南京紫金山脚下,一张看不见的网正在跑数据。它叫Pre-6G试验网,今年4月全面投入运行,是国内第一张。综合通信、感知、算力、智能、控制各项指标,达到现有5G的整整十倍。不是论文里的纸面参数,是真机实跑出来的成绩。
消息传到大洋彼岸,欧美几家做无线通信的实验室都在内部传阅资料。他们想搞清楚一件事:中国到底是怎么把太赫兹这块硬骨头啃下来的。
要看明白这个问题,得先有个基本概念。手机里跑的5G,频率在3到6GHz之间;毫米波5G往上摸到39GHz;而6G瞄准的太赫兹频段,从100GHz起步,最高可以拉到10THz。频率每上一个台阶,难度不是线性增加,是指数级翻倍。
芯片破壁 网络铺路
今年3月,清华大学电子工程系联合华为海思公布了一颗工作在300GHz的射频芯片。用的工艺是28纳米CMOS——就是做普通手机芯片那一套。
这个选择在业内看来有点反常识。做太赫兹器件,大多数团队第一反应是奔着砷化镓、磷化铟这些三五族半导体去,性能猛、价格贵、产量少。
清华团队偏偏挑了硅基CMOS,理由非常现实:成本压得下来、能跟现有手机产业链直接对接、量产没有任何障碍。代价是硅在太赫兹频段先天吃亏,性能短板得靠电路设计一点点硬补回来。
最终这颗芯片做出了10GHz的调制带宽,理论峰值速率拉到100Gbps,是当前5G理论峰值的五到十倍。
华为自家的进度更狠。其6G研究团队搭起了一套覆盖100G到300GHz的太赫兹通感一体化原型平台。
城市场景的外场实测里,样机工作在220GHz中心频点、13.5GHz带宽、2x2极化MIMO架构,在500米距离上跑通了240Gbps的视距空口传输。这是目前全球公开成果里的最高水位,没有之一。
往后看,更长远的布局已经排到了基带侧。券商研报披露,海思从TD-LTE基带的巴龙系列一路演进,全球首款6G基带"天罡X3"已经被排上量产日程,支持太赫兹频段,计划2026年量产。
南京那张Pre-6G试验网更像是一份做给世界看的作业。它以紫金山科技城为核心,撒下64个网络节点,把无蜂窝大规模MIMO、光子太赫兹实时传输、确定性低时延接入这些核心技术一锅烩了。
单塔覆盖低空50公里不间断、远海27公里稳定通信、空口时延低至几十微秒、可靠度高达99.9999%。这些数字砸出来,紫金山实验室目前累计拿下的6G世界纪录已经有十余项,沉淀的6G关键核心技术超过300项。
学术圈也在不停补位。北京大学王兴军教授团队此前在《自然》上发过一颗薄膜铌酸锂"光电融合"芯片,频段覆盖从0.5GHz一直到115GHz以上,微波、毫米波、亚太赫兹一颗芯片同时兼容。最值得注意的是,它走的是国产工艺平台,不沾EUV,也不靠台积电的先进制程。
这一连串动作堆在一起,欧美同行才会"想不通"。问题不在于单点突破,而在于整条产业链同时往前挪。
鸿沟难填 物理设墙
老问题来了:太赫兹这块地皮并不是中国一家想要。美国、韩国、日本、欧盟都盯着,为什么过去几十年突破得这么慢?
答案藏在一个专业术语里——"太赫兹鸿沟"。
电磁频谱被天然分成两半。低频那头是电子学的家,靠晶体管、振荡器、放大器干活,所有传统无线通信都在这边。高频那头是光学的家,靠激光器、光纤、探测器干活,光通信、光学成像都在这边。太赫兹卡在两家中间,谁都够不着。
电子器件往高频推,电子的运动速度跟不上信号变化,导线损耗陡增,到几百GHz基本就罢工了。光学器件往低频拉,太赫兹光子能量低得离谱,1THz只有4毫电子伏特左右,自然界很难找到适配这种低能量光子的半导体材料。
更头疼的是声子吸收。很多半导体的晶格振动频率正好和太赫兹波撞车,信号还没发出来,就被材料自己嚼碎消化了。功率出不来,通信距离自然上不去。
到现在,实验室里太赫兹发射器的功率多停留在微瓦到毫瓦量级。平面肖特基二极管室温下在1.2THz只有100微瓦,1.9THz更是只剩3微瓦。对比一个5G宏基站动辄上百瓦的发射功率,中间差的不是一个量级。
物理上的硬约束还不止这些。太赫兹波在空气里衰减极快,穿墙能力近乎为零,下雨天会被水分子大量吸收。家里关上门,信号就消失了。这意味着它走不出5G那种大面积覆盖的路。
所以业内的共识比较克制:太赫兹更可能落地的场景,是数据中心机柜间的超高速短距互联、智能工厂车间的密集物联、医院和会议室的全息通信。距离短、环境可控、对速率极度饥渴——这是太赫兹真正能发挥的舞台。
中国移动研究院院长黄宇红的判断也是这个调子:太赫兹是6G高频段关键技术,但必须和通感算智融合、空天地一体化协同推进,不能孤立发展。北京邮电大学张平教授则提出语义通信这条思路,希望靠智能编码降低对高频段硬件的硬性依赖。
技术圈不是没有冷静派,但冷静不等于不做——做的人越多,鸿沟才能一点点被填平。
标准抢位 产业卡位
商用慢,不代表战略可以慢。真正的较量场不在实验室,是在国际标准谈判桌上。
3GPP已经启动6G标准起草工作,ITU也发布报告明确了6G关键性能要求。全球基本达成共识:2029年标准冻结、2030年规模商用。中国信通院给出的数字是,到2030年全球6G市场规模将超过1.2万亿美元。
这就是为什么所有人都急着把芯片做出来。谁的技术路线先成熟,谁就有资格往标准里塞内容;谁的方案先被写进标准,谁未来十几年就有饭吃。5G时代华为靠的就是这一手——专利池里塞满核心技术,全球绕不开。
到了6G,中国手里能打的牌已经不算少:清华加海思的300GHz芯片、华为240Gbps外场实测样机、海思天罡X3的量产计划、紫金山Pre-6G试验网、北大全频兼容光电融合芯片、电子科技大学的太赫兹大规模相控阵天线、中国电科的太赫兹晶圆级在片测试系统。从材料、芯片、器件、仪器、试验网到白皮书,全链条都已经铺上了点。
国外这边并非没有动作。美国Qorvo前年花9400万美元收购了Anokiwave,主要拿的是毫米波相控阵技术,距离真正的太赫兹还差几步;DARPA常年给高校和企业输血搞专项研究;
韩国三星2021年和加州大学圣巴巴拉分校合作,在140GHz频段跑通过15米距离、6.2Gbps的实时传输。但这些都是点状突破,撑不起一张完整的产业地图。
至于台湾地区,过去在芯片代工环节确实有积累,但在6G太赫兹这种基础硬件加系统级的整链布局上,并不是主角。
对普通人而言,这件事的意义不在于"明年能不能用上6G手机"——大概率不能,6G手机也不会突然出现在柜台上。意义在另一个层面:每一次通信代际更替,都会顺手催出一条新的产业链。
4G时代催出了移动支付和短视频;5G时代催出了工业互联网和直播电商。6G太赫兹这一轮,门槛更高、配套更新——全新的芯片架构、全新的封装方案、全新的天线设计、全新的测试设备,每一个"全新"背后都是上下游几百家企业、几十万个岗位。
广东惠州做射频滤波器的、江苏昆山做PCB板的、深圳做天线模组的,这些企业当年踩着5G建设的鼓点起家,有的几年前还在车库里捣鼓样品,现在年营收已经过亿。下一轮的鼓点已经在敲了。
外行人未必要听懂每一个GHz背后的物理含义,但有一点应该看明白:基础硬件先跑通的国家,才有资格在规则桌上说话。中国这一回,没在起跑线上犹豫——第二棒、第三棒,已经握在了手里。
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