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国产芯片迎突破,中国电科毫米波芯片探距达38米,刷新世界纪录

浏览次数: 发布日期:2021-03-02 16:41:48

中国芯片再次刷新世界纪录,2月17日,中国电科38所在第68届固态电路线上会议中发布了一款77GHz的高性能毫米波芯片模组,其最高探测距离可达38.5米的毫米波芯片,刷新全球毫米波封装天线探测距离最远的世界纪录,并且也是国际首次支持两颗芯片实现3发4收的功能的毫米波芯片。

 
传统的毫米波芯片集成电路主要采用砷化镓(GaAs),磷化铟(InP)等,这些材料在对毫米波有着良好的传导性能。但随着不断的发展,硅基(CMOS、SiGe)等材料的集成电路随着纳米集成度的不断提高,栅长的缩短弥补了电子迁移率的不足,从而使得晶体管的截止频率和最大振荡频率不断提高,使得硅工艺材料在毫米波的应用上取得了巨大的进展。
 
此次我国发布的封装天线模组包含两颗自研77GHz毫米波雷达芯片,采用的是低成本CMOS半导体工艺制作,单片集成3个发射通道、4个接收通道及雷达波形产生等,主要性能指标达到国际先进水平,在快速宽带雷达信号产生等方面具有特别优势,芯片支持多片级联并构建更大规模的雷达阵列,未来将满足成智能驾驶领域对核心毫米波传感器需求,
 
毫米波的特点
 
毫米波器件的成本相对较高,之前主要被使用军事领域,但随着光宽带、高速无线通信、自动驾驶、安检和医学检测等领域的快速发展,毫米波在民用领域也得到了非常广泛的应用。
 
在无线通讯的高速发展下,6GHz以下的通信频段基本很难得到较宽的频谱了,但是毫米波段却仍然存在很多未被使用的频谱资源。毫米波有着工作波长更短的特点,可以有效地减小器件及系统的尺寸,其次毫米波有着丰富的频谱资源,可以胜任超高速通信的要求,比如毫米波雷达、毫米波成像等方面使用的话可以获得更高的分辨率。
 
在iPhone 12刚刚发布的时候,网上就流传着一个谣言,说iPhone 12使用的是毫米波,5G的测试速度要比华为的快,如果光从技术的角度上来说,毫米波能兼容更多的容量,提供更高的带宽支持,如果在支持毫米波的基站上面使用确实能获得更快的网速提升。
 
但是毫米波与微波相比,抗干扰能力较差,比如在恶劣的气候条件下,降雨就会严重影响传播效果。经过研究得出的结论:毫米波信号降雨时衰减的大小与降雨的瞬时强度、距离长短和雨滴形状密切相关。进一步的验证表明:通常情况下,降雨的瞬时强度越大、距离越远、雨滴越大,所引起的衰减也就越严重。并且因为波段的问题,相对来说信号覆盖的面积会小很多,如果大部分基站都采用毫米波的毫米波的话,将大大的增加布设成本。而我国此次发布的CMOS工艺的毫米波芯片能刷新世界纪录,就是创造了比目前国际上毫米波芯片的价格更加低廉,覆盖信号更广。
 
未来的发展前景
 
毫米波通信技术目前是一个典型的军民两用技术。在军事领域中可以应用于星际间通信或中继、毫米波频段的保密通信和毫米波敌我识别系统等;而在民用领域可以应用于宽带多媒体移动通信系统、测量雷达、车船防撞、地形测绘、射电天文、以交互式大容量电视广播及卫星的毫米波链路系统等诸多方面,并将进一步扩大其市场。
 
 
比如在未来的第六代通信技术的应用,6G被称之为空地互联的时代,网络传输能力将是5G的100倍,主要通过卫星星链网络实现全球信号覆盖,那么毫米波将是最好的选择,因为太空大气稀薄,不会造成信号衰落,卫星之间的通信采用毫米波技术将大大提高中继卫星的带宽传输速度,为世界提供延迟更低,容量更大的通信服务,正因如此,毫米波芯片的研发成为各个国家的热门研究对象。
 
总结
 
国际固态电路会议已经有60多年的历史,是1953年由发明晶体管的贝尔实验室等机构发起成立,此会议被称之为集成电路界的“奥林匹克盛会”,也是各个时期中世界顶级的固态电路率先发布的地方,比如“世界上第一个TTL电路,世界上第一个GHz微处理器,世界上第一个CMOS毫米波电路”等等都是在这里发布的。入选该会议的科研成果,代表着当前国际集成电路领域的最高科技水平。也代表着我国在芯片领域创造的辉煌和荣耀。
 

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