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

黨博文

11月5日，在2020中國5G終端全球創(chuàng)新峰會暨第八屆中國手機設計大賽天鵝獎頒獎禮上，IEEE Fellow、華南理工大學電信學院/微電子學院院長、華為“2012實驗室”天線首席科學家薛泉表示，構筑萬物智能社會的基石要以多維數字感知為前端、以無線高速互聯(lián)為橋梁、以云端存儲計算為后臺，其中，5G、6G作為無線高速互聯(lián)的橋梁，在應用場景上將加速“大智移物云”的到來，催生未來終端以多種形式存在。

隨著5G、云計算、大數據、人工智能等技術的不斷發(fā)展，我們正在快速邁進萬物智能的社會。

據了解，“大智移物云”是將大數據、人工智能、5G、物聯(lián)網、云計算結合到一起，云計算、大數據等信息技術交融滲透，不僅改變著人們的生活，也有望掀起新一輪產業(yè)變革，“大智移物云”也是產業(yè)互聯(lián)網的重要技術載體和推動力。云計算、大數據等信息技術交融滲透，不僅改變著人們的生活，也有望掀起新一輪產業(yè)變革。

然而，在薛泉看來，要想真正實現(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，而終端的技術突破也將直接引領應用場景的落地，毫米波則是其中代表。

“毫米波波長、頻率高，有更大的絕對帶寬，是我們希望獲得的大量的數據、高數據的一個傳送最重要的渠道。”薛泉表示，突破毫米波技術，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，目前我國毫米波芯片關鍵元部件及收發(fā)系統(tǒng)的研究正在取得創(chuàng)新性的進展，以毫米波為載體的5G、6G無線通信技術將是人工智能設計的核心使能技術。

具體來看，在技術路線上，系統(tǒng)級要確定系統(tǒng)架構給出指標分解，并對各子項目提出牽引性技術指標，模塊級則依托CMOS收發(fā)芯片、前端芯片、寬帶天線及陣列、三維封裝技術、相控技術、基帶信號等，在突破核心模塊及平臺技術并交付后，在平臺級還需相控陣系統(tǒng)異構集成并進行實驗研究。

在研究方法上，系統(tǒng)級需要系統(tǒng)新架構分析仿真和優(yōu)化，模塊級則芯片電路拓撲研究分布式天線結構研究、多物理場仿真分析及設計、流片（或加工 ）測試驗證最終在平臺級多物理場仿真實驗測試方法實現(xiàn)互連技術，無源電路，異質集成，電磁兼容。

據了解，毫米波太赫茲電路與器件對尺寸、結構和材料更為敏感，這對毫米波太赫茲電路器件的理論分析與結構設計提出了巨大挑戰(zhàn)。

目前， 國內外實現(xiàn)毫米波太赫茲波傳輸的方法主要采用準光技術和導波技術， 準光技術可以實現(xiàn)太赫茲波的高效傳輸，但其結構比較松散，對設備誤差和裝配誤差的要求很高，不利于實現(xiàn)大規(guī)模高集成度的太赫茲電路器件。

并且，導波技術主要基于金屬波導或介質波導結構，可以實現(xiàn)高集成度的毫米波太赫茲電路與系統(tǒng)的設計，但金屬表面粗糙度和介質材料的損耗在毫米波太赫茲頻段對電磁波的損耗影響較大，而且毫米波太赫茲器件對制備誤差極其敏感，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”時代正在來臨，由于毫米波頻段的波長短，天線整列小，能夠使新一代的手機利用相控陣實現(xiàn)波束掃描和MIMO，目前我國在毫米波芯片關鍵元部件及收發(fā)系統(tǒng)的研究正在取得創(chuàng)新性的進展，加快毫米波等相關技術的研究發(fā)展，將加速“大智移物云”時代的到來。