IEEE Fellow、華南理工大學(xué)電信學(xué)院/微電子學(xué)院院長(zhǎng)薛泉： 面向5G/6G的毫米波技術(shù)使命與創(chuàng)新

黨博文

11月5日，在2020中國(guó)5G終端全球創(chuàng)新峰會(huì)暨第八屆中國(guó)手機(jī)設(shè)計(jì)大賽天鵝獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)禮上，IEEE Fellow、華南理工大學(xué)電信學(xué)院/微電子學(xué)院院長(zhǎng)、華為“2012實(shí)驗(yàn)室”天線首席科學(xué)家薛泉表示，構(gòu)筑萬物智能社會(huì)的基石要以多維數(shù)字感知為前端、以無線高速互聯(lián)為橋梁、以云端存儲(chǔ)計(jì)算為后臺(tái)，其中，5G、6G作為無線高速互聯(lián)的橋梁，在應(yīng)用場(chǎng)景上將加速“大智移物云”的到來，催生未來終端以多種形式存在。

隨著5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，我們正在快速邁進(jìn)萬物智能的社會(huì)。

據(jù)了解，“大智移物云”是將大數(shù)據(jù)、人工智能、5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算結(jié)合到一起，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)交融滲透，不僅改變著人們的生活，也有望掀起新一輪產(chǎn)業(yè)變革，“大智移物云”也是產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重要技術(shù)載體和推動(dòng)力。云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)交融滲透，不僅改變著人們的生活，也有望掀起新一輪產(chǎn)業(yè)變革。

然而，在薛泉看來，要想真正實(shí)現(xiàn)“大智移物云”，終端將扮演非常重要的角色，未來的終端將以多種形式存在，而終端的技術(shù)突破也將直接引領(lǐng)應(yīng)用場(chǎng)景的落地，毫米波則是其中代表。

“毫米波波長(zhǎng)、頻率高，有更大的絕對(duì)帶寬，是我們希望獲得的大量的數(shù)據(jù)、高數(shù)據(jù)的一個(gè)傳送最重要的渠道?！毖θ硎荆黄坪撩撞夹g(shù)，既要著力發(fā)展毫米波相控陣收發(fā)器，也要發(fā)展mmW天線封裝技術(shù)，目前我國(guó)毫米波芯片關(guān)鍵元部件及收發(fā)系統(tǒng)的研究正在取得創(chuàng)新性的進(jìn)展，以毫米波為載體的5G、6G無線通信技術(shù)將是人工智能設(shè)計(jì)的核心使能技術(shù)。

具體來看，在技術(shù)路線上，系統(tǒng)級(jí)要確定系統(tǒng)架構(gòu)給出指標(biāo)分解，并對(duì)各子項(xiàng)目提出牽引性技術(shù)指標(biāo)，模塊級(jí)則依托CMOS收發(fā)芯片、前端芯片、寬帶天線及陣列、三維封裝技術(shù)、相控技術(shù)、基帶信號(hào)等，在突破核心模塊及平臺(tái)技術(shù)并交付后，在平臺(tái)級(jí)還需相控陣系統(tǒng)異構(gòu)集成并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。

在研究方法上，系統(tǒng)級(jí)需要系統(tǒng)新架構(gòu)分析仿真和優(yōu)化，模塊級(jí)則芯片電路拓?fù)溲芯糠植际教炀€結(jié)構(gòu)研究、多物理場(chǎng)仿真分析及設(shè)計(jì)、流片（或加工 ）測(cè)試驗(yàn)證最終在平臺(tái)級(jí)多物理場(chǎng)仿真實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法實(shí)現(xiàn)互連技術(shù)，無源電路，異質(zhì)集成，電磁兼容。

據(jù)了解，毫米波太赫茲電路與器件對(duì)尺寸、結(jié)構(gòu)和材料更為敏感，這對(duì)毫米波太赫茲電路器件的理論分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了巨大挑戰(zhàn)。

目前， 國(guó)內(nèi)外實(shí)現(xiàn)毫米波太赫茲波傳輸?shù)姆椒ㄖ饕捎脺?zhǔn)光技術(shù)和導(dǎo)波技術(shù)， 準(zhǔn)光技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)太赫茲波的高效傳輸，但其結(jié)構(gòu)比較松散，對(duì)設(shè)備誤差和裝配誤差的要求很高，不利于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模高集成度的太赫茲電路器件。

并且，導(dǎo)波技術(shù)主要基于金屬波導(dǎo)或介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)高集成度的毫米波太赫茲電路與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，但金屬表面粗糙度和介質(zhì)材料的損耗在毫米波太赫茲頻段對(duì)電磁波的損耗影響較大，而且毫米波太赫茲器件對(duì)制備誤差極其敏感，器件性能很容易受到加工誤差的影響。

薛泉指出，以5G為代表的新的“信息+智能”時(shí)代正在來臨，由于毫米波頻段的波長(zhǎng)短，天線整列小，能夠使新一代的手機(jī)利用相控陣實(shí)現(xiàn)波束掃描和MIMO，目前我國(guó)在毫米波芯片關(guān)鍵元部件及收發(fā)系統(tǒng)的研究正在取得創(chuàng)新性的進(jìn)展，加快毫米波等相關(guān)技術(shù)的研究發(fā)展，將加速“大智移物云”時(shí)代的到來。