140ghz 芯片能跑得快还要省电

最近美国有个科研团队搞定了高频无线传输的大难题,把140GHz芯片推出来了,传输速度能飙到120Gbps,这速度比现在的5G厉害多了。大家知道现在全球都在搞数字化,无线通信既要跑得快还要省电。加州大学电子工程与计算机科学学院的Payam Heydari教授带着他的团队就干成了这事。他们做出来的这芯片频率特别高,传输速度快得吓人,大概就是每秒15GB。和现在的主流5G比起来,差不多快了24倍。这说明无线通信技术真的跨到了一个新台阶。不过以前的无线通信技术也有个大问题:频率一高,芯片消耗的电就像开了挂一样猛增。Heydari教授的团队发现,当频率升到毫米波或者太赫兹波段的时候,那个传统的数字模拟转换器(DAC)就成了能耗的拦路虎。到了140GHz这么高的频率下,普通的芯片设计特别容易烫得要命,根本没法好好用。 为了解决这个问题,研究人员想到了个新办法:RF-64QAM(射频64位正交幅度调制)。他们在射频这个层面直接把信号拼出来,绕过了那些费电的数模转换过程。试验数据显示,用了这个技术的发射模块不仅速度快得飞起,耗电还比老方法少得多。接收端那边呢,他们也搞了个分层模拟解调技术。就是在信号还没变成数字之前,先用模拟电路把复杂的信号拆解开、剥离开,这样后面的数字处理单元就轻松多了。这种“先模拟处理再数字精修”的混合设计让接收端只用以前一半的电就能把高质量的信号给弄明白了。 特别值得一提的是,这次造出来的芯片是用22纳米这种老工艺做的。虽然是老工艺但在140GHz这么高的频率下跑起来,整个芯片才消耗230毫瓦。这可比别人做得好多了,看来以后真的能拿出来用了。跟现在正在推广的Wi-Fi 7比(它理论上能跑30Gbps),还有现在的5G毫米波技术(能跑5Gbps),这个新芯片在速度上可是有了大突破。 业内专家分析说,这个技术能从好几个方面帮到产业:首先是给8K、16K那种超清视频还有全息投影、元宇宙这些需要大带宽的应用打下了基础;其次能推动工业互联网、远程看病这种对可靠性要求很高的场景发展;最后也给以后的6G标准积累了不少技术底子。国际电信联盟那边的专家也说了,太赫兹频段的开发是6G研究的大头儿。这次的成果给咱们搞高频段的实用化提供了个好参考。 这事儿不光是科研上的突破,也说明了一个趋势:以后追求超快速度的同时必须得想办法省电。随着各国都在抓紧弄6G研究布局,这种既高能效又高性能的路数肯定是以后的竞争重点了。 在科技竞争这么激烈的今天咱们中国的科研机构和企业也得在材料、芯片设计、系统集成这些关键地方多下功夫搞自主创新。只有这样才能在下一代通信技术的大变局中抓住主动权。 这项研究估计会让全球无线通信产业重新开跑起来开始新一轮的比拼最终受益的还是全球的数字化发展进程。