应对复杂多变的通信环境，还能够被应用于通信感知一体化场景，通过加载线性调频信号，同步实现实时数据传输与环境精准感知。该方案还将产生显著的产业链带动效应，特别是为宽频带可重构天线等关键器件的创新发展注入新动力。 在未来，研究团队将着力提升系统集成度，以实现激光器、光电探测器和天线的单片集成，最终实现可适配任何系统的"即插即用"型智能无线通信模组。团队期待这项研究能成为下一代无线通信技术革命的技术引擎，带动整个产业生态的协同创新与跨越式发展，实现我国在该领域从跟跑、并跑到领跑的跨越式发展。 03 清华大学攻克芯片“高耗电”与“易泄密”难题，世界首颗“动态隐身”通信芯片问世 在迈向6G与卫星互联网的时代，能够同时生成多个波束、精准连接不同目标的相控阵芯片，是构建高速通信“天罗地网”的核心硬件。然而，一个困扰业界已久的根本矛盾始终存在：当多个波束同时工作时，信号高峰值功率会迫使芯片“降效运行”，导致能耗飙升；而传统的加密安全方案又额外增加了复杂性和延迟。近日，这一僵局被一项颠覆性的芯片设计打破。清华大学集成电路学院的研究团队，在全球芯片设计领域的顶级学术期刊 《IEEE固态电路期刊》（IEEE Journal of Solid-State Circuits，简称JSSC） 上，发表了一项重大研究成果。该研究的主要亮点如下： 1. 提出“时间调制”架构： 其核心智慧在于一次根本性的维度转换： 从“电压域”转向“时间域”。 他们不再让所有“车辆”同时拥挤，而是设计了一套精密的“时间红绿灯”系统，让各个波束的信号在极短的时间切片内依次排队、高速通过专属的放大通道。 2. 彻底削平“洪峰”，实现能效跃升： 由于功率峰值被时间均匀摊平，功率放大器得以始终工作在高效、安全的舒适区。实测数据显示，对于高阶调制信号，新芯片在保证通信质量的前提下，输出功率可提升1.1至1.5 dBm。这意味着，未来的卫星终端在消耗同等电量时，能够实现更远的通信距离或更稳定的连接质量。 3.硬件级“动态隐身”，构筑物理层安全： 这是该芯片被赋予“动态隐身”之名的核心。由于每个波束的信号是在不同的时间切片、通过不同的物理路径发射的，其完整的“信息拼图”只在预设的通信方向（主瓣）上才能被正确还原。对于任何其他角度（即潜在窃听者所在的旁瓣方向），接收到的都是混乱失真的信号碎片。实验表明，窃听角度仅偏离主瓣30度，信号解码误差就会从4.8%急剧恶化至18%，信息根本无法被还原，从而在硬件物理层面实现了本质安全。 Application 产业应用 该 “动态隐身” 多波束相控阵芯片为 6G 与卫星互联网发展提供了颠覆性核心硬件支撑，产业价值重大。针对传统相控阵芯片多波束并行工作时能耗飙升、传统加密方案增加复杂度与延迟的行业痛点，团队创新采用 “时间调制” 架构，从芯片底层同时破解了高能耗与安全焦虑两大难题。 芯片基于标准 65 纳米 CMOS 工艺制造，兼具高兼容性与低成本优势，实测展现卓越并行处理能力与硬件级 “隐身” 安全特性，旁瓣信号失真度远超解码阈值，为通信筑牢物理安全屏障。其可广泛应用于直连卫星终端、物联网设备及卫星有效载荷等场景，在保障高速多目标连接的同时，延长终端续航、降低截获风险。 该成果不仅为低轨卫星互联网等下一代通信系统提供了关键芯片级解决方案，更助力我国在 6G 与空天信息领域抢占技术制高点，推动通信产业向高效、安全、一体化方向升级，具备广阔产业化前景与战略价值。 04 西电李龙团队再破6G关键技术！可重构超表面实现“通信-感知-供能”一体化，解锁万物智联新范式 近日，西安电子科技大学李龙教授团队在6G核心技术领域再传捷报——其研发的电磁多维融合幅散可重构智能超表面成果，以《Electromagnetic All-in-One Radiation-Scattering Reconfigurable Intelligent Metasurface》为题发表于中国顶尖英文学术期刊《国家科学评论》（NSR）。这项突破为5G-A/6G“万物互连”目标提供了全新技术路径。其研究的主要内容包括： 1.破解行业痛点：重构智能超表面的“效率困局”： 作为5G-A/6G的关键候选技术，可重构智能超表面凭借动态调控电磁波的能力，被视作推动通信感知一体化发展的核心力量。但长期以来，现有技术存在一大短板：缺乏对辐射与散射状态的协同调控机制，导致硬件资源利用率低，难以满足未来网络“高集成、低功耗”的演进需求。李龙团队的成果恰恰瞄准这一痛点——构建简并集成的辐射-散射一体化调控理论和统一物理平台，将电磁波相位、极化、幅度、波形、频率、时间等多维特性纳入调控范围， 实现信息和能量的“按需设计”。 这意味着超表面不再是单一功能的“工具”，而是能自主适配场景需求的“智能中枢”。 2. 技术突破核心：打造“通信-感知-决策-供能”闭环： 该成果的最大亮点，在于建立了无线能量与信息的 “通信-感知-决策-供能”一体化体系 ，让多重功能在同一硬件平台无缝集成：（1）感知与决策：超表面在接收模式下可实时感知外部电磁环境变化，精准判断传感器位置，无需额外配置传感器即可自主做出功能决策；（2）通信与传能：辐射模式下，超表面能向核心网络发射先验信号，再根据指令向传感器节点自适应传输无线信息与能量；（3）自供电能力：接收模式中，超表面可同步收集无线能量，经整流后为自身或其他电子设备供电，为无人值守场景提供可能。 Application 产业应用 这项突破不仅揭示了电磁空间能量与信息协同调控的新途径，更带来了显著的实际价值：一体化架构在平衡性能的同时，大幅降低硬件成本与系统功耗，为6G通信、智能无人机续航、无线传感网万物智联提供了全新技术范式。 随着6G技术研发的加速推进，这种“多功能集成、低功耗运行”的智能超表面，有望成为连接“人、机、物、境”的关键纽带，让“万物互连、智能协同”的未来图景离我们越来越近。 05 东南大学团队成功研发面向B5G/6G应用的单板集成毫米波非对称全数字波束成形阵列 Engineering 东南大学洪伟教授团队在B5G/6G（后第五代/第六代移动通信）毫米波通信领域取得最新进展，成功研发出面向B5G/6G应用的单板集成毫米波非对称全数字波束成形（AFDBF）阵列。相关研究成果以“A Single-Board Integrated Millimeter-Wave Asymmetric Full-Digital Beamforming Array for B5G/6G Applications”为题发表于中国工程院院刊《Engineering》。该研究创新性地解决了全数字阵列端口布局密集、系统集成复杂等核心难题，为B5G/6G毫米波通信的小型化、低成本、高效能应用提供了关键技术支撑。其研究的主要内容如下： 1.在结构设计上， AFDBF 阵列采用 “方形发射 + L形接收” 的非对称布局以平衡性能与成本 ，区别于传统对称全数字波束成形（SFDBF）阵列：发射（Tx）阵列为 8 × 8 单元正方形排列，共 64 个辐射单元；接收（Rx）阵列为 8 + 8 单元L形排列，共 16 个辐射单元。这种阵列规模及布局的非对称设计并非简单规模缩减，而是基于 B5G/6G 通信场景的精准优化——下行链路中，更大规模的 Tx 阵列可提供更高天线增益，支撑更远传输距离；上行链路中，L 形 Rx 阵列虽增益略有降低，但波束宽度显著增加，能覆盖更大空间范围，同时减少高成本模数转换器（ADC）使用数量，大幅降低系统硬件成本与功耗。实验数据显示，相同传输功率下，AFDBF 阵列与传统 SFDBF 阵列接收信号功率完全等效，实现 “性能不打折、成本降一半” 的效果；且相较于 HYBF 阵列，AFDBF 阵列天线孔径效率更高，仅需更少辐射单元即可达到相同等效全向辐射功率（EIRP），进一步凸显非对称架构优势。 2.在集成方案上，针对全数字阵列端口数量激增的难题，团队创新设计三维垂直连接结构，将 Tx 阵列、Rx 阵列、全数字芯片及传输线路全部集成于单块印制电路板（PCB）上， 彻底摒弃传统 “砖块式” 堆叠结构 。具体而言，阵列采用 16 层 PCB 叠层设计：底层放置四通道全数字 Tx/Rx 芯片，顶层布置辐射单元，芯片与辐射单元通过垂直金属化过孔实现信号连接；中频（IF）端口则通过共面波导（GCPW）传输线与 IF 连接器连接，确保所有通道信号传输路径等长，有效避免相位偏差。同时，团队优化天线单元设计，采用 45° 线极化背腔天线，通过 H 形缝隙耦合馈电与背腔结构，在 23.0–29.5GHz 频段内实现 28% 的 10dB 阻抗带宽，天线增益稳定在5dBi左右，且相邻单元耦合损耗低至 -13.5dB（27GHz频率下）， 既保证信号传输效率，又减少单元间干扰。 Application 产业应用 该研究成果不仅在技术层面突破毫米波阵列集成瓶颈，更在产业应用层面意义重大。一方面，其非对称架构与单板集成方案为 B5G/6G 毫米波通信设备小型化、低成本设计提供可复制技术范式，可直接应用于 5G-Advanced 基站、6G 终端、卫星通信等领域；另一方面，研究过程中形成的垂直互连、LO（本地振荡器）分配网络和背腔天线等关键技术也为毫米波通信产业链技术升级提供参考。 从行业发展看，随着 B5G/6G 通信技术加速推进，毫米波通信将成为实现 “空天地一体化” 通信、工业互联网高速互联的核心支撑。东南大学团队研发的 AFDBF 阵列通过性能与成本的平衡设计，有效解决毫米波技术从实验室走向产业化的关键障碍，有望推动我国在 B5G/6G 毫米波通信领域形成技术领先优势，助力相关产业链自主可控发展。 END. 转载声明：北大创新评论 *本文系转载自北京大学新闻网、公众号及网络素材汇编，经北大创新评论编辑发布，版权归原作者所有。