2020年 中国高校十大科技进展 最近宣布。东南大学游小虎教授领衔 CMOS芯片和大规模集成相控阵 研究项目被选中。项目单位包括东南大学、紫金山网络通信与安全实验室和田瑞星通科技有限公司
从全向传播到定向传播
毫米波是什么？游小虎解释说，每一代移动通信的频率都在不断上升，到第五代移动通信，波长已经达到毫米量级。毫米波的特点是频带高、带宽大、承载能力大。
目前5G还处于起步阶段，就像4G一样。刚开始网速比较快，后来越来越慢。主要原因之一是用户多了，网络拥堵。其实带宽不够。所以下一个5G走向更高频段是迟早的事，这是大趋势。 游小虎说，但是，毫米波的缺点是传播距离很短。如何解决这个问题，将成为毫米波能否用于5G和卫星通信的最关键技术之一。相控阵提供了一个解决方案。
以前电波都是球形传播，相控阵是直线传播，让能量集中在某个方向，传输距离不再是几米几十米。我们可以传播到3万多公里的地方进行卫星通信。 游小虎说，相控阵是为了解决无线电波集中向某一方向传播的问题，可以使传播距离越走越远，使毫米波在高频段用于移动通信和卫星通信成为可能。
这项新技术可以把成本降低到十分之一。
传统的相控阵由化合物和半导体材料制成，由于制造成本高，大大限制了它的应用范围。经过多年探索，由游小虎教授和赵迪尊教授组成的联合研究团队突破了CMOS器件的固有瓶颈，成功研制出Ka波段毫米波CMOS相控阵芯片，探索出基于高密度混压PCB技术的大规模集成相控阵解决方案，具有超高集成度、超低成本的特点。
据游小虎介绍，95%以上的手机和电子产品都是基于CMOS工艺，这是目前最流行的技术，也是最容易实现低成本和量产的技术。这个过程的难点在于，频率高的时候，有一些负面的特征。游小虎的团队正在思考解决这些负面特性，让最便宜最普通的技术可以用在毫米波上。 技术研究成功后，成本可以大大降低。比如以前相控阵的制造成本可能就几十万。通过应用新技术，把它降低到原来的十分之一是完全可能的。随着技术的成熟，可以更便宜，甚至是白菜价，使得毫米波技术更便于推广应用。
中国将进入5G毫米波时代。
据了解，该成果已在车、船、无人机宽带卫星移动通信和毫米波5G领域得到大规模应用，并入选《光:科学与应用》和《科学网 2020中国光学领域十大社会影响力事件 。相关技术创新成果已在IEEE JSSC、TMTT、TCAS I等国际著名期刊发表，并作为封面论文发表在《中国科学:信息科学》2022年第3期；已申请国家发明专利15项。大约有30家制造商正在围绕这项技术开发各种产品。
5G目前在厘米频段，但预计冬奥会后中国将进入5G毫米波时代。这个时候我们的手机和基站都会变成毫米波频段。这样，相控阵技术大有可为。 游小虎表示，随着移动通信向6G发展，他们正在考虑将现有技术应用到6G领域。预计6G的频段会更高。这项技术在200-300GHZ频段仍可使用，但将面临更大的挑战。
游晓虎表示，东大移动通信国家重点实验室和紫金山实验室希望在未来移动通信长远发展的基础上做一些长远的研究，打好基础，让自主可控的技术在国家有重大需求的时候用上。
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