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科技日报:一款“通用芯片”能让5G通信真正“全球通”
文:高千雯 游晓鹏 记者 盛利 来源:社会媒体 时间:2018-04-12 2668

“5G”正逐步向我们走来,然而,不同国家划分的“5G”通信频段各不相同。于是,这尴尬一幕可能在未来出现:出国旅游,5G手机竟然“失灵”了。如何解决5G芯片“水土不服”的问题?

4月11日记者从电子科技大学获悉,该校电子科学与工程学院(示范性微电子学院)博士生张净植,在日前召开的2018年国际固态电路会议(ISSCC)上以第一作者发表论文,提出了一种“基于强耦合变压器的电流提升技术”,初步实现了用一款芯片把多个频段全部覆盖,让“全球通”变成了可能。

目前不同国家应用于5G通信的频段各不相同,我国是24.75-27.5GHz和37-42.5GHz频段,欧洲是24.25-27.5GHz频段,日韩则采用26.5-29.5GHz。在这种情况下,如果手机芯片不支持这么多不同频段,出国旅游时手机就无法正常通信了。究竟能否研发一款宽频带“通用芯片”全部覆盖以上各个不同频段呢?

张净植在2018年国际固态电路会议展示的研究成果便完成了上述构想。他在论文中设计了两种的5G“通用芯片”,大的有910微米×920微米,小的为700微米×670微米,面积都小于1平方毫米,大小相当于一根针的横截面。这种小芯片却具有“兼容并蓄”的广阔“胸怀”,极大地提升了注入锁定倍频器的工作带宽,它的专业称呼是“基于CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺的超宽带注入锁定倍频器”。在与业界最先进技术的比较中,该技术在仅消耗2倍功耗的情况下,将工作带宽提升了5.2倍,它还解决了毫米波频段中“低相位噪声信号源的大带宽设计”挑战,为毫米波领域超宽带低相位噪声信号源设计提供了一个可行方案,对5G通信的高频段多频带应用有着实际意义。

“输入电流和工作带宽是正相关的,如果要提高电路的带宽就得想办法增强输入电流。而要增强输入电流,一种方法是增大输入信号,但一般而言,外部给的输入信号大小是固定的,所以此路不通。还有一种方法,就是提高输入极的增益,但业界已经把输入极优化得很好,想进一步提升基本不太可能。”谈及芯片研发思路,张净植说,在不断提出问题又不断自我否定之后,他提出了一个突破性想法:能不能用无源电路把电流提升,然后插入一个变压器,这样就可以使电流提高数倍的同时,把带宽也提高数倍。最终他和团队将这样的构想,付诸实践并获得成功。

“这种新型芯片,从一开始就是面向应用并且和工业界紧密结合的,随着5G通信时代的到来和各种应用逐渐推广,我们的芯片也将迎来更好的发展机遇。”他说,传统的移动通信工作频段主要集中在3GHz以下的低频段,频谱资源十分拥挤。而高频段(如毫米波、厘米波频段)的可用频谱资源相对更加丰富,能够有效缓解频谱资源紧张的现状,并实现极高速短距离通信的梦想,支持5G通信对容量和传输速率等方面的需求。

报道链接:http://www.stdaily.com/kjrb/kjrbbm/2018-04/11/content_657886.shtml


编辑:陈伟  / 审核:陈伟  / 发布:陈伟

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