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广岛大学等用硅CMOS集成电路实现80Gbps高速单芯片收发器

2019年02月28日 信息通信
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日本的广岛大学、信息通信研究机构(NICT)及松下公司合作,于全球首次成功开发出了利用硅CMOS集成电路和300GHz频带,传输速度可达到80Gbps(每秒80Gbit)的单芯片收发器。与以往的产品相比大幅提高了数据传输速度,同时还实现了实际应用中不可或缺的“单芯片化”,使300GHz频带无线通信向着实用化又迈近了一步。

相关研究成果已在国际固态电路会议(ISSCC)2019(2019年2月17日~2月21日,旧金山)上发表,并现场演示了传输实验。

广岛大学等用硅CMOS集成电路实现80Gbps高速单芯片收发器

图1:新开发的收发器集成电路的硅芯片照片

可利用一个电路收发的单芯片收发器

以前,发送和接收都是利用不同的硅芯片来完成,而此次将两种功能整合到一个硅芯片上,实现了“单芯片收发器”。这样,配备于电子产品时,便可通过削减零部件数量和硅芯片面积来降低成本,更有利于实现实用化。

大幅提高数据接收速度,实现80Gbps数据传输

以前,受接收电路的性能限制,传输速度只有32Gbps。此次在提高接收电路性能的同时,还改良了信号发射电路,作为收发器,大幅提高了数据传输速度。

与智能手机等广泛使用的无线收发器一样,随着硅CMOS集成电路也实现300GHz频带的超高速数据通信,这极有可能应用于2020年前后开始的第5代移动通信的下一代(Beyond 5G移动)使用的无线收发器。

广岛大学等用硅CMOS集成电路实现80Gbps高速单芯片收发器

图2:IEEE Std 802.15.3d规格的频道分配

利用此次的研究成果,量产性优异的硅CMOS集成电路通过采用300GHz频带,有望以低成本实现与信息通信网络等基础设施使用的光纤不相上下的Tbps级的通信能力,并可以提供给普通用户利用。图3为一些300GHz频带无线通信的应用场景。

广岛大学等用硅CMOS集成电路实现80Gbps高速单芯片收发器

图3:300GHz频带无线通信的用途
©HIROSHIMA UNIVERSITY、NICT、PANASONIC、AND 123RF.COM.

未来包括300GHz频带在内的THz频带无线通信还有望应用于地面与人造卫星之间的超高速无线通信。可能会实现利用现在的技术无法想象的事,比如一边与地面的医生和医疗AI实时通信,一边在航天飞机内的无重力状态下做手术等。

广岛大学等用硅CMOS集成电路实现80Gbps高速单芯片收发器

图4:地面的医疗AI和医生通过THz无线通信在太空的无重力状态下远程做手术。
©HIROSHIMA UNIVERSITY、NICT、PANASONIC、AND 123RF.COM.

文 JST客观日本编辑部

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