打破“壟斷”，高容量5G毫米波芯片研發(fā)成功

2020-06-16 19:15

6月15日，中國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試，每通道成本由1000元降至20元。同時，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頻段目前分成兩個部分，一個是sub－6GHz，一個是毫米波。不同于早已被業(yè)界熟知的Sub－6GHz頻段，毫米波長期都是移動通信領(lǐng)域未經(jīng)開墾的蠻荒之地，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，空口時延降低。

相較毫米波的優(yōu)勢，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，在快速移動以及被遮擋時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，無法容納更多用戶；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)計上，將毫米波天線與毫米波芯片封裝在一起，業(yè)內(nèi)稱之為AiP（antenna－in－package）。

一直以來，毫米波芯片是高容量5G移動通訊核心，長期被國外壟斷，是我國短板中的短板。此次，我國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。