近日，有媒体报道，国产5g毫米波芯片研发成功，这是国内芯片研发里程碑式的时刻。
 
中国工程院院士刘韵洁表示，南京网络通信与安全紫金山实验室已研制出cmos毫米波全集成4通道相控阵芯片，并完成了芯片封装和测试，每通道成本由1000元降至20元。同时，该实验室封装集成1024通道天线单元的毫米波大规模有源天线阵列。芯片与天线阵列力争在2022年商用于我国的5g系统。
 
那么，5g毫米波芯片研发成功，对我国意味着什么？
 

 
为何我国要研发5g毫米波
 
5g毫米波芯片是适用于5g移动通讯领域的芯片，是宽带卫星通信和5g毫米波通信的关键核心器件。
 
那么毫米波是什么？毫米波是指波长在毫米数量级的电磁波，其频率大约在30ghz-300ghz之间。根据通信原理，无线通信的最大信号带宽大约是载波频率的5%左右，因此载波频率越高，可实现的信号带宽也越大。
 
毫米波带来了大带宽和高速率。基于sub 6ghz频段的4g lte蜂窝系统可以使用的最大带宽是100mhz，数据速率不超过1gbps。而在毫米波频段，移动应用可以使用的最大带宽是400mhz，数据速率高达10gbps甚至更多。
 
目前，全球5g总共有两大方案，分别是中国主推的sub-6g，放在6ghz以下的电磁(em)频谱上，主要在3ghz 和4 ghz频段；美国主推的毫米波方案，侧重于24~300ghz之间的频段。
 
相比sub-6g，毫米波频谱资源丰富，有更多的毫米波带宽可用，载波带宽可达400mhz/800mhz，不仅提高了数据传输速度，还避免了低频段存在的拥堵，无线传输速率可达10gbps以上，在研究毫米波频率应用在5g之前，该频段的主要运用在雷达和卫星业务。
 
另外，波长较短的毫米波会产生较窄的波束，从而为数据传输提供更高的空间分辨能力和安全性，且速度快、数据量大，时延小。
 
毫米波元器件的尺寸小，相对于sub-6ghz设备，更易小型化。还有是子载波间隔较大，单slot周期（120khz）是低频sub-6ghz（30khz）的1/4，空口时延降低。
 
不过，受制于无线电波的物理特性，毫米波的短波长和窄光束特性让信号分辨率、传输安全性以及传输速度得以增强，但传输距离大大缩减。
 
我国之所以研发毫米波，是因为毫米波在许多特殊场景具有重要的作用。毫米波可以作用于室内热点、密集城区、宏覆盖、高速铁路接入与回传以及卫星扩展到地面。
 
也就是说，毫米波可以与sub-6g协同组成双连接异构网络，实现大容量和广覆盖的有机结合，未来市场空间巨大。
 
工作于毫米波的5g系统可以提供很多4g无法提供的业务，比如高清视频、虚拟现实、增强现实、无线基站回程（backhaul）、短距离雷达探测、密集城区信息服务、体育场/音乐会/购物中心无线通信服务、工厂自动化控制、远程医疗、安全监控、智能交通系统、机场安全检查等。
 
实现技术突破、成本降低50倍
 
众所周知，研发毫米波器件的成本较高，早期主要应用于军事领域，随着自动驾驶、5g、安检等技术的发展，毫米波芯片在民用领域也得到了研究和应用。毫米波芯片长期被国外垄断，实属我国在该领域的短板。
 
5g毫米波芯片的难点在于，该芯片需要用在移动设备上，但因为毫米波本身波长短，衍射能力差，所以对于适应该芯片的移动设备而言，单个天线和单个相控阵是不够的，只有多个相控阵，才不至于被手挡住信号。但设计多个通道的相控阵成本太高，这也是全世界共同面临的难题。
 
南京网络通信与安全紫金山实验室所研制出的5g毫米波芯片，是世界上首次较为彻底地解决了阻碍cmos毫米波通信的芯片问题，从芯片、模块到天线阵面全面实现自主可控，技术水平处于国际领先。短短五个月的时间里，完成了芯片的封装与测试，并将每通道成本由1000降至20元，这无疑是国产芯片发展强劲有力的一步。
 
该项技术突破，有利于加快我国5g网络在毫米波频段的部署，大大提升5g网络速率，降低5g网络建设及运维成本，同时带动相关产业及应用发展。
 
写在最后
 
我国5g技术正在遭受以美国为首的一些国家围剿，在这个关键时刻，5g毫米波芯片研发成功，无疑为我国科技进阶打了一针强心剂！