智东西(公众号:zhidxcom)
编 | 韦世玮

导语:5G还没彻底商用落地,6G就已等不及起跑,研究人员为研发“亚毫米波”频谱技术很“心急”。

智东西7月17日消息,美国当地时间7月16日,加州大学欧文分校(University of California, Irvine,简称UCI)纳米通信集成电路实验室的研究人员宣布,他们研发了一种微型无线电芯片,可以在100GHz频率的范围内发送和收发数据。

此外,该芯片的工作频率为115GHz到135GHz之间,并且在30厘米的距离上能实现每秒36千兆比特的数据速率。

目前,该研究成果已于美国时间2019年7月9日发表在《IEEE固态电路杂志(IEEE Journal of Solid-State Circuits)》中,论文名为《一种基于直接解调方法的多相位射频115-135GHz 8PSK接收器(A 115-135-GHz 8PSK Receiver Using Multi-Phase RF-Correlation-Based Direct-Demodulation Method)》。

加州大学研发微型“超5G”芯片,传输频率为100GHz

一、芯片每秒数据速率为36千兆比特

加州大学研究人员研发的芯片,拥有能够减少能源使用并实现高速数据处理的能力,有望成为未来6G通信标准的基础。

实际上,UCI研究人员研发的芯片还处于原型形式,是一个4.4平方毫米的收发器。该收发器主要在115GHz到135GHz频率之间工作,并能够在30厘米的距离上实现每秒36千兆比特的数据速率。

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频段。虽然这一距离更远,但它的峰值数据速率在6gbps以下。

此外,收发器还使用了一种新的数据处理方法,其中包括必要的收发和解调硬件。

它采用55-nm SiGe BiCMOS工艺制造,占用2.5 x3.5mm²的芯片面积,包括PAD(电路板)和测试电路(2.5mm²有效面积),并且消耗的总直流功率为200.25mW。

二、6G通信技术研究早已开启

今年3月,美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission,简称FCC)开放了95GHz至3THz频段进行实验,该许可证生效长达10年,为美国公司测试和销售5G无线设备创造了合法途径,同时也在一定程度上推动了6G和7G网络技术的研发。

由于这些超高频无线电信号具有独特的特性,且缺乏对相同光谱的竞争性应用,因此研究人员们预计,超高频无线电信号能够快速传输庞大的数据量,这些数据量足以将拥有人脑水平的计算能力从服务器实时传输到便携设备。

目前,5G通信主要有FR1和FR2两个频率范围。其中FR1就是我们通常所说的5G Sub-6GHz频段,该频段低于6GHz,是当前5G的主流应用范围,而FR2是高频率范围,主要为5G毫米波频段。

加州大学研发微型“超5G”芯片,传输频率为100GHz

▲FCC主席Ajit Pai

虽然,5G移动网络和设备在全球范围内仍处于起步阶段,现在讨论6G似乎还为时过早。但科研人员们对下一代6G的研究已在进行中,美国、芬兰和韩国的主要无线研究人员大约在一年前,就开始关注“亚毫米波”频谱的潜力。

总的来说,95GHz至3THz的频谱延伸到300GHz至3THz的范围,被定义为“高频率”。在FCC的开放的低端频谱中,95GHz至300GHz的信号在技术上仍然是毫米波,因为它们处于或高于波长1毫米。“亚毫米波”则是300GHz至3THz的信号波长,这段波为1毫米或者不到1毫米。

去年10月,是德科技(Keysight Technologies)公司向纽约大学无线公司捐赠了一些用于研究电信技术的硬件设备。其中包括一台可测量高达110千兆赫频率的设备、毫米波和宽带信号分析和生成工具,以及用于高级时域分析和RF/毫米波功率测量功能的尖端硬件。

是德科技的这笔捐赠为纽约大学无线公司创建下一代6G蜂窝技术,并进一步开发5G研究提供了巨大帮助。

三、半导体企业提供的帮助

针对UCI最新研发的微型无线电芯片,UCI电子工程和计算机科学教授Payam Heydari表示,他们为研发的最新芯片取名为“超5G(beyond 5G)”,因为该芯片可以达到的速度和数据速率比无线标准的能力高出两个数量级。

他还认为,当该芯片传输数据的频率越高,就意味着人们能够从运营商那获得更大的带宽。

该研究论文的第一作者Hossein Mohammadnezhad表示,他们最新研发的收发器是目前第一个在115GHz到135GHz频段提供端到端功能的设备。

此外,以色列芯片制造商TowerJazz和意法半导体公司还对加州大学欧文分校的这个6G项目提供了协助,并认为该技术将会应用在非便携式电子产品设备中。

同时,他们还希望这项技术能结合适合的波束形成天线,消除目前通信传输技术对光纤电缆的需求,从而降低硬件、冷却和电力的成本,而类似的技术也将帮助下一代自动驾驶汽车的更新和研发,并促进更强大的宽带服务的落地。

结语:未来又将是一场深刻而剧烈的变革

虽然现在讨论6G的发展似乎还为时过早,但这终归也是未来通信技术发展的一大趋势,包括加州大学纳米通信集成电路实验室在内的科研机构和其他高科技企业,也早已在这一领域开展竞争。

4G通信技术已经对人们的生活带来了翻天覆地的变化,5G落地将要给人们生活和行业技术带来的影响还在热烈讨论中,更别说目前还在技术研发阶段的6G。

虽然,我们还无法预测6G技术的未来,但可以肯定的是,这一技术也许将会给人们的生活带来一场深刻而剧烈的变革。

论文链接:https://ieeexplore.ieee.org/document/8758316
文章来源:VentureBeat