打破“垄断”，高容量5G毫米波芯片研发成功

2020-06-16 19:15

6月15日，中国工程院院士刘韵洁表示，南京网络通讯与安全紫金山实验室已研制出CMOS毫米波全集成4通道相控阵芯片，并完成了芯片封装和测试，每通道成本由1000元降至20元。同时，他们封装集成1024通道天线单元的毫米波大规模有源天线阵列。芯片与天线阵列力争2022年规模商用于5G系统。

资料显示，5G频段目前分成两个部分，一个是sub－6GHz，一个是毫米波。不同于早已被业界熟知的Sub－6GHz频段，毫米波长期都是移动通信领域未经开垦的蛮荒之地，但随着挖掘的深入，毫米波拥有的“宝藏”并不少。

一是频谱资源丰富，载波带宽可达400MHz／800MHz，无线传输速率可达10Gbps以上；二是毫米波波束窄，方向性好，有极高的空间分辨能力；三是毫米波元器件的尺寸小，相对于Sub－6GHz设备，更易小型化；四是子载波间隔较大，单SLOT周期（120KHz）是低频Sub－6GHz（30KHz）的1／4，空口时延降低。

相较毫米波的优势，限制其应用的难点或许更加突出。其一，传播受限，毫米波的频率较高，自由空间损耗大，且极易因受物体阻挡，影响接受端信号质量；其二，赋形技术，现有毫米波系统采用混合波束赋形的方式，但频率效率和性能较低；其三，波束管理，在快速移动以及被遮挡时的波束管理算法需要优化；其四，mMIMO技术，受限于成本和生产工艺，现有毫米波基站只能做到4T4R设备，无法容纳更多用户；其五，芯片和终端，芯片和终端的进度落后于设备。

由于毫米波频率高，传输损耗大，因此天线和射频前端集成化，典型设计上，将毫米波天线与毫米波芯片封装在一起，业内称之为AiP（antenna－in－package）。

一直以来，毫米波芯片是高容量5G移动通讯核心，长期被国外垄断，是我国短板中的短板。此次，我国5G毫米波芯片研发成功将彻底打破 “缺芯少魂”，助力5G毫米波商用。