Imec推出基于CMOS的56Gb/s零中頻D波段波束成形發射機 具有卓越的輸出功率和能效

  ICC訊（編譯：Nina）比利時魯汶，2024年6月17日--在本周的IEEE RFIC研討會上，世界領先的納米電子和數字技術研究和創新中心imec展示了一種最先進的基于CMOS的D波段無線應用波束成形發射機。該發射器具有卓越的輸出功率和能源效率，同時支持每通道高達56Gb/s的數據速率。

  它是imec研究人員目前正在開發的四路波束成形收發器芯片的關鍵組件。通過這項技術，他們的目標是支持下一代100GHz以上頻率的短程無線服務的部署。

  下一代短程無線應用以每秒數十吉比特的數據速率而自豪，開創了一個充滿機遇的時代。無論是尋找無線故障安全機制的數據中心、固定無線接入（FWA）部署，還是支持擴展現實（XR）體驗的無線熱點，它們都集中在100至300GHz之間的亞太赫茲波段。

  這些頻率提供的充足帶寬只是其基本特征之一。此外，它們更短的波長允許更小的天線，從而實現越來越緊湊的接入點和手持設備。最后，在通信和傳感交織在一起的未來應用（游戲、智能建筑、工業5.0等）中，高傳感分辨率將證明是無價的。

  imec項目經理Joris Van Driessche解釋說：“然而，當CMOS技術進入100GHz及以上的領域時，它會遇到各種障礙。第一個挑戰是獲得足夠的輸出功率來克服這些頻率下較高的路徑損耗。實現具有良好動態范圍和可接受功耗的寬帶電路也更加困難。這些挑戰是我們新型基于CMOS的D波段波束成形發射機的核心?！?

  一種高數據速率、低功耗的基于CMOS的D波段波束形成發射機

  Imec的發射機是其四路波束成形收發器架構的一部分，工作在120-145GHz的頻率范圍內。采用22nm FD-SOI工藝設計，每個發射通道占地1.17x0.3mm2，功耗為232mW。16QAM調制的輸出功率為3dBm，64QAM調制為2dBm，就發射輸出功率而言，imec的實現在CMOS D波段收發器中脫穎而出。

  通過在本振電路中實現波束形成，在特定方向上引導高增益窄波束，結合零中頻收發器架構，imec的發射機減少了信號路徑中組件的數量。這樣，可以保持信號路徑的動態范圍，并且可以實現較寬的射頻帶寬。此外，imec的設計具有覆蓋通道帶寬高達14GHz的寬帶模擬基帶部分，可在寬頻率范圍內實現高數據速率(每個通道高達56Gb/s)。

  Joris Van Driessche表示：“我們芯片的另一個獨特之處在于它的完整性。與競爭對手的解決方案不同，我們的解決方案無縫集成了所有四個通道的LO波束形成和全模擬基帶部分，以及完整的RF鏈和波束形成功能。據我們所知，這是重大的第一次?！?

圖：演示器背面有一個完整的4路波束成形收發器芯片，旨在支持100GHz以上頻率的下一代短程無線服務的部署（來源：imec官網）

  邀請合作伙伴探索這項技術的潛力

  “在IEEE RFIC研討會上發表的論文重點介紹了我們使用新型波束成形發射機所取得的成果。然而，我們的研究已經開發出一個完整的4路波束成形收發器芯片，目前正在進行進一步的表征。通過該芯片，我們的目標是建立一個D波段無線系統，使合作伙伴能夠試驗波束成形技術、聯合通信和傳感(JC&S)應用等，同時展示CMOS技術在下一代、頻率高于100GHz的短程無線應用中的可行性,”Van Driessche總結道。

  這項研究是imec先進射頻計劃（Advanced RF program）的一部分，該計劃旨在通過解決從設備級到系統級的挑戰，實現下一代高數據速率無線和高分辨率傳感應用。

  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