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          行業知識
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          閑談毫米波
          作者:阿果 來源:井底望天財經周報
                   過去的一段時間中,比較高調進入毫米波領域的有谷歌:
                 “在2015 年的Google I/O 大會上,Google 向外界展示了名為Project Soli 的“基于60GHz 毫米波技術打造創新手勢互動體驗”項目。Google 這一創新正是利用了60GHz毫米波的高速率傳播特點,令人腦洞大開。
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          說明: https://mmbiz.qlogo.cn/mmbiz/Wd4cW9ibgAUZBenBUicvZzAWW3WWqmFkYBgJ3uA6lcHcm5BBWbNibgQ2xSQ6tZwjvPSE13ech10pXiaFpIgdL7QDoA/0?wx_fmt=gif
           說明: https://mmbiz.qlogo.cn/mmbiz/Wd4cW9ibgAUZBenBUicvZzAWW3WWqmFkYBy8I7ZLBM6Z1VNjDPuhicibH8sFL7LFT1hlJ1phPJ3MVY15NuhsWWvcaw/0?wx_fmt=gif
                   Project Soli 目前仍處于初期發展階段,未來如何發展不得而知。
                   筆者想說的是隨著微波射頻技術的不斷發展,包括毫米波在內的高頻技術正成為炙手可熱的技術,在5G 通信、汽車和直升飛機的自動駕駛、雷達、遙感、激光光譜、射電天文學、宇航通信、軍事航天、極高頻衛星通信系統等領域都將是不可或缺的。
                   高頻段的發展在民用領域主要表現在三個方面。
                   一方面,為了實現下一代5G 通信,60GHz 毫米波的研究成為世界各國矚目的研究項目。高頻段毫米波移動通信可以提供足夠量的可用帶寬、小型化的天線和設備、較高的天線增益等優勢,V 波段(57-64GHz)、E 波段(71-76GHz,81-86GHz)備受矚目。
                  另一方面,來自基于60GHz 頻段的802.11ad。與2.4GHz 和5GHz 兩種頻段相比,802.11ad具有更寬的信道來實現高達7Gbps 的傳輸速率,以支持各類先進的應用。目前英特爾、高通、SiBEAM等都推出了集成802.11ad 的芯片組。
                  第三方面,來自基于高頻雷達的汽車輔助駕駛。隨著智能汽車、無人駕駛技術的發展,未來高頻雷達技術在汽車駕駛上將成為最核心的傳感技術之一,將帶動從材料、芯片、天線、測試測量、系統集成等相關配套產業鏈的發展。
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          說明: https://mmbiz.qlogo.cn/mmbiz/Wd4cW9ibgAUZBenBUicvZzAWW3WWqmFkYBL8NzGkhHxs6Uuje8I1KfpkHBf1QaeHfRrPUU2J19ra9oo1VENwib7qA/0?wx_fmt=jpeg
                   上面的話提到的技術,5G、手勢互動,無人駕駛的汽車雷達,核心都是一個詞——毫米波技術。加之上一次編輯讓我聊聊有關行業的話題,那我就給大家介紹一下毫米波技術。毫米波技術主要分為幾個方面:
                   首先是毫米波應用,其次是毫米波測試設備、最后是毫米波芯片。
                   先說說毫米波應用。畢竟國內大家關注還是以偏民用應用為主。軍事應用和我們還是相對較遠。毫米波技術應用其實在上世80-90 年代就已經是研究的熱點。但那時候的研究主要是軍事領域,頻段也通常集中在3mm,6mm 和8mm 三個頻段附近。當時毫米波在民用領域的應用是比較少的,主要原因一個是成本高,第二個原因是技術復雜。電子相關專業的工程師都知道,射頻電路設計難度往往要比數字電路難得多,而毫米波電路的設計難度又高于普通微波電路,因此其難度可想而知。但是毫米波技術又有很多獨特的好處,首先,作為通信系統使用,其可用帶寬遠高于微波和射頻頻段;作為雷達,由于其波長很短,因此具有很高的分辨率。因此成像效果往往很不錯。
                  正是由于毫米波有這么多的優點,因此現在受到大家的普遍關注。
                  首先就是新一代通信系統-5G 系統。
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                   5G 系統的核心技術之一就是毫米波技術。由于毫米波波長短,因此發射和接收模塊可以做的非常小,集成度也容易做的很高,特別適合使用MIMO 架構,因此特別利于實現容量擴展。此外由于波長短,因此毫米波通信的方向性特別好,有利于做3D 波束成型技術的實現,就是天線可以實時跟蹤不同的用戶。當然,毫米波用于局域網內的寬帶通信也是研究的熱點。
                  除通信外,另一毫米波的主要應用場景就是汽車雷達。
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                    這個是德國和日本的強項。典型的就有博世公司、大陸集團。
                    需要說明的是,目前德國的毫米波雷達主要集中在24GHz 和66GHz,但是在國內,據說是由于剛剛開放相關頻譜資源的原因。主要的研究工作集中在24GHz,66GHz的研究還比較少。目前國內的工作主要是使用英飛凌和TI 這類半導體廠商的芯片為基礎來開發設計產品??偟膩碚f,目前的應用技術和德國等發達國家相比還是有一定差距,并且大多數公司規模也比較小,但是差距通常不大。據筆者知道,有些團隊的技術實力還是很不錯的,產品的性能也相當不錯。
                    最后一個比較熱的方向就是利用毫米波做手勢識別,典型的就是Google 做的這個東西。
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                  其實用毫米波做這個技術的研究已經有好幾年了,至少3 年前我記得MIT 的一個教授就在從事這個方向的研究。這個技術的基本工作原理還是和傳統的毫米波雷達的工作原理基本一樣。結合全新的數字信號處理算法,并用于新的方向,目前來看,在游戲領域的應用應該還是比較有前途的。國內是否有團隊從事該方向的研究就不是太清楚。
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          說明: https://mmbiz.qlogo.cn/mmbiz/GdmicTWXQzXZvIH3vlVWnp4xFN5xLIKDpFZdzibU3ISqbTZU38Qak7xYYj8Z1sxVVDzsnqGg2TboGsNu7VlXHpVw/0?wx_fmt=png說明: https://mmbiz.qlogo.cn/mmbiz/38VibkaH8REjaoD9I5t3eLR06QVdd89129tzaBPsFtUznTabOUZriaDxXsUrl3Yy43Zl193tQDZpMelHoLWF7onA/0?wx_fmt=jpeg
                  毫米波的測試設備,就筆者所知,基本被歐美的廠商(其實就是傳統的K公司和R公司)所壟斷,國內的儀表產品據說性能一直比國外產品有較大差距。甚至在高頻段就沒有相關的產品。這個方向,國內和國外在技術上確實是有一代到兩代的差距。
          說明: https://mmbiz.qlogo.cn/mmbiz/GdmicTWXQzXZvIH3vlVWnp4xFN5xLIKDpFZdzibU3ISqbTZU38Qak7xYYj8Z1sxVVDzsnqGg2TboGsNu7VlXHpVw/0?wx_fmt=png
          說明: https://mmbiz.qlogo.cn/mmbiz/38VibkaH8REjaoD9I5t3eLR06QVdd8912EkA5dMBEoLlAMN5CNXT7Q6PeqhSce1kic1QuBeub51KflmOia1os3eTg/0?wx_fmt=jpeg
                  毫米波芯片主要有兩個方向,第一個是IC 廠商。第二個是工藝。這兩個應該是半導體行業的同學來介紹,我簡單說一下我了解的情況,供大家參考。其中,國內能做真正意義上的MMIC 產品的可能只有極少數的研究所,其產品估計也只是供軍方使用,民品基本被國外產品壟斷。需要說明的是,毫米波芯片是受巴統管制的,因此很多產品的渠道是不合法的,這個估計做芯片代理的兄弟都清楚。國內的追趕工作還是比較艱巨。再說說工藝,以前毫米波主要是基于GaAs工藝,但目前有被GaN/SiC的工藝有取代的趨勢。據說國內軍方的SiC的工業不錯,但筆者沒有見識過,不發表言論。不過國內近幾年對GaN的研究和投入都很大,因此我倒覺得在這個方向實現技術突破的可能性要大一些。當然相關具體的細節還是有半導體行業的同學介紹比較合適。
                 最后說說目前的毫米波的國內研究現狀。由于之前的毫米波技術主要用于軍方,因此國內主要的毫米波研究實力集中在相關研究所,比如14 所,54 所,29所,10 所。相關高校也有一些團隊從事毫米波技術研究。但是由于毫米波技術本身的難度,特別是工程化的難度,因此相關高校的研究偏理論和技術驗證較多,而偏實際產品(毫米波產品)開發的能力較弱,這點比不上研究所和相關公司(實際上國內毫米波公司大多數都是研究所的研究人員出來的創業行為)。當然,如果產品的關鍵技術是算法,那高校應該還是很有優勢的。
           

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