新智造|成本降低50倍！国产5G毫米波芯片技术全球领先
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“缺芯少魂”的原因不能归咎于我国尚未实现国产芯片自主化 ， 而是我国尚未拥有一项其他国家无法替代的技术 。
作者|吴优
据科技日报6月15日报道 ， 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 ， 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 。 芯片与天线阵列力争在2022年商用于我国的5G系统 。
1999年 ， 中国科技部部长徐冠华曾说“中国信息产业缺芯少魂” 。 其中 ， “芯”是指芯片 ， “魂”则是操作系统 。 现如今 ， 中国经过20多年的发展 ， 正逐步让“缺芯少魂”成为历史 。
5G移动通讯领域的突破
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顾名思义 ， 5G毫米波芯片即适用于5G移动通讯领域的芯片 ， 是宽带卫星通信和5G毫米波通信的关键核心器件 。
根据5G频谱的范围划分 ， 可将5G频谱划分为FR1和FR2 ， FR1即450MHz到6Gz ， 或称作Sub-6 ， FR2即24GHz到52GHz ， 这段频谱的波长大部分都是毫米级别 ， 因此也称之为毫米波 。
一般而言 ， 频段越高 ， 射频电路、器件以及天线的设计难度就越大 ， 对技术的要求更高 ， 成本也就更高 。 2G、3G和4G移动通讯的频段就基本在2.7GHz以下 ， 当低频段的频谱资源被耗尽时 ， 就只能在高频段获取频谱资源 ， 所以位于高频段的毫米波频谱 ， 坐拥大量潜在的未被充分利用的频谱资源 ， 研发毫米波器件便理所当然地成为未来推动5G发展的方向之一 。
但研发毫米波器件的成本较高 ， 早期主要应用于军事领域 ， 随着自动驾驶、5G、安检等技术的发展 ， 毫米波芯片在民用领域也得到了研究和应用 。 对于我国而言 ， 毫米波芯片长期被国外垄断 ， 是我国短板中的短板 。
此次南京网络通信与安全紫金山实验室所研制出的5G毫米波芯片 ， 将助力与我国5G商用 ， 是我国5G移动通讯领域的一次重大突破 。
有望成为全球供应链的主要提供者
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5G毫米波芯片的难点在于 ， 该芯片需要用在移动设备上 ， 但因为毫米波本身波长短 ， 衍射能力差 ， 所以对于适应该芯片的移动设备而言 ， 单个天线和单个相控阵是不够的 ， 只有多个相控阵 ， 才不至于被手挡住信号 。 但设计多个通道的相控阵成本太高 ， 这也是全世界共同面临的难题 。
此款国产5G毫米波芯片 ， 于今年1月19日首次曝光 。 相关新闻显示 ， 东南大学网络通信与安全紫金山实验室在今年1月19日的发布会上宣布一款自主研发的毫米波相控阵芯片问世 ， 实现了我国在该项技术的突破 。
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图片源自：紫金山实验室官网
据悉 ， 此次技术突破是基于东南大学移动通信国家重点实验室承担的国家863计划5G研究开发、国家重大科技专项等多个项目所形成的技术积累 ， 在世界上首次较为彻底地解决了阻碍CMOS毫米波通信的芯片问题 ， 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 。
短短五个月的时间里 ， 紫金山实验室同深南电路股份有限公司、天锐星通科技有限公司联合成立相控阵芯片与系统联合实验室 ， 同江宁经济科技开发区、天锐星通科技有限公司签署CMOS毫米波芯片与相控阵天线研发与产业化合作协议 ， 完成了芯片的封装与测试 ， 并将每通道成本由1000降至20元 ， 这无疑是国产芯片发展强劲有力的一步 。
【新智造|成本降低50倍！国产5G毫米波芯片技术全球领先】产学研相结合 ， 促使5G毫米波芯片在短时间内取得较大的进展 ， 不仅打破了“缺芯少魂”尴尬局面 ， 且有望助力中国在毫米波相控阵核心芯片这一核心技术方面成为全国供应链的主要提供者 。
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