（图：程知群团队完成毫米波通讯系统测试）
近日，在杭州电子科技大学（以下简称杭电）杭州下沙校区，毫米波通讯系统完成测试，系统由毫米波天线、毫米波收发信机和高速基带处理电路板组成。该系统中使用的全套E波段毫米波芯片、基带电路板，由程知群教授带领的杭电新型半导体器件与电路学科交叉团队自主研发，同时也是国内首次采用自主研发的E波段芯片实现“超大数据高速率传输”。
“此前，国外已有公司出售这款芯片。随着我们的测试成功，如今在5G通信E波段毫米波芯片领域，国内也有了自主研发的可替代方案。”程知群表示，在产业化方面，团队研制的这款芯片可以满足国内在5G毫米波移动基站的商用。
采用化合物半导体 “国产化”芯片速率达标
“第四代通信，传输速率为100Mbps。这意味着数据传输中会有100毫秒的延时。第五代通信，能够将数据传输时延缩短至1毫秒，传输速率为1 Gbps—10 Gbps。”程知群解释道，由于用于5G通讯的毫米波频率高，带宽较宽，从而它通过的数据流量大，既每秒钟通过的数据的流量较大。
据了解，电磁波在大气传输过程中，会出现衰减的情况。正常情况下，电磁波频率越高，衰减越大，但在某一些频段，会出现突然衰减变小的情况，在科学上，把“突然衰减小的部分”称之为电磁波传播的大气窗口。
“现在国际上有几个可供选择的‘窗口’，大家都在用，比如E波段其中的一个‘窗口’就是71-86GHz。”程知群介绍，目前来说，选择更高的频段，能达到带宽更宽、数据流量更大，但随之带来的是衰减也会更大，且加工工艺难度大、成本高。
“团队研发的E波段毫米波芯片所采用的‘窗口’也是国际上通用的频段。当前，要完成71-86GHz全频段芯片难度还较大，所以基本上都是分成71-76GHz、81-86GHz两个频段来做。这5GHz频率带宽也足够满足5G的通讯速率。”程知群说。
值得注意的是，程知群团队研发的芯片，采用的是化合物半导体材料。相较于常规应用到的硅质材料，化合物半导体的可靠性和功率密度都更高，在高频情况下，其可靠性也相对较好。
“售后服务”成产品优势 “更高频段”已提上日程
“购买国产芯片的客户将会有便利的售后服务，一定程度上可根据客户对性能进一步拓展的需求。”程知群告诉记者，团队联合中科院研发力量，经过十余年的技术积累和不断完善，才得以研发全套E波段毫米波芯片。
“当下5G通讯在逐步发展，其频段也在不断发生变化，至于哪个频段的芯片更适合于毫米波也有待考究。且在不同的场景、应用领域下，对频段的要求不一样，并不固定在具体某个区间。”程知群补充道，5G还处于进一步的推广应用中，这给国产化芯片的产业化带来一些机会，与此同时，“未定性”这个属性也扩大了国产芯片“售后服务”的优势。
业内专家认为，5G商用仍在推进，相关芯片的产业化不能如其他民营产品，一经“推开”，便能在市场上得到足够的反馈。加之，毫米波芯片的成本相对较高，从性价比角度来说，并不占有利地位，同时这也是局限市场打开的一个重要因素。特别是学校或者初创、孵化中的企业，进入市场已属实不易，但想得到市场的认可反馈，在到达性能要求的同时，还需完善服务、注重品牌化管理。
“如果把频段再拓宽的话，芯片产品会达到更高的速率，在国际上更有竞争优势。”程知群表示，目前团队已启动研发更高频段的芯片，未来这方面的研究还将应用到航天领域、大数据回传等领域。
