美國當?shù)貢r間7月16日，加州大學歐文分校（University of California, Irvine，簡稱UCI）納米通信集成電路實驗室的研究人員宣布，他們研發(fā)了一種微型無線電芯片，可以在100GHz頻率的范圍內(nèi)發(fā)送和收發(fā)數(shù)據(jù)。此外，該芯 ...

美國當?shù)貢r間7月16日，加州大學歐文分校（University of California, Irvine，簡稱UCI）納米通信集成電路實驗室的研究人員宣布，他們研發(fā)了一種微型無線電芯片，可以在100GHz頻率的范圍內(nèi)發(fā)送和收發(fā)數(shù)據(jù)。

此外，該芯片的工作頻率為115GHz到135GHz之間，并且在30厘米的距離上能實現(xiàn)每秒36千兆比特的數(shù)據(jù)速率。

目前，該研究成果已于美國時間2019年7月9日發(fā)表在《IEEE固態(tài)電路雜志（IEEE Journal of Solid-State Circuits）》中，論文名為《一種基于直接解調(diào)方法的多相位射頻115-135GHz 8PSK接收器（A 115-135-GHz 8PSK Receiver Using Multi-Phase RF-Correlation-Based Direct-Demodulation Method）》。

一、芯片每秒數(shù)據(jù)速率為36千兆比特

加州大學研究人員研發(fā)的芯片，擁有能夠減少能源使用并實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)處理的能力，有望成為未來6G通信標準的基礎(chǔ)。

實際上，UCI研究人員研發(fā)的芯片還處于原型形式，是一個4.4平方毫米的收發(fā)器。該收發(fā)器主要在115GHz到135GHz頻率之間工作，并能夠在30厘米的距離上實現(xiàn)每秒36千兆比特的數(shù)據(jù)速率。

相比之下，目前最新的毫米波5G芯片使用的是更小的24GHz至39GHz頻段。雖然這一距離更遠，但它的峰值數(shù)據(jù)速率在6gbps以下。

此外，收發(fā)器還使用了一種新的數(shù)據(jù)處理方法，其中包括必要的收發(fā)和解調(diào)硬件。

它采用55-nm SiGe BiCMOS工藝制造，占用2.5 x3.5mm2的芯片面積，包括PAD（電路板）和測試電路（2.5mm2有效面積），并且消耗的總直流功率為200.25mW。

二、6G通信技術(shù)研究早已開啟

今年3月，美國聯(lián)邦通信委員會（Federal Communications Commission，簡稱FCC）開放了95GHz至3THz頻段進行實驗，該許可證生效長達10年，為美國公司測試和銷售5G無線設(shè)備創(chuàng)造了合法途徑，同時也在一定程度上推動了6G和7G網(wǎng)絡技術(shù)的研發(fā)。

由于這些超高頻無線電信號具有獨特的特性，且缺乏對相同光譜的競爭性應用，因此研究人員們預計，超高頻無線電信號能夠快速傳輸龐大的數(shù)據(jù)量，這些數(shù)據(jù)量足以將擁有人腦水平的計算能力從服務器實時傳輸?shù)奖銛y設(shè)備。

目前，5G通信主要有FR1和FR2兩個頻率范圍。其中FR1就是我們通常所說的5G Sub-6GHz頻段，該頻段低于6GHz，是當前5G的主流應用范圍，而FR2是高頻率范圍，主要為5G毫米波頻段。

▲FCC主席Ajit Pai

雖然，5G移動網(wǎng)絡和設(shè)備在全球范圍內(nèi)仍處于起步階段，現(xiàn)在討論6G似乎還為時過早。但科研人員們對下一代6G的研究已在進行中，美國、芬蘭和韓國的主要無線研究人員大約在一年前，就開始關(guān)注“亞毫米波”頻譜的潛力。

總的來說，95GHz至3THz的頻譜延伸到300GHz至3THz的范圍，被定義為“高頻率”。在FCC的開放的低端頻譜中，95GHz至300GHz的信號在技術(shù)上仍然是毫米波，因為它們處于或高于波長1毫米。“亞毫米波”則是300GHz至3THz的信號波長，這段波為1毫米或者不到1毫米。

去年10月，是德科技（Keysight Technologies）公司向紐約大學無線公司捐贈了一些用于研究電信技術(shù)的硬件設(shè)備。其中包括一臺可測量高達110千兆赫頻率的設(shè)備、毫米波和寬帶信號分析和生成工具，以及用于高級時域分析和RF/毫米波功率測量功能的尖端硬件。

是德科技的這筆捐贈為紐約大學無線公司創(chuàng)建下一代6G蜂窩技術(shù)，并進一步開發(fā)5G研究提供了巨大幫助。

三、半導體企業(yè)提供的幫助

針對UCI最新研發(fā)的微型無線電芯片，UCI電子工程和計算機科學教授Payam Heydari表示，他們?yōu)檠邪l(fā)的最新芯片取名為“超5G（beyond 5G）”，因為該芯片可以達到的速度和數(shù)據(jù)速率比無線標準的能力高出兩個數(shù)量級。

他還認為，當該芯片傳輸數(shù)據(jù)的頻率越高，就意味著人們能夠從運營商那獲得更大的帶寬。

該研究論文的第一作者Hossein Mohammadnezhad表示，他們最新研發(fā)的收發(fā)器是目前第一個在115GHz到135GHz頻段提供端到端功能的設(shè)備。

此外，以色列芯片制造商TowerJazz和意法半導體公司還對加州大學歐文分校的這個6G項目提供了協(xié)助，并認為該技術(shù)將會應用在非便攜式電子產(chǎn)品設(shè)備中。

同時，他們還希望這項技術(shù)能結(jié)合適合的波束形成天線，消除目前通信傳輸技術(shù)對光纖電纜的需求，從而降低硬件、冷卻和電力的成本，而類似的技術(shù)也將幫助下一代自動駕駛汽車的更新和研發(fā)，并促進更強大的寬帶服務的落地。

結(jié)語：未來又將是一場深刻而劇烈的變革

雖然現(xiàn)在討論6G的發(fā)展似乎還為時過早，但這終歸也是未來通信技術(shù)發(fā)展的一大趨勢，包括加州大學納米通信集成電路實驗室在內(nèi)的科研機構(gòu)和其他高科技企業(yè)，也早已在這一領(lǐng)域開展競爭。

4G通信技術(shù)已經(jīng)對人們的生活帶來了翻天覆地的變化，5G落地將要給人們生活和行業(yè)技術(shù)帶來的影響還在熱烈討論中，更別說目前還在技術(shù)研發(fā)階段的6G。

雖然，我們還無法預測6G技術(shù)的未來，但可以肯定的是，這一技術(shù)也許將會給人們的生活帶來一場深刻而劇烈的變革。