毫米波频段因带宽资源丰富，正逐步成为宽带卫星通信、5G乃至未来6G移动通信发展的“黄金频段”。但毫米波的无线传输距离短，是制约其应用的短板。而集成相控阵则是解决毫米波无线通信传播距离受限的关键技术之一。传统的毫米波相控阵通常基于化合物半导体芯片加以实现，由于制作成本高昂,极大地限制了其应用范围。6年来，东南大学移动通信国家重点实验室教授尤肖虎、赵涤燹等学者，联合网络通信与安全紫金山实验室以及天锐星通科技有限公司持续攻关，突破了互补金属氧化物半导体（CMOS）器件固有瓶颈，成功研制出Ka频段毫米波CMOS相控阵芯片，并探索出基于高密度混压PCB工艺的大规模集成相控阵解决方案，具有超高集成度、超低成本等特点。近期，年度“中国高等学校十大科技进展”揭晓，“CMOS毫米波芯片与大规模集成相控阵”研究项目入选。用相控阵可延长毫米波传输距离毫米波，一般指频率在30GHz到GHz这段范围内的无线电频谱，跟传统的移动通信无线频谱相比，频率要高得多。毫米波的波长在1毫米到10毫米之间，这也是“毫米波”名称的由来。“毫米波的带宽非常宽，这相当于在高速公路的车道被拓宽了好几倍，所以能承载的信息传输量更大。但毫米波的一大瓶颈就是波长短，更容易被大气、水吸收，也容易被建筑物遮挡，所以传播距离短。能否解决这个问题，是决定毫米波能否用于5G以及卫星通信的关键点之一。”尤肖虎介绍，为破解这个难题，科研团队从两个技术方向攻坚克难。大规模的相控阵便是解决毫米波无线传播距离受限的核心关键技术。相控阵是一个电磁波接收发射系统，电磁波的频率越高、波长越短，其天线单元也就越小，在同样的面积下就可以容纳更多的天线。天线一多，密密麻麻地排成一个方阵，就组成了天线阵列。尤肖虎解释：“一般来说，电波是呈球面状传播的，所以信号传输能量相对分散。而使用相控阵，可以让信号沿着某个方向集中传播，将能量集中在相对统一的方向上，从而延长传播距离，就像手电筒一样对准目标精确覆盖，传输距离就可以从几米、几十米，延长至3万公里甚至更远，能用于移动通信以及更远距离的卫星移动通信。”同时科研团队还努力尝试解决信号辐射遮挡问题，“例如，可以部署多个分布式的毫米波相控阵基站前端，这样在任意位置，都至少会有一个毫米波基站前端能与用户手机连接，既解决了传输距离的问题，又解决了信号遮挡问题，同时能够实现大流量传输。”尤肖虎说。巧妙设计破解CMOS工艺难题半导体的生产工艺颇多，包括锗硅工艺、化合物半导体工艺和CMOS工艺。尤肖虎介绍，在行业发展早期，相控阵都是用化合物半导体材料去做，但最近5年，业界开始重点

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