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NCIC實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)打造了一種無(wú)線收發(fā)器芯片，能夠傳輸超過(guò)100 GHz的信號(hào)，而且比現(xiàn)有系統(tǒng)能耗低，其成本也低。該收發(fā)器的傳輸頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于任何與5G蜂窩通信有關(guān)的頻率，所以研究人員將該器件描述為“超越5G”。“超越5G”的是創(chuàng)造一條技術(shù)途徑，使無(wú)線系統(tǒng)能夠與光纖相抗衡。

某研究小組成員研發(fā)了一種無(wú)線收發(fā)器芯片，能夠傳輸超過(guò)100 GHz的信號(hào)，而且比現(xiàn)有系統(tǒng)能耗低，其成本也低。該收發(fā)器的傳輸頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于任何與5G蜂窩通信有關(guān)的頻率，所以研究人員將該器件描述為“超越5G”。QjTEETC-電子工程專輯

他們終極目標(biāo)可不僅是超越5G，而是創(chuàng)造一條技術(shù)途徑，使無(wú)線系統(tǒng)能夠與光纖相抗衡。QjTEETC-電子工程專輯

來(lái)自加州大學(xué)爾灣分校（UCI）納米通信集成電路（NCIC）實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)打造了一顆4.4平方毫米的芯片，該芯片比目前任何可用的芯片處理數(shù)字信號(hào)的速度明顯快很多，而且更節(jié)能。這是利用一種獨(dú)特的數(shù)字模擬架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這種結(jié)構(gòu)通過(guò)調(diào)制模擬和射頻域中的數(shù)字位來(lái)顯著降低數(shù)字處理的要求。研究人員稱，他們已經(jīng)通過(guò)這種方法克服了摩爾定律的局限性。QjTEETC-電子工程專輯

他們采用55納米的SiGe BiCMOS工藝制造了單通道115-135 Ghz接收器原型。經(jīng)測(cè)量，該器件在30 cm的傳輸距離下，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸速率為36Gbps。在接收端，8PSK信號(hào)片上解調(diào)的誤碼率（BER）為1e-6。在此誤碼率下測(cè)量的接收器靈敏度為-41.28 dBm。包括襯墊和測(cè)試線路（2.5 mm2的有效區(qū)域）在內(nèi)，該原型占了2.5 x 3.5 mm2的裸片面積。它所消耗的直流總功率為200.25mW，最大變頻增益為32dB，最小噪聲系數(shù)是10.3dB。QjTEETC-電子工程專輯

采用55納米SiGe BiCMOS工藝制造的NCIC的單通道115-135-GHz接收器原型，經(jīng)測(cè)量，該該器件在30 cm的傳輸距離下，其無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸速率為36Gbps。（圖片來(lái)源：UCI）QjTEETC-電子工程專輯

他們的創(chuàng)新在最近發(fā)表于《IEEE固態(tài)電路雜志》上的一篇名為《115-135 GHz 8PSK接收機(jī)采用基于多相位RF相關(guān)的直接解調(diào)方法》的論文里有概述。其中介紹了接收機(jī)的原理、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。RF-to-bits接收架構(gòu)的輸出是解調(diào)位，因此無(wú)需高功耗、高分辨率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。QjTEETC-電子工程專輯

資深作者Payam Heydari，NCIC實(shí)驗(yàn)室主任、UCI電子工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)教授指出，長(zhǎng)期以來(lái)，學(xué)術(shù)研究人員和通信電路工程師一直想搞清楚無(wú)線系統(tǒng)是否能夠達(dá)到光纖網(wǎng)絡(luò)的高性能和速度?！叭绻@種可能性能變成現(xiàn)實(shí)，將會(huì)改變電信行業(yè)，因?yàn)榕c有線系統(tǒng)相比，無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施帶來(lái)了許多優(yōu)勢(shì)”。QjTEETC-電子工程專輯

Heydari表示，他們團(tuán)隊(duì)的無(wú)線收發(fā)器芯片（他們已將其稱為“超越5G”），超越了5G的無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)，并將其帶入了6G標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域，該標(biāo)準(zhǔn)有望在100 GHz及以上工作。研究小組稱，隨著美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(Federal Communications Commission)最近開(kāi)放了100 GHz以上的新頻段，他們的新收發(fā)器是首個(gè)在該頻段提供端到端功能的收發(fā)器。QjTEETC-電子工程專輯

克服摩爾定律的局限性

據(jù)Heydari稱，通過(guò)在收發(fā)器中調(diào)制和解調(diào)來(lái)改變信號(hào)的頻率，傳統(tǒng)意義上是通過(guò)數(shù)字處理來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但是近幾年，集成電路工程師已經(jīng)開(kāi)始注意到該方法的物理局限性。QjTEETC-電子工程專輯

“根據(jù)摩爾定律，我們應(yīng)該能夠通過(guò)減小晶體管（就像你在發(fā)射器和接收器中看到的那樣）的尺寸來(lái)提高其速度，但現(xiàn)在情況已經(jīng)不同了。” Heydari他說(shuō)道，“你不可能把電子分成兩半，所以我們已經(jīng)接近由半導(dǎo)體器件物理特性所決定的極限?！睘榱藨?yīng)對(duì)這個(gè)問(wèn)題，NCIC實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)了在模擬域和射頻域調(diào)制數(shù)字位的技術(shù)，這使得芯片布局的成本更低，能耗也更低。QjTEETC-電子工程專輯

該團(tuán)隊(duì)表示，該技術(shù)與相控陣系統(tǒng)相結(jié)合，利用多個(gè)天線來(lái)控制光束，有助于在無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸和通信方面實(shí)現(xiàn)一些顛覆性應(yīng)用。這也會(huì)讓數(shù)據(jù)中心不必再鋪設(shè)數(shù)英里長(zhǎng)的光纖電纜，所以數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商可以實(shí)現(xiàn)超高速無(wú)線傳輸，并在硬件、冷卻和能源方面節(jié)省大量資金。