国产5G毫米波芯片研发成功，意味着什么？

       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？

       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。

        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。