当核电站运行到寿命终点或因事故受损时，必须进入退役阶段。退役过程往往持续 20 年以上，涉及去污、拆除以及放射性物质的处理与处置，最终使场地能够重新开发利用。根据国际原子能机构的数据，预计到 2050 年，目前在运的 423 座核电反应堆中，约有近一半将进入退役流程。

在福岛第一核电站的清理工作中，机器人在高辐射、难以接近区域的应用显著增加。这些机器人在提升作业效率的同时，大幅降低了工作人员直接暴露在辐射环境中的风险。不过，目前多数机器人仍依赖局域网电缆等有线方式进行控制，这不仅限制了可同时部署的机器人数量，还带来了电缆布设复杂、缠绕管理困难以及在狭窄空间中移动受限等一系列工程问题。

为解决上述瓶颈，日本东京科学研究所（Science Tokyo）的研究人员研制出一款工作在 2.4 GHz 频段的无线保真（Wi‑Fi）接收芯片，能够承受高达 500 千戈瑞（kGy）的辐射总剂量，在核电站退役等超高辐射环境中实现对机器人的无线控制。

这项研究由东京科学创新研究所未来跨学科科学技术实验室的研究生成清康人和副教授白根敦，以及日本高能加速器研究机构（KEK）副教授宫原正也共同主导。相关成果将于 2026 年 2 月 15 日至 19 日在美国旧金山举行的 2026 年 IEEE 国际固态电路会议（ISSCC）上正式发布。

白根表示：“这种耐辐射性能可以满足核电站退役作业的需求，在退役过程中，设备会暴露在燃料碎片产生的强烈伽马辐射下。引入这种无线系统后，无需复杂的布线，就能实现大量机器人高效、顺畅地协同运行。”

这款接收芯片的电路结构包括：首先由低噪声放大器对微弱输入信号进行放大，然后通过可变增益放大器调节信号强度。接着，射频（RF）放大器对信号进行放大并送入混频器，直接下变频到基带。随后，跨阻放大器生成四路基带输出通道，供后续数字电路进行处理。

在强烈伽马辐射环境中，电子芯片内部的晶体管绝缘层会积累电荷，导致电流泄漏增加、信号衰减和噪声上升，从而严重影响电路性能和可靠性。

为了提高接收芯片的抗辐射能力，研究团队对电路架构进行了针对性改进，核心思路是尽量减少芯片上的晶体管数量。晶体管越少，辐射诱导电荷积累和结构损伤的区域就越少。在可变增益放大器中，研究人员用电感器替代了原本用于控制增益的部分晶体管。电感器属于无源元件，对辐射的敏感度远低于有源器件。

在射频放大器中也采用了类似策略，将对辐射更为敏感的 P 型金属氧化物半导体（PMOS）晶体管替换为电感器。同时，团队通过增加剩余晶体管的沟道长度和宽度、减少并联“指状”结构的数量，使单个晶体管的物理尺寸变大。辐射损伤通常沿晶体管边缘形成泄漏通道，器件尺寸增大后，边缘效应相对减弱，有助于抑制泄漏电流。通过这些设计手段，研究人员有效限制了电荷陷阱的形成，降低了不必要的泄漏电流，并在高辐射暴露条件下维持了晶体管的稳定工作特性。

在辐射测试中，当芯片累计接受 500 kGy 剂量后，其信号增益仅下降约 1.4 分贝，噪声系数最大增加 1.26 分贝，功耗则略微降低了约 2 毫瓦。整体来看，该芯片在通信性能上与常规商用 Wi‑Fi 接收器相当。

白根指出：“我们实现了一款即使在超高剂量辐射环境中也能稳定运行的 Wi‑Fi 芯片，这将推动机器人和无人机的无线远程操控应用，进一步降低作业人员的辐射暴露风险，并提升现场作业的整体水平。”

由于这款芯片可承受的辐射剂量远高于一般空间电子设备所面临的水平，研究团队认为，它在未来深空探测任务以及其他极端辐射环境中的应用也具有潜在前景。