“超5G”芯片来了!

加利福尼亚大学欧文分校的电气工程师发明了一种新的无线收发器，将无线电频率提升到100GHz的范围，使相比即将推出的5G，速度提高了四倍，预计这将成为未来6G通信标准的基础。

5G还没大范围部署，下一代通讯技术已经在进行中。近日，加州大学欧文分校（UCI）纳米级通信集成电路实验室的研究人员宣布，他们已经开发出一种微型无线电芯片，可以在100GHz频率范围内发送和接收数据，预计这将成为未来6G通信标准的基础。

虽然现在讨论6G似乎还为时过早，但美国、芬兰和韩国领先的无线研究人员一直专注于“亚毫米波”频谱的在这方面的潜力，研究了约一年了;美国联邦通信委员会（FCC）在今年3月开放了一条95GHz到3THz的频谱用于实验。

由于其独特的特性以及缺乏相同光谱的竞争用途，超高频无线电信号有望快速传输几乎不可思议的数据量 - 足以将人类大脑级别的计算能力实时从服务器传输到袖珍设备上。

UCI的研究人员发明的是一种4.4平方毫米的收发器，工作频率在115-135GHz之间，在30厘米的距离内实现了每秒36千兆位的数据速率。该论文已经在IEEE发表。

研究人员在开发过程中遇到的最大障碍之一是通过收发器中的调制和解调来改变信号频率。传统上这是使用数字处理完成的，但最近的发现表明这种方法有物理限制。

“摩尔定律说，我们应该能够通过减小晶体管的尺寸来增加晶体管的速度，例如你在发射器和接收器中找到的晶体管的速度，但事实并非如此，”Heydari表示：“你不能将电子分成两部分，所以我们到了受半导体器件物理学所控制的水平。”

为了解决这个问题，他们采用了一种芯片架构，通过在模拟和射频域中调制数字位，显著地放宽了数字处理要求。通过这种全新的数据处理方法，消耗功率仅超200兆瓦，包括必要的接收和解调硬件。

相比之下，最新的毫米波5G芯片使用较小的24-39GHz频率，在低于6Gbps的范围内实现峰值数据速率，而距离远得多。

“我们将芯片称为'超越5G'（beyond 5G），因为我们可以实现的速度和数据速率比新无线标准高出两个数量级，” UCI电气工程和计算机科学教授Payam Heydari解释说：“以更高的频率进行操作意味着你和我以及其他所有人都可以获得运营商提供的更大带宽。”论文的一作Hossein Mohammadnezhad称“新的收发器是首个在该频率内提供端到端容量的收发器”。

研究人员预计该技术将在便携式电子设备之外得到应用，与恰当的波束形成天线结合，将消除对光纤电缆的需求，从而降低硬件、冷却和功率的成本。类似的技术也将有助于下一代自动驾驶汽车的发展，并实现更强大的宽带服务。