5G 毫米波芯片获重大突破：奠定未来 5 年竞争力

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5G 毫米波芯片获重大突破：奠定未来 5 年竞争力

来源:网络
更新日期:2020-06-17

摘要："5G 毫米波芯片的成功研制，奠定了中国未来 5 年 5G 的领先地位与竞争力。"文 | 通信产业报 ( 网 ) 党博文近日，中国工程院院士刘韵洁表示，南京网络通信与安全紫金山实验室已研

5G 毫米波芯片的成功研制，奠定了中国未来 5 年 5G 的领先地位与竞争力。

文 | 通信产业报 ( 网 ) 党博文

近日，中国工程院院士刘韵洁表示，南京网络通信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。

此次系列成果的成功研制 , 较为彻底地解决了阻碍 CMOS 毫米波通信芯片走向大规模推广应用的所有核心环节 , 从芯片、模块到天线阵面全面实现自主可控 , 技术水平处于国际领先。

这是我国 5G 毫米波芯片的重大突破，先前毫米波芯片的缺失将部分制约我国 5G 的发展。刘韵洁在接受《通信产业报》全媒体记者采访时表示，5G 毫米波芯片的成功研制，奠定了中国未来 5 年 5G 的领先地位与竞争力。

2022 年规模商用

通常来看，完整的毫米波系统包括射频全段、基带等组成部分，当不需要考虑空间时，可以利用各自独立的电子元器件构建，但尺寸较大且成本较高。

但是对于 5G 毫米波系统来说，业界希望将微波器件安装在天线基站背面，这就要求微波芯片的集成度大大提高，因此，具备经济成本低、高集成度优势的 CMOS 工业则具备明显优势。

1 月 19 日，南京举行了大规模毫米波相控阵系列成果发布会暨相控阵芯片与系统联合实验室成立仪式。

而此次封装和测试的全集成 4 通道相控阵芯片，研发团队通过设计将其每通道成本由 1000 元降至 20 元，同时，该实验室封装集成 1024 通道天线单元的毫米波大规模有源天线阵列，这也将为商用市场提供更强的性能支持。

据刘韵洁透露，此次封装和测试的芯片与天线阵列也力争在 2022 年商用于我国的 5G 系统。

CMOS 毫米波全集成 4 通道相控阵芯片示意图

奠定未来 5 年 5G 竞争力

众所周知，5G 频谱分为两个 FR1 和 FR2，FR1 的频率范围是 450MHz 到 6GHz，也叫 Sub-6G ( 低于 6 GHz ) ;FR2 的频率范围是 24GHz 到 52GHz，这段频谱的电磁波波长大部分都是毫米级别的，因此也叫毫米波 mmWave。

其中，FR1 的优点是频率低，绕射能力强，覆盖效果好，是当前 5G 的主用频谱。FR1 主要作为基础覆盖频段，最大支持 100Mbps 的带宽。其中低于 3GHz 的部分，包括了现网在用的 2G、3G、4G 的频谱，在建网初期可以利旧站址的部分资源实现 5G 网络的快速部署。

紫金山实验室自 2018 年 8 月成立以来，以刘韵洁院士团队、尤肖虎教授团队、邬江兴院士团队为基础，汇聚了 1000 多人的科研队伍，整合两个国家重点实验室，与国内 30 个顶尖高校院所、企业共建伙伴实验室，同时与全国相关的 15 个国家重点实验室共建。

而 FR2 的优点是超大带宽，频谱干净，干扰较小，作为 5G 后续的扩展频率。FR2 主要作为容量补充频段，最大支持 400Mbps 的带宽，未来很多高速应用都会基于此段频谱实现，5G 高达 20Gbps 的峰值速率也是基于 FR2 的超大带宽。

在 5G 的建设中，中国和世界上大部分国家 5G 网络的建设基本选择在 FR1 频段进行，而美国在 5G 的部署上，选择了 FR2 频段作为切入点，然而，毫米波频段通信受限于高频器件，支持毫米波的集成电路投入成本更高，对此，在今年 3 月美国联邦通信委员会 ( FCC ) 花费 97 亿美元买回卫星公司使用的频段，重新对电信公司拍卖，用于 5G 网络建设。

当前，毫米波相对于低频段，整体产业链完善程度还不足够，包括器件的成熟度等，还需要进一步推动整体产业链成熟。毋庸置疑，虽然目前全球 5G 建设主要依然采用的是 FR1，但想要把 5G 甚至未来可能出现的 6G 网络的性能真正发挥出来，毫米波是绕不过去的硬技术。

刘韵洁表示，5G 毫米波芯片的成功研制，奠定了中国未来 5 年 5G 的领先地位与竞争力。