Imec推出基于CMOS的新一代零中频D波段发射机

6/19/2024，光纤在线讯，鲁汶（比利时），2024年6月17日 — 在本周的IEEE RFIC研讨会上，世界领先的纳米电子和数字技术研究和创新中心imec展示了一种用于D波段无线应用的，最先进的基于CMOS的波束成形发射器。该发射器具有出色的输出功率和能效，同时支持每通道高达 56Gb/s 的数据速率。它是imec研究人员目前正在开发的4路波束成形收发器芯片的关键组件。通过这项技术，他们旨在支持频率高于100GHz的下一代短距离无线服务的部署。

    下一代短距离无线应用，拥有每秒数十吉比特的数据速率，迎来了一个充满机遇的时代。无论是寻求无线故障安全机制的数据中心、固定无线接入 （FWA） 部署，还是支持扩展现实 （XR） 体验的无线热点，它们都汇聚在 100 到 300GHz 之间的亚太赫兹频段。

    这些频率提供的充足带宽只是基本功能之一。此外，其较短的波长允许更小的天线，从而实现越来越紧凑的接入点和手持设备。最后，高传感分辨率将在通信和传感交织在一起的未来应用（游戏、智能建筑、工业 5.0 等）中被证明是无价的。

    “然而，当CMOS技术涉足100GHz及以上领域时，它遇到了各种障碍。第一个挑战是获得足够的输出功率，以克服这些频率下更高的光路损。实现具有良好动态范围和可接受功耗的宽带电路也更加困难。这些挑战是我们新型基于CMOS的D波段波束成形发射机的核心，“imec项目经理Joris Van Driessche解释道。

基于CMOS的高数据速率、低功耗D波段波束成形发射器
    Imec的发射器是4路波束成形收发器架构的一部分，工作频率范围为120-145GHz。采用22nm FD-SOI工艺设计，每个发射通道占用面积为1.17x0.3mm?，功耗为232mW。16QAM调制的输出功率为3dBm，64QAM调制的输出功率为2dBm，imec的实现在发射输出功率方面在CMOS D波段收发器中表现最佳。

    通过在本地振荡器电路中实现波束成形，将高增益窄波束引导到特定方向，并结合零IF收发器架构，imec的发射器减少了信号路径中的元件数量。因此，可以保留信号路径的动态范围，并实现较宽的射频带宽。此外，imec的设计具有宽带模拟基带部分，覆盖高达14GHz的信道带宽，可在宽频率范围内实现高数据速率（每个信道高达56Gb/s）。

    Joris Van Driessche：“我们芯片的另一个独特之处在于它的完整性。与竞争解决方案不同，我们的解决方案在所有四个通道上无缝集成了 LO 波束成形和完整的模拟基带部分，以及完整的射频链和波束成形功能。据我们所知，这是一个重要的第一次。

邀请合作伙伴探索该技术的潜力
    “在IEEE RFIC研讨会上发表的论文重点介绍了我们使用新型波束成形发射器所取得的成果。然而，我们的研究已经导致了完整的 4 路波束成形收发器芯片的开发，该芯片目前正在进行进一步的表征。通过这款芯片，我们的目标是建立一个D波段无线系统，使合作伙伴能够试验波束成形技术、联合通信和传感（JC&S）应用等，同时展示CMOS技术在频率高于100GHz的下一代短距离无线应用中的可行性。

    这项研究是imec高级射频计划的一部分，该计划旨在通过解决从设备级到系统级的挑战，实现下一代高数据速率无线和高分辨率传感应用。有关该计划的更多信息以及有关合作机会的咨询，请访问此页面。

      
imec最先进的基于CMOS的波束成型发射器的演示（图源：imec）

      
演示器背面完整4路波束成形收发器芯片，旨在支持再100GHz以上频率下部署下一代短距离无线服务（图源：imec）

关于imec
     Imec是世界领先的纳米电子学和数字技术研究和创新中心。Imec利用其最先进的研发基础设施及其由5,500多名员工和顶尖研究人员组成的团队，在先进半导体和系统扩展、硅光子学、人工智能、5G通信和传感技术之外以及健康和生命科学、移动出行、工业4.0、农业食品、智慧城市、可持续能源等应用领域进行研发和教育。Imec将半导体价值链中的世界行业领导者、法兰德斯和国际科技、制药、医疗和ICT公司、初创企业以及学术界和知识中心联合起来。Imec总部位于比利时鲁汶，在比利时、荷兰和美国设有研究基地，并在三大洲设有代表处。2023年，imec的收入（P&L）总计为9.41亿欧元。

来源： Imec