打破“壟斷”,高容量5G毫米波芯片研發(fā)成功
6月15日,中國(guó)工程院院士劉韻潔表示,南京網(wǎng)絡(luò)通訊與安全紫金山實(shí)驗(yàn)室已研制出CMOS毫米波全集成4通道相控陣芯片,并完成了芯片封裝和測(cè)試,每通道成本由1000元降至20元。同時(shí),他們封裝集成1024通道天線單元的毫米波大規(guī)模有源天線陣列。芯片與天線陣列力爭(zhēng)2022年規(guī)模商用于5G系統(tǒng)。
資料顯示,5G頻段目前分成兩個(gè)部分,一個(gè)是sub-6GHz,一個(gè)是毫米波。不同于早已被業(yè)界熟知的Sub-6GHz頻段,毫米波長(zhǎng)期都是移動(dòng)通信領(lǐng)域未經(jīng)開(kāi)墾的蠻荒之地,但隨著挖掘的深入,毫米波擁有的“寶藏”并不少。
一是頻譜資源豐富,載波帶寬可達(dá)400MHz/800MHz,無(wú)線傳輸速率可達(dá)10Gbps以上;二是毫米波波束窄,方向性好,有極高的空間分辨能力;三是毫米波元器件的尺寸小,相對(duì)于Sub-6GHz設(shè)備,更易小型化;四是子載波間隔較大,單SLOT周期(120KHz)是低頻Sub-6GHz(30KHz)的1/4,空口時(shí)延降低。
相較毫米波的優(yōu)勢(shì),限制其應(yīng)用的難點(diǎn)或許更加突出。其一,傳播受限,毫米波的頻率較高,自由空間損耗大,且極易因受物體阻擋,影響接受端信號(hào)質(zhì)量;其二,賦形技術(shù),現(xiàn)有毫米波系統(tǒng)采用混合波束賦形的方式,但頻率效率和性能較低;其三,波束管理,在快速移動(dòng)以及被遮擋時(shí)的波束管理算法需要優(yōu)化;其四,mMIMO技術(shù),受限于成本和生產(chǎn)工藝,現(xiàn)有毫米波基站只能做到4T4R設(shè)備,無(wú)法容納更多用戶(hù);其五,芯片和終端,芯片和終端的進(jìn)度落后于設(shè)備。
由于毫米波頻率高,傳輸損耗大,因此天線和射頻前端集成化,典型設(shè)計(jì)上,將毫米波天線與毫米波芯片封裝在一起,業(yè)內(nèi)稱(chēng)之為AiP(antenna-in-package)。
一直以來(lái),毫米波芯片是高容量5G移動(dòng)通訊核心,長(zhǎng)期被國(guó)外壟斷,是我國(guó)短板中的短板。此次,我國(guó)5G毫米波芯片研發(fā)成功將徹底打破 “缺芯少魂”,助力5G毫米波商用。
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