数字密集型超高速毫米波通信集成电路关键技术研究

Mm-wave could provide enough bandwidth to support high data rate communication and would be used in the future fifth-generation (5G) mobile communication. But mm-wave communication chips designed with the conventional design methodology consume large chip area and do not scale down with technology development, which results in much higher cost in the more advanced technology. Their performance is also sensitive to the process variation and package parasitics, leading to low product yield. Furthermore, limited link bandwidth limits the data rate of mm-wave communication chips. The project would research on key techniques of digital-intensive high data-rate mm-wave communication integrated circuits, including: (1) System architecture of digital-intensive high data-rate mm-wave communication chip; (2) Digitalization technique as well as implementation of high data-rate mm-wave communication circuits. Digital-assisted self-healing is used to improve the performance if it is difficult to digitalize some key mm-wave circuit blocks; (3) Effective design methodology to expand the link bandwidth and improve the data-rate. The project aims to solve the crucial challenges in the development of high data-rate mm-wave communication chips by introducing digital-intensive design technique and link bandwidth expansion technique, and would make a solid hardware foundation for future 5G system development.

毫米波频谱资源丰富，被认为是5G通信中提供超高数据率的有效技术方案。但传统方法实现的毫米波通信芯片面积大并不随工艺换代而缩小，使得芯片成本随工艺升级而直线上升；同时其性能对工艺变化和封装效应敏感，造成产品成品率低。有限的链路带宽也限制了毫米波通信芯片支持的数据率。本项目围绕数字密集型超高速毫米波通信集成电路关键技术展开如下方面的研究：研究数字密集型超高速毫米波通信系统芯片的系统架构；研究超高速毫米波通信电路的数字化技术及电路实现技术，对难以数字化的关键毫米波电路模块，采用数字辅助自校准技术改善其性能；研究毫米波通信电路扩展链路带宽的有效方法。本项目拟通过引入数字密集型设计技术和链路带宽扩展技术，致力于解决超高速毫米波通信系统芯片设计中面临的核心问题，为我国5G方案的研发奠定良好的硬件基础。

毫米波频率资源丰富，被认为是5G通信中提供超高数据率的有效技术方案。但传统方法实现的毫米波通信芯片面积大并不随工艺换代而缩小，使得芯片成本随工艺升级而直线上升；同时其性能对工艺变化和封装效应敏感，造成产品成品率。有效的链路带宽也限制了毫米波通信芯片支持的数据率。本项目围绕数字密集型超高速毫米波通信集成电路关键技术展开研究，取得了如下的研究成果：.（1）.提出了数字密集型超高速毫米波通信系统芯片的系统架构；.（2）.提出了数字毫米波发射机、全数字毫米波锁相环、数模混合调制解调等毫米波通信电路数字密集型设计技术并完成了电路设计和仿真验证；.（3）.提出了基于耦合谐振腔的毫米波通信电路链路带宽扩展方法，并通过模块电路实现对所提出方法的有效性进行了验证；.（4）.综合应用所取得的研究成果，完成了一款数据率达到10Gbps的60GHz数字密集型通信系统芯片的设计，并进行了流片和测试。.在项目研究过程中，项目组发表了8篇标注该项目资助号的学术论文，其中包括3篇SCI论文（含1篇JSSC论文）和1篇A-SSCC国际会议论文。项目组所撰写的毫米波雷达芯片论文被评为A-SSCC国际会议Distinguished Design Award（三个获奖团队之一）。