一組研究人員創建了一種無線收發器芯片，能夠以比當前系統更低的成本和能耗傳輸超過 100 GHz 的信號。這些頻率遠高于 5G 蜂窩通信所考慮的任何頻率，值得研究人員將該設備描述為“超越 5G”。

他們的最終目標比僅僅超越 5G 更加雄心勃勃；它是創建一條技術路徑，使無線系統能夠與光纖競爭。

來自加州大學歐文分校 （UCI） 納米級通信集成電路 （NCIC） 實驗室的團隊創造了一種 4.4-mm 2芯片，該 芯片能夠顯著加快處理數字信號的速度，并且比目前任何可用的產品都更節能。它通過利用獨特的數模架構來實現這一點，該架構通過調制模擬和射頻域中的數字位來顯著放寬數字處理要求。研究人員聲稱，在使用這種方法時，他們已經克服了摩爾定律的局限性。

他們采用 55-nm SiGe BiCMOS 工藝制造了單通道 115 至 135-GHz 接收器原型。經測量，該設備在 30 厘米的間隙上具有 36 Gb/s 的無線數據速率。在接收端，8PSK 信號在片內以 1e -6的誤碼率 （BER） 解調。在此 BER 下測得的接收器靈敏度為 -41.28 dBm。該原型占用 2.5 × 3.5 mm2 的芯片面積，包括焊盤和測試電路（2.5 mm2 有源面積）。它消耗的總直流功率為 200.25 mW。最大轉換增益為 32 dB，最小噪聲系數為 10.3 dB。

NCIC 的單通道 115 至 135 GHz 接收器原型采用 55 納米 SiGe BiCMOS 工藝制造，在 30 厘米距離處測量 36 Gb/s 的無線數據速率。

他們的創新在最近發表在 IEEE Journal of Solid-State Circuits上的一篇論文“ A 115-135-GHz 8PSK Receiver Using Multi-Phase RF-Correlation-Based Direct-Demodulation Method ”中進行了概述。在其中，他們介紹了接收器的理論、設計和實現。RF-to-bits 接收器架構的輸出是解調位，無需耗電的高速分辨率數據轉換器。

資深作者、NCIC 實驗室主任、UCI 電氣工程和計算機科學教授 Payam Heydari 表示，學術研究人員和通信電路工程師一直想知道無線系統是否能夠具備光纖的高性能和速度。網絡。“如果這種可能性能夠實現，它將改變電信行業，因為無線基礎設施比有線系統帶來了許多優勢。”

他說，他的團隊的收發器芯片被標記為“超越 5G”，超越了 5G 無線標準，并將它們帶入了 6G 標準的領域，預計將在 100 GHz 及更高的頻率下工作。該研究小組表示，隨著聯邦通信委員會最近開放了 100 GHz 以上的新頻段，他們的新收發器是第一個在這部分頻譜中提供端到端功能的收發器。

克服摩爾定律的限制根據 Heydari 的說法，傳統上通過收發器中的調制和解調來改變信號頻率是通過數字處理來完成的，但近年來，集成電路工程師已經開始看到這種方法的物理限制。

“摩爾定律說，我們應該能夠通過減小晶體管的尺寸來提高晶體管的速度——比如你在發射器和接收器中發現的那些——但現在情況已經不同了，”他說。“你不能將電子一分為二，因此我們已經接近了由半導體器件物理控制的水平。” 為了解決這個問題，NCIC Labs 開發了一種技術來調制模擬和射頻域中的數字位，從而以更低的成本和更低的能耗實現芯片布局。

該團隊表示，該技術與相控陣系統相結合——使用多個天線來控制波束——促進了無線數據傳輸和通信中的許多顛覆性應用。這將消除數據中心對數英里光纖電纜的需求，因此數據場運營商可以進行超快速無線傳輸，并在硬件、冷卻和電力方面節省大量資金。

TowerJazz 和 STMicroelectronics 提供半導體制造服務來支持該研究項目。