日本6G晶片單載波100Gbit/s什麼水平?

eet電子工程專輯 發佈 2020-01-02T08:15:59+00:00

近日,日本NTT集團旗下的設備技術實驗室HideyukiNOSAKA、Hiroshi HAMADA等專家近期撰文,介紹了所研發的面向6G太赫茲無線通信的超高速晶片技術。

5G才剛剛開始商用,但是圍繞著下一代的6G技術的研究早已經開始,不少國家、機構、企業都開始了6G的預研工作。

近日,日本NTT集團旗下的設備技術實驗室Hideyuki NOSAKA、Hiroshi HAMADA等專家近期撰文,介紹了所研發的面向6G太赫茲無線通信的超高速晶片技術。這款6G超高速晶片採用磷化錮(InP)化合物,並在300GHz超高頻段進行了無線傳輸實驗,使用16QAM調製時,獲得了100Gbps的超高速度,相當於10萬兆有線網絡。

更令人驚嘆的是,這一高速只使用了一個載波,如果再輔以多載波聚合,以及MIMO、OAM等空間復用技術,或者未來研發出新的相關技術,組合之下速度更是不可限量,預計至少能達到400Gpbs,也就是如今5G速度的至少40倍。

當然了,28GHz毫米波就面臨傳輸距離、損耗的嚴峻考驗,300GHz超高頻需要克服的困難必然更多,而且註定只適合短距離高速傳輸。該技術預期將開啟通信和非通信領域未使用的太赫茲頻段的使用,例如成像和傳感。NTT表示,希望能帶來使用超高速集成電路的新服務和產業,並進一步推進技術發展

在此之前《電子工程專輯》曾報導,美國加州大學爾灣分校(UCI)納米通信集成電路(NCIC)實驗室也在7月份開發了一款超越5G的收發器晶片,該晶片比目前任何可用的晶片處理數位訊號的速度明顯快很多,而且更節能。這是利用一種獨特的數字模擬架構來實現的,這種結構通過調製模擬和射頻域中的數字位來顯著降低數字處理的要求。研究人員稱,他們已經通過這種方法克服了摩爾定律的局限性。

他們採用55納米的SiGe BiCMOS工藝製造了單通道115-135 Ghz接收器原型。經測量,該器件在30 cm的傳輸距離下,無線數據傳輸速率為36Gbps。在接收端,8PSK信號片上解調的誤碼率(BER)為1e-6。在此誤碼率下測量的接收器靈敏度為-41.28 dBm。包括襯墊和測試線路(2.5 mm²的有效區域)在內,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,最小噪聲係數是10.3dB。

NCIC Labs還開發了一種在模擬和RF域中調製數字位的技術,從而可以實現以更低的成本和更低的能耗實現晶片布局,能夠以比當前系統更低的成本和能耗來傳輸超過100GHz的信號。

2019年全球主要的5G晶片廠商都推出了相應的產品,2020年全球主要國家都將開始啟動5G規模化應用,與此同時,《電子工程專輯》也報導,全球各國以及主要的通信晶片廠商也紛紛加快了對於6G技術的初期研發。

在今年1月,韓國LG宣布設立6G實驗室;今年6月,三星電子公司副主席李在鎔也宣布,將繼續投資未來的業務,包括6G和系統晶片;

今年3月,全球首屆6G峰會在芬蘭舉辦。主辦方芬蘭奧盧大學邀請了70位來自各國的頂尖通信專家,召開了一次閉門會議,主要內容就是群策群力、擬定全球首份6G白皮書,明確6G發展的基本方向;(參考閱讀:全球首份6G白皮書公布)

今年6月,諾基亞,愛立信和SK電訊宣布建立戰略合作夥伴關係,共同研究6G;

今年9月,華為公司創始人任正非接受外媒記者採訪時透露,華為早已開始了對於6G研究,華為的6G技術「也是領先世界的」;

今年11月,中國國家科技部會同國家發展改革委、教育部、工業和信息化部、中科院、自然科學基金委在北京組織召開了6G技術研發工作啟動會;

本月初,NTT與索尼、英特爾三家公司宣布將在6G網絡研發上進行合作。

……

與5G不同,6G將著力解決海陸空天覆蓋等地域受限的問題,包括整合衛星通信,以便實現全球的無縫覆蓋。同時,6G還將向更高頻段擴展以獲取更大傳輸帶寬如毫米波、太赫茲、可見光等,以滿足流量、連接數急劇增長的需求。預計單終端峰值速率指標可以達到100Gbps以上,設備連接的密度可能會增長到每立方米數百個設備。

不過,從目前來看,圍繞6G研究才剛剛開始,還有非常多的不確定性和難題需要解決,預計最快也要等到2030年才可能實現商用。

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