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5G毫米波芯片获重大突破：奠定未来5年竞争力
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。
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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。
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。
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。
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。
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编辑 / 胡媛