小芯片让5G手机“全球通”

左边是差分输出芯片，是核心电路的验证模块；右边是正交输出芯片，是完整的、可以用于5G系统的芯片。

目前不同国家应用于5G通信的频段各不相同，我国是24．75—27．5GHz和37—42．5GHz频段，欧洲是24．25—27．5GHz频段，日韩则采用26．5—29．5GHz。在这种情况下，如果手机芯片不支持这么多不同频段，出国旅游时手机就无法正常通信了。究竟能否研发一款宽频带“通用芯片”全部覆盖以上各个不同频段呢？

科技日报记者从电子科技大学获悉，该校电子科学与工程学院（示范性微电子学院）博士生张净植，在日前召开的2018年国际固态电路会议（ISSCC）上以第一作者发表论文，提出了一种“基于强耦合变压器的电流提升技术”，初步实现了用一款芯片把多个频段全部覆盖，让“全球通”变成了可能。

张净植在2018年国际固态电路会议展示的研究成果便完成了上述构想。他在论文中设计了两种5G“通用芯片”，大的规格为910微米×920微米，小的为700微米×670微米，面积都小于1平方毫米，大小相当于一根针的横截面。这种小芯片却具有“兼容并蓄”的广阔“胸怀”，极大地提升了注入锁定倍频器的工作带宽，它的专业称呼是“基于CMOS（互补金属氧化物半导体）工艺的超宽带注入锁定倍频器”。在与业界最先进技术的比较中，该技术在仅消耗2倍功耗的情况下，将工作带宽提升了5．2倍，它还解决了毫米波频段中“低相位噪声信号源的大带宽设计”挑战，为毫米波领域超宽带低相位噪声信号源设计提供了一个可行方案，对5G通信的高频段多频带应用有着实际意义。

“输入电流和工作带宽是正相关的，如果要提高电路的带宽就得想办法增强输入电流。要增强输入电流，一种方法是增大输入信号，但一般而言，外部给的输入信号大小是固定的，所以此路不通。还有一种方法，就是提高输入极的增益，但业界已经把输入极优化得很好，想进一步提升基本不太可能。”谈及芯片研发思路，张净植说，在不断提出问题又不断自我否定之后，他提出了一个突破性想法：能不能用无源电路把电流提升，然后插入一个变压器，这样就可以使电流提高数倍的同时，把带宽也提高数倍。最终他和团队将这样的构想付诸实践并获得成功。“这种新型芯片，从一开始就是面向应用并且和工业界紧密结合的，随着5G通信时代的到来和各种应用逐渐推广，我们的芯片也将迎来更好的发展机遇。”他说。（科技日报）