光谱成像芯片重大突破：高校团队创新模拟矩阵技术

我国高校科研团队在芯片领域连续取得重大突破，北京大学与清华大学分别研制出高精度可扩展模拟矩阵计算芯片和亚埃米级光谱成像芯片，这些成果为人工智能、6G通信及基础物理研究开辟了全新路径。

北京大学人工智能研究院孙仲团队联合集成电路学院，成功开发出基于阻变存储器的模拟矩阵计算芯片。该芯片首次将模拟计算精度提升至24位定点水平，在执行大规模MIMO信号检测等任务时，其计算吞吐量与能效较顶级数字处理器（如GPU）提升了百倍至千倍。研究团队通过新型信息器件、原创电路与经典算法的协同设计，突破了传统模拟计算精度低、难扩展的瓶颈，将计算精度提升五个数量级，并实现了16×16矩阵方程的协同求解。

实验数据显示，该芯片在32×32矩阵求逆问题中单核算力超越高端GPU，在128×128规模下计算吞吐量达到数字处理器的1000倍以上，能效比传统方案高出近百倍。孙仲指出，这项技术可赋能6G通信基站，实现海量天线信号的实时处理，显著提升网络容量；在人工智能领域，能加速大模型训练中的二阶优化算法，降低对云端的依赖，有力推动边缘计算发展。目前，团队正积极推进技术产业化，力争将实验室成果快速转化为市场应用。

清华大学电子工程系方璐教授课题组另辟蹊径，首创可重构计算光学成像架构，研制出高分辨光谱成像芯片“玉衡”。该芯片在实现亚埃米级光谱分辨率的同时，兼具千万像素级别的空间分辨率，攻克了光谱分辨率与成像通量难以兼顾的技术难题。传统光谱装置受限于物理分光结构，而“玉衡”通过光子调制与重建技术，挖掘随机干涉掩膜与铌酸锂材料的电光特性，使每个像素均可获取完整光谱信息，成像分辨能力跃升两个数量级。

“玉衡”芯片体积仅2厘米×2厘米×0.5厘米，在400至1000纳米宽光谱范围内实现高清成像。以天文观测为例，其快照式成像每秒可捕获近万颗恒星光谱，将银河系恒星光谱巡天周期从数千年缩短至十年以内。凭借微型化设计，该芯片可搭载于卫星，未来有望绘制前所未有的宇宙光谱图景。目前，课题组正基于原理样片优化系统性能，并计划在10.4米口径加那利大型望远镜上进行测试应用。

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