Imec推出基于CMOS的56Gb/s零中频D波段波束成形发射机 具有卓越的输出功率和能效

  ICC讯（编译：Nina）比利时鲁汶，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展示了一种最先进的基于CMOS的D波段无线应用波束成形发射机。该发射器具有卓越的输出功率和能源效率，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四路波束成形收发器芯片的关键组件。通过这项技术，他们的目标是支持下一代100GHz以上频率的短程无线服务的部署。

  下一代短程无线应用以每秒数十吉比特的数据速率而自豪，开创了一个充满机遇的时代。无论是寻找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，它们都集中在100至300GHz之间的亚太赫兹波段。

  这些频率提供的充足带宽只是其基本特征之一。此外，它们更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，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，高传感分辨率将证明是无价的。

  imec项目经理Joris Van Driessche解释说：“然而，当CMOS技术进入100GHz及以上的领域时，它会遇到各种障碍。第一个挑战是获得足够的输出功率来克服这些频率下较高的路径损耗。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。”

  一种高数据速率、低功耗的基于CMOS的D波段波束形成发射机

  Imec的发射机是其四路波束成形收发器架构的一部分，工作在120-145GHz的频率范围内。采用22nm FD-SOI工艺设计，每个发射通道占地1.17x0.3mm²，功耗为232mW。16QAM调制的输出功率为3dBm，64QAM调制为2dBm，就发射输出功率而言，imec的实现在CMOS D波段收发器中脱颖而出。

  通过在本振电路中实现波束形成，在特定方向上引导高增益窄波束，结合零中频收发器架构，imec的发射机减少了信号路径中组件的数量。这样，可以保持信号路径的动态范围，并且可以实现较宽的射频带宽。此外，imec的设计具有覆盖通道带宽高达14GHz的宽带模拟基带部分，可在宽频率范围内实现高数据速率(每个通道高达56Gb/s)。

  Joris Van Driessche表示：“我们芯片的另一个独特之处在于它的完整性。与竞争对手的解决方案不同，我们的解决方案无缝集成了所有四个通道的LO波束形成和全模拟基带部分，以及完整的RF链和波束形成功能。据我们所知，这是重大的第一次。”

图：演示器背面有一个完整的4路波束成形收发器芯片，旨在支持100GHz以上频率的下一代短程无线服务的部署（来源：imec官网）

  邀请合作伙伴探索这项技术的潜力

  “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机所取得的成果。然而，我们的研究已经开发出一个完整的4路波束成形收发器芯片，目前正在进行进一步的表征。通过该芯片，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技术在下一代、频率高于100GHz的短程无线应用中的可行性,”Van Driessche总结道。

  这项研究是imec先进射频计划（Advanced RF program）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。

  原文：Imec unveils CMOS-based 56Gb/s zero-IF D-band beamforming transmitter, featuring superior output power and energy efficiency - https://www.imec-int.com/en/press/imec-unveils-cmos-based-56gbs-zero-if-d-band-beamforming-transmitter-featuring-superior