【產(chǎn)通社，1月19日訊】東南大學(xué)（Southeast University）官網(wǎng)消息，信息科學(xué)與工程學(xué)院尤肖虎教授、趙滌燹教授團(tuán)隊(duì)研究成果“高線性度、超寬帶5G毫米波相控陣收發(fā)前端芯片”近日榮膺由《半導(dǎo)體學(xué)報(bào)》主辦的2022年度“中國半導(dǎo)體十大研究進(jìn)展”。

該團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)可同時(shí)覆蓋3GPP n257, n258, n261頻段的5G毫米波CMOS相控陣芯片；通過提出寬帶線性化技術(shù)，有效改善芯片在高功率下的幅度和相位失真，同時(shí)抑制芯片在寬帶信號(hào)下的電學(xué)記憶效應(yīng)，解決了傳輸超寬帶高階調(diào)制信號(hào)的難題；芯片成果已成功應(yīng)用于國產(chǎn)化毫米波分布式微基站以及紫金山實(shí)驗(yàn)室6G TKμ極致連接無線傳輸平臺(tái)。

該成果于2022年9月以“A 24-29.5GHz Highly Linear Phased-Array Transceiver Front-End in 65nm CMOS Supporting 800MHz 64-QAM and 400MHz 256-QAM for 5G New Radio” 為題發(fā)表于集成電路領(lǐng)域國際頂級(jí)期刊JSSC（IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2022, 57: 2702-2718）。

5G毫米波具備頻率寬帶容量大，易與波束賦形結(jié)合，超低時(shí)延等多個(gè)突出優(yōu)勢(shì)，有利于推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/VR虛擬現(xiàn)實(shí)、實(shí)時(shí)計(jì)算等行業(yè)的發(fā)展。同時(shí)，毫米波可以支持密集區(qū)域的部署，進(jìn)行高精度定位，設(shè)備集成度高，將有利于促進(jìn)基站和終端的小型化發(fā)展。我國人口眾多，城市人口密集，5G毫米波的諸多優(yōu)勢(shì)使其特別適合用于為人口稠密的場(chǎng)所和地區(qū)提供大帶寬、低時(shí)延的高質(zhì)量無線通信服務(wù)。5G毫米波無線通信系統(tǒng)使用大規(guī)模相控陣天線補(bǔ)償毫米波頻段較高的路徑損耗。相控陣射頻前端芯片作為大規(guī)模相控陣天線的核心器件，其成本和性能成為制約5G毫米波大規(guī)模商用的重要瓶頸。

尤肖虎、趙滌燹教授團(tuán)隊(duì)針對(duì)5G毫米波收發(fā)系統(tǒng)的TDD時(shí)分復(fù)用模式，提出匹配網(wǎng)絡(luò)嵌入式射頻開關(guān)技術(shù)，降低了發(fā)射模式和接收模式的開關(guān)插入損耗，有效提升發(fā)射輸出功率的同時(shí)降低接收噪聲系數(shù)；針對(duì)5G毫米波采用的寬帶高階調(diào)制信號(hào)(64/256-QAMOFDM)，提出功率放大器寬帶線性化技術(shù)，有效改善射頻芯片發(fā)射模式在高功率下的幅度失真和相位失真，同時(shí)有效抑制射頻芯片在寬帶信號(hào)下的電學(xué)記憶效應(yīng)，解決了傳輸寬帶高階調(diào)制信號(hào)的難題，實(shí)現(xiàn)5G大帶寬場(chǎng)景下的載波聚合；針對(duì)5G毫米波大規(guī)模相控陣天線的移相調(diào)幅需求，提出矢量調(diào)制移相器和零功耗無源衰減器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全數(shù)字控制、低附加誤差的6-bit 360°移相和6-bit31.5dB調(diào)幅�；谏鲜鰟�(chuàng)新技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)基于低成本65nm CMOS集成電路體硅工藝平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了5G毫米波相控陣收發(fā)系統(tǒng)射頻前端芯片。該芯片工作頻率為24-29.5GHz，覆蓋3GPP n257, n258, n261三個(gè)5G毫米波頻帶，連續(xù)波信號(hào)下發(fā)射模式的峰值輸出功率和功率附加效率分別為18dBm/20.8%；接收模式的最低噪聲系數(shù)為4.3dB。在5G毫米波OFDM信號(hào)激勵(lì)下，400-MHz 64-QAM調(diào)制和256-QAM調(diào)制的峰值輸出功率分別達(dá)到10.5 dBm/6.8 dBm；載波聚合場(chǎng)景下的8×100-MHz 64-QAM 信號(hào)的峰值輸出功率達(dá)到8.9 dBm。發(fā)射與接收模式均支持6-bit 360°移相和6-bit31.5 dB調(diào)幅，幅度/相位誤差分別低于1.9°和0.35 dB。與當(dāng)前國際相關(guān)工作相比，該研究以較低成本的工藝實(shí)現(xiàn)國際先進(jìn)水平性能，具有重大的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用價(jià)值。作為5G毫米波無線傳輸系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)，低成本、高性能、自主可控的相控陣收發(fā)系統(tǒng)射頻前端芯片將為5G毫米波的大規(guī)模商用打下基石。

信息科學(xué)與工程學(xué)院博士研究生矣詠燃為論文第一作者，趙滌燹教授、尤肖虎教授為論文共同通訊作者。該工作合作單位包括紫金山實(shí)驗(yàn)室和成都天銳星通科技有限公司，該工作得到了鵬城實(shí)驗(yàn)室和國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等專項(xiàng)資金項(xiàng)目支持。

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