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最快芯片组助力构建下一代无线系统,传输速度达640Gbps,比目前5G系统快十到一百倍

北京科协

科技日报记者 张梦然

据日本国家信息通信技术研究所和东京工业大学研究人员报道,一种具有56GHz信号链带宽的新型D波段硅互补金属氧化物半导体(CMOS)收发器芯片组,实现了无线最高传输速度640Gbps。该成果于正在美国檀香山举行的2024年IEEE VLSI技术与电路研讨会上发布。

D波段发射器/接收器芯片组:(顶部)发射器、(底部)接收器、(左)CMOS 发射器/接收器IC、(中)倒装芯片安装IC芯片和(右)整个电路板等应用。
图片来源:2024年IEEE VLSI技术与电路研讨会

为了以更快速度处理不断增加的数据流量,无线系统需要在更高的毫米波频段运行。当前的高频段5G系统可提供高达10Gbps的速度,在24—47GHz频段之间运行。人们已在探索更高的频段,研究中能保持信号强度且经济高效的发射器和接收器至关重要。

此次开发的D波段114—170GHz CMOS收发器芯片组,其信号链带宽为56GHz,发射机集成电路芯片尺寸为1.87mm×3.30mm,接收机集成电路芯片尺寸为1.65mm×2.60mm。

在能力评估中,该设备实现了16QAM和32QAM等多级调制方案的高线性度,解决了以往集成电路收发器的主要障碍。而在具有4个发射器和4个接收器模块的多输入多输出配置中,该芯片组的表现尤其令人印象深刻:其每个天线都可处理自己的数据流,从而实现快速通信,当使用16QAM调制,每个通道的速度达到160Gbps。总体而言,总速度达到640Gbps。

这些传输速度代表着一次重大飞跃,比目前的5G系统快10—100倍。研究人员表示,这是迄今最高的无线传输速率,采用低成本的CMOS技术实现,批量生产具有成本效益。该芯片组有望成为下一代无线系统,支持自动驾驶汽车、远程医疗和先进的虚拟现实体验等应用。

总编辑圈点:

这种新的半导体收发器芯片组,将无线信息传输速度提升到了640Gbps。也就是说,每秒钟能够传输640G比特,1秒下载几十部高清电影不在话下,比5G系统还快得多。更高的传输速度,意味着无线系统的更高灵敏度、更大的信息承载能力和更低的延时。这对需要远程操控和需要短时间处理海量信息的系统都具有重要意义,比如全息游戏、远程医疗、自动驾驶等。在这个信息时代,我们一直在追求更快的速度、更低的成本、更可靠的设备,以便让信息获取和社交通讯更加自由。

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