比5G快24倍！美加州大学科研团队在高频无线通信领域取得重大突破

2026年1月22日，美国加州大学电气工程团队宣布在高频无线通信领域取得里程碑式重大突破。

具体而言，该团队成功研制出一款端到端硅基新型无线收发器，其工作频率直接提升至140GHz频段，传输速率高达120 Gbit/s（换算后相当于15GB/s），这一速率可媲美甚至超越目前绝大多数商用数据中心内部所采用的光纤传输速率（常见规格100Gbps）。

作为参考对比，目前主流商用无线技术的理论峰值如下：1、Wi-Fi 7，最高传输速率约30Gbps；2、5G毫米波，最高传输速率约5–10 Gbps，两相比较，这款新型收发器的速率优势堪称碾压级，远超上述两种主流商用无线技术，遥遥领先。

这款新型无线收发器方案的最核心创新点，在于彻底抛弃了传统高速通信中耗电巨大的数模/模数转换器（DAC/ADC）。传统通信方案在达到如此超高传输速率时，会面临诸多难以突破的短板。

具体包括以下几个方面：1. 需搭载性能极强的DAC/ADC芯片，研发与制造成本极高；2. 这类超高速转换器的功耗堪称“电老虎”（通常达到数瓦级别），这意味着如果应用在下一代移动设备上，即便配备大容量电池，也可能出现“几分钟就没电”的尴尬困境。

研究团队给出的解决方案既巧妙又激进：在发射端，创新性采用bits-to-antenna（比特到天线）架构，通过三个同步协同工作的子发射机，直接在射频（RF）域构建出64QAM复杂调制信号，从而彻底摒弃了对传统DAC的需求。

在接收端，则对应采用antenna-to-bits（天线到比特）架构，运用分层模拟域解调技术，在对信号进行极少量数字化处理之前，就先在模拟域完成复杂信号的层层剥离与降维处理。

这一创新设计，最终实现整颗收发芯片的总功耗仅为230mW（即0.23瓦），与传统方案中动辄数瓦的DAC+ADC组合相比，能效直接提升一个数量级以上，节能效果极为显著。

另外，该芯片还有一个极具竞争力的优势：采用目前已非常成熟的22nm FD-SOI（全耗尽绝缘体上硅）工艺制造，无需依赖2nm、18A、14A等最前沿的先进工艺节点，因此制造成本大幅降低。这意味着这项技术并不是企业级用户的专利，普通消费级用户也能够承担得起。

综合来看，该方案最有可能实现质的飞跃的应用场景主要包括以下几类，每一类都有望带来行业性变革：

1. 数据中心内部超短距无线互联，可实现设备间的高速无缆连接；2. 取代服务器机架之间数公里长的铜缆、光纤布线，简化机房布局；3. 大幅降低数据中心的布线成本、设备维护成本，同时减少散热需求，降低机房能耗；4. 助力6G与FutureG超高速无线通信发展，尤其适配100GHz以上的新频段，该频段目前被公认为6G最重要的新前沿频谱之一；

5. 满足机器、机器人、工业设备之间高带宽、低时延的通信需求，提升设备协同效率；6. 对工业4.0、机器人协同、MR/AR、车联网（V2X）等新兴领域的发展具有重要战略意义，为其提供核心通信支撑。

不过，该方案并非十全十美，同样存在明显短板。最突出的问题便是传输距离较短，这也是所有极高频段通信技术的固有通病。目前，5G毫米波（最高频段约71GHz）的实际有效覆盖距离通常在200～400米，而140GHz频段的有效覆盖距离预计会进一步大幅缩短，初步估算可能仅为几十米至一百多米。

因此，该技术在短期内更适合应用于超短距、点对点通信，或是高密度小小区等特定场景。未来若想扩大其应用范围，还需结合智能反射面（RIS）、中继节点部署，或是混合频段组网等技术手段，逐步扩展覆盖距离。

总的来看，该方案通过颠覆性的模拟域信号处理路径，在成熟的硅基工艺上实现了140GHz频段、120Gbps速率、230mW功耗的绝佳组合，这一突破标志着毫米波/太赫兹通信技术向实用化、产业化迈出了关键一步。它不仅为数据中心无线化转型提供了切实可行的现实路径，也为6G超高频段的物理层设计提供了极具价值的重要参考。

尽管传输覆盖距离仍需后续技术突破，但该方案在速率、功耗、成本三大核心维度的均衡表现，已使其成为目前公开报道中最具竞争力的高频无线通信方案之一，未来应用前景广阔。小编将在第一时间分享更多相关最新动态和爆料，敬请关注。