法國技術(shù)研究機構(gòu)CEA-Leti近日展示了一項采用簡單的混合信號RF架構(gòu)實現(xiàn)140GHz頻率上100 Gbps傳輸速率的技術(shù)。該機構(gòu)正在探索超越5G的技術(shù)線路，嘗試在頻率110GHz至170GHz范圍的D波段頻譜上實現(xiàn)6G應(yīng)用。

毫米波（mmWave）無線通信的頻段范圍從20 GHz到300 GHz，其巨大的帶寬資源可支持超高數(shù)據(jù)速率的通信，因而有望成為6G無線系統(tǒng)的關(guān)鍵支撐技術(shù)。在毫米波頻段范圍內(nèi)，CEA-Leti專注于研究D頻段，即可能對6G無線通信起關(guān)鍵作用的140 GHz頻段。

CEA-Leti和法國工程公司Siradel在一篇題為“超越5G無線連接的D波段技術(shù)規(guī)劃”的論文中提到（這篇論文原定在3月舉行的6G無線峰會上發(fā)布，但后來峰會被取消），他們的研究人員正在考慮幾種超越5G的應(yīng)用，其中包括高容量回程、增強熱點基站和短距離設(shè)備間通信。這些應(yīng)用對數(shù)據(jù)傳輸速度的需求（通常要求每單元或每鏈路速率大于100 Gbps）已超越了5G能力，并且不受次太赫（sub-THz）頻段主要限制的影響。

該論文概述了一些潛在應(yīng)用以及實現(xiàn)這些應(yīng)用所面臨的挑戰(zhàn)，還介紹了新頻譜中的應(yīng)用場景，并且討論了應(yīng)用場景需求與當(dāng)前構(gòu)建6G路線圖的芯片技術(shù)限制之間的權(quán)衡。

CEA-Leti科學(xué)家Jean-Baptiste Doré是該論文的作者之一，他接受了EE Times的采訪。在被問及芯片的局限時說道：“利用CMOS，我們?nèi)匀豢梢詾镈波段的低頻部分設(shè)計芯片組。但現(xiàn)在我們已經(jīng)處于CMOS在這些頻率下所能達到的物理極限?！币驗镃MOS技術(shù)無法制造sub-THz應(yīng)用所需的最大晶體管頻率器件，CEA-Leti一直在研究針對這些應(yīng)用所采用的創(chuàng)新架構(gòu)，來優(yōu)化RF電路設(shè)計，以及新材料和器件，以滿足D波段及更高頻率的需求。

Doré補充說：“D波段無線通信面臨的挑戰(zhàn)包括自由空間波傳播損耗，這種損耗會按照頻率平方的比例而增加，必須使用高增益天線來補償，而這給天線的方向性和校準(zhǔn)帶來了嚴(yán)格的限制?！?/p>

這些限制因素包括對sub-THz波傳播的物理阻礙，如被墻壁、樹木甚至窗戶阻擋，或大幅度衰減。即使在通暢的傳播路徑中，也仍然需要高增益天線。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，CEA-Leti正在設(shè)計具有高指向性和電子可操縱性的尖端天線。

這些支持6G的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計已經(jīng)啟動，包括研究sub-THz頻段需要采用的新材料和器件、增強型RF CMOS架構(gòu)和天線系統(tǒng)，以及高性能的數(shù)字處理。Doré說：“Leti目前正在探索集成RF芯片組和天線設(shè)計的技術(shù)路線圖。我們已經(jīng)開始研究可集成CMOS的sub-THz頻段新技術(shù)，已開始進行天線和芯片組的設(shè)計，”而且他們正在探討系統(tǒng)級芯片和（或）系統(tǒng)級封裝上的異構(gòu)集成。

“對于設(shè)備到設(shè)備間的通信，我們已經(jīng)證明了利用空間復(fù)用和簡單的RF架構(gòu)即可實現(xiàn)Gbps級別的吞吐量，”Doré表示?！拔覀兊闹饕芯拷Y(jié)果是，利用擬定的混合信號、模擬和數(shù)字技術(shù)，晶體管可以傳輸?shù)乃韫β时幌拗圃谖⑼呒墸?0 ^ -6 Watts），這為我們采用CMOS技術(shù)提供了可能性。”

CEA-Leti表示，140GHz通信已在進行現(xiàn)場試運行，目前正在努力尋找能夠滿足高性能和低成本要求的集成模塊。Doré說：“我們已經(jīng)有一些合作伙伴，但還在尋找更多的資金支持以繼續(xù)開發(fā)這項技術(shù)?！辈贿^，Doré拒絕透露具體的合作伙伴，但提到其中有一家是知名的半導(dǎo)體廠商。
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