左邊是差分輸出芯片,是核心電路的驗(yàn)證模塊;右邊是正交輸出芯片,是完整的、可以用于5G系統(tǒng)的芯片。
目前不同國家應(yīng)用于5G通信的頻段各不相同,我國是24.75—27.5GHz和37—42.5GHz頻段,歐洲是24.25—27.5GHz頻段,日韓則采用26.5—29.5GHz。在這種情況下,如果手機(jī)芯片不支持這么多不同頻段,出國旅游時(shí)手機(jī)就無法正常通信了。究竟能否研發(fā)一款寬頻帶“通用芯片”全部覆蓋以上各個(gè)不同頻段呢?
科技日報(bào)記者從電子科技大學(xué)獲悉,該校電子科學(xué)與工程學(xué)院(示范性微電子學(xué)院)博士生張凈植,在日前召開的2018年國際固態(tài)電路會(huì)議(ISSCC)上以第一作者發(fā)表論文,提出了一種“基于強(qiáng)耦合變壓器的電流提升技術(shù)”,初步實(shí)現(xiàn)了用一款芯片把多個(gè)頻段全部覆蓋,讓“全球通”變成了可能。
張凈植在2018年國際固態(tài)電路會(huì)議展示的研究成果便完成了上述構(gòu)想。他在論文中設(shè)計(jì)了兩種5G“通用芯片”,大的規(guī)格為910微米×920微米,小的為700微米×670微米,面積都小于1平方毫米,大小相當(dāng)于一根針的橫截面。這種小芯片卻具有“兼容并蓄”的廣闊“胸懷”,極大地提升了注入鎖定倍頻器的工作帶寬,它的專業(yè)稱呼是“基于CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)工藝的超寬帶注入鎖定倍頻器”。在與業(yè)界最先進(jìn)技術(shù)的比較中,該技術(shù)在僅消耗2倍功耗的情況下,將工作帶寬提升了5.2倍,它還解決了毫米波頻段中“低相位噪聲信號源的大帶寬設(shè)計(jì)”挑戰(zhàn),為毫米波領(lǐng)域超寬帶低相位噪聲信號源設(shè)計(jì)提供了一個(gè)可行方案,對5G通信的高頻段多頻帶應(yīng)用有著實(shí)際意義。
“輸入電流和工作帶寬是正相關(guān)的,如果要提高電路的帶寬就得想辦法增強(qiáng)輸入電流。要增強(qiáng)輸入電流,一種方法是增大輸入信號,但一般而言,外部給的輸入信號大小是固定的,所以此路不通。還有一種方法,就是提高輸入極的增益,但業(yè)界已經(jīng)把輸入極優(yōu)化得很好,想進(jìn)一步提升基本不太可能。”談及芯片研發(fā)思路,張凈植說,在不斷提出問題又不斷自我否定之后,他提出了一個(gè)突破性想法:能不能用無源電路把電流提升,然后插入一個(gè)變壓器,這樣就可以使電流提高數(shù)倍的同時(shí),把帶寬也提高數(shù)倍。最終他和團(tuán)隊(duì)將這樣的構(gòu)想付諸實(shí)踐并獲得成功。“這種新型芯片,從一開始就是面向應(yīng)用并且和工業(yè)界緊密結(jié)合的,隨著5G通信時(shí)代的到來和各種應(yīng)用逐漸推廣,我們的芯片也將迎來更好的發(fā)展機(jī)遇。”他說。(通訊員高千雯 游曉鵬 記者盛利)
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