5G領(lǐng)域再傳捷報。據(jù)《科技日報》報道，南京網(wǎng)絡(luò)通訊與安全紫金山實驗室已研制出CMOS毫米波全集成4通道相控陣芯片，并完成了芯片封裝和測試，每通道成本由1000元降至20元。
長期以來，“缺芯少魂”一直是我國互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)展“命門”，毫米波芯片作為高容量5G移動通訊核心，更是被國外壟斷，中國科學(xué)家自主研發(fā)成功低成本毫米波芯片，不僅極大增強了話語權(quán)，在一定程度上也會加快5G毫米波商用。
國產(chǎn)5G毫米波芯片研發(fā)實現(xiàn)歷史突破
芯片作為最尖端的制造業(yè)產(chǎn)品，具有非常重要的作用，目前國產(chǎn)5G毫米波芯片研發(fā)成功。6月15日，中國工程院院士劉韻潔表示，我國已研制出CMOS毫米波全集成4通道相控陣芯片，目前已經(jīng)完成了芯片封裝和測試，每通道成本實現(xiàn)了斷崖式下降，由1000元降至20元，成本大降98%。
同時劉院士透露，南京網(wǎng)絡(luò)通訊與安全紫金山實驗室還封裝集成1024通道天線單元的毫米波大規(guī)模有源天線陣列。芯片與天線陣列力爭2022年規(guī)模商用于5G系統(tǒng)。
據(jù)不完全統(tǒng)計，市面上已有多款與毫米波技術(shù)相關(guān)的5G芯片。2017年11月，英特爾發(fā)布了XMM 8060 5G多?；鶐酒撔酒琗MM 8060既支持28GHz毫米波，又整合華為、諾基亞關(guān)注的6GHz以下頻段。
終端芯片方面，今年2月高通推出全球首顆5nm基帶驍龍X60，搭配全新QTM535毫米波天線模組，支持包括毫米波和6GHz以下的FDD和TDD頻段。其中QTM525 5G毫米波天線模組，可支持厚度不到8毫米的纖薄5G智能手機設(shè)計。
目前全球已有20家OEM廠商開展相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)，各基站廠商均已推出了毫米波基站產(chǎn)品。全球18家運營商也正在利用X50 5G調(diào)制解調(diào)器進行移動試驗。
在我國，和而泰的子公司鋮昌科技是國內(nèi)微波毫米波T/R芯片領(lǐng)域，鋮昌科技微波毫米波射頻芯片目前廣泛應(yīng)用于國土資源普查、衛(wèi)星導(dǎo)航和通信等高端領(lǐng)域，5G民用毫米波芯片正在研發(fā)中。
此外，亞光科技《5G毫米波通信多功能芯片研究》項目也被列為四川省重大科技專項，公司用于通信的毫米波功率放大器已研制成功。
雖然全球范圍內(nèi)各大芯片廠商已經(jīng)發(fā)布5G毫米波相關(guān)產(chǎn)品，但進度總體上落后于設(shè)備，主要集中在研發(fā)、測試階段，而且主要還是歐美廠商占據(jù)主導(dǎo)地位。這次我國研制出CMOS毫米波全集成4通道相控陣芯片，實現(xiàn)了毫米波5G技術(shù)的突破，對我國5G建設(shè)意義重大，未來在5G標準制定也越發(fā)有話語權(quán)。
毫米波在5G中有望廣泛運用
所謂毫米波通常指波長在10毫米到1毫米之間的無線電波，通常對應(yīng)的是30GHz至300GHz之間的無線電頻譜。5G頻段目前分成兩個部分，F(xiàn)R1頻段和FR2頻段。FR1頻段的頻率范圍是450MHz——6GHz，又叫Sub 6GHz頻段；FR2頻段的頻率范圍是24.25GHz——52.6GHz，也就是我們這里所說的毫米波。
為了實現(xiàn)“數(shù)千兆比特速率、大容量、廣覆蓋和低時延”的5G愿景，運營商普遍采取“6GHz以下+毫米波”5G部署策略，充分利用低、中、高頻段部署5G。目前無線通信廣泛使用的是6GHz以下的中、低頻段，尤其是2.9GHz以下頻段。
不過，隨著中低頻段（6GHz以下）無線電業(yè)務(wù)越來越繁多，可用的頻譜資源日益匱乏，毫米波成為可開發(fā)掘的重要寶藏。與6GHz以下頻段相比，毫米波也有著很多優(yōu)勢。
一是頻譜資源豐富，信號帶寬更大。載波帶寬可達400MHz／800MHz，速度就好比單車道升級為十車道。傳輸速率也特別快，無線傳輸速率可達10Gbps以上；
二是毫米波波束窄，方向性好，有極高的空間分辨能力，這為定位和成像提供了巨大的幫助，對衛(wèi)星通信、地球資源和氣候變化監(jiān)測以及射電天文學(xué)等多種無線電業(yè)務(wù)有著廣闊的應(yīng)用空間；
三是毫米波元器件的尺寸小，相對于Sub－6GHz設(shè)備，更易小型化，在軍用領(lǐng)域就可以在大幅降低導(dǎo)彈等武器的直徑和重量，從而帶來更大的射程或更快的速度；
四是子載波間隔較大，單SLOT周期（120KHz）是低頻Sub－6GHz（30KHz）的1／4，空口時延降低。
正是由于毫米波有著如此多的優(yōu)點，5G毫米波無論是個人終端消費，還是工業(yè)制造業(yè)、醫(yī)療健康等市場，都有著豐富多樣的垂直應(yīng)用場景。
在工業(yè)制造領(lǐng)域，新一代機械人、遠距物體操縱等實時控制應(yīng)用可望提高生產(chǎn)效率、降低成本、增強安全性，同時帶來產(chǎn)品和工藝創(chuàng)新。
醫(yī)療方面，遠程醫(yī)療可以通過毫米波頻譜支持的速度和低延遲功能，達到更精準、快速的水平。
自動駕駛，5G和毫米波通訊將成下一代自動駕駛汽車標配，5G毫米波將讓無人駕駛車彼此之間，以及與云端和實體環(huán)境通訊，從而建立高效率的公共交通網(wǎng)絡(luò)。
此外，毫米波還很適合在大型場館如萬人演唱會、足球賽等人口密集區(qū)域進行部署，可以帶來數(shù)千兆比特的速率以及低時延和無限容量的體驗。
全球移動通信系統(tǒng)協(xié)會（GSMA）大中華區(qū)公共政策總經(jīng)理關(guān)舟表示，只有通過毫米波頻譜的使用，中國才能全面釋放5G的能力，并由此從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、娛樂服務(wù)、智能交通領(lǐng)域的最高標準以及更好的醫(yī)療保健和教育中進一步受益。
GSMA首席監(jiān)管官John Giusti預(yù)計，從2020年到2034年，在15年的時間里，對毫米波頻譜資源的利用有望推動全球GDP增長5650億美元。
仍需推動整體產(chǎn)業(yè)鏈成熟
目前，越來越多的國家正支持5G毫米波部署。在歐美，意大利和俄羅斯加速對毫米波的支持，其它歐盟國家也計劃于今年晚些時候進行毫米波頻譜拍賣。在亞洲，韓國、日本以及東南亞部分國家的運營商計劃于今明兩年開始5G毫米波部署。
工程院院士鄔賀銓表示，在頻率問題上，我們現(xiàn)在是工作在6GHz（千兆赫茲）以下的頻段，這個頻段與毫米波頻段相比建網(wǎng)相對更快一些，但能得到的最高峰值帶寬不如毫米波頻段，所以未來中國5G還要采用毫米波頻段。
在建設(shè)毫米波上，國家也釋放出最新信號，3月24日，工信部發(fā)布了“關(guān)于推動5G加快發(fā)展的通知”，其中就提出“適時發(fā)布部分5G毫米波頻段頻率使用規(guī)劃，組織開展毫米波設(shè)備和性能測試，為5G毫米波技術(shù)商用做好儲備”。
隨著5G新基建駛?cè)氚l(fā)展的快車道，5G毫米波在我國迎來大發(fā)展為時不遠。
不過，目前國內(nèi)市場以Sub-6GHz為主導(dǎo)，中國移動研究院首席科學(xué)家易芝玲指出，毫米波相對于低頻段，整體產(chǎn)業(yè)鏈完善程度還不足夠，包括器件的成熟度等，還需要進一步推動整體產(chǎn)業(yè)鏈成熟。國內(nèi)的毫米波上下游產(chǎn)業(yè)應(yīng)該盡快技術(shù)積累，縮小與國外頂尖水平的差距，毫米波芯片是高容量5G移動通訊核心，此次我國成功研發(fā)5G毫米波芯片實現(xiàn)了歷史性突破，彌補了國內(nèi)在這一領(lǐng)域的缺失。
我國在5G技術(shù)、標準、產(chǎn)業(yè)、終端方面已初步建立競爭優(yōu)勢，隨著5G的快速落地，借此契機，在基礎(chǔ)連接技術(shù)提供商、運營商以及終端廠商的合作努力下，5G毫米波產(chǎn)業(yè)鏈有望不斷成熟，毫米波的超強性能催生新鮮的終端設(shè)備，將為我們以往的生活娛樂和工作方式帶來翻天覆地的變化。
