新毫米波技术首次在0.5V下高效运行

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据美国科学促进会(AAAS)科技新闻共享平台EurekAlert!近日报道,日本科学家在美国举行的射频集成电路论坛上宣布,他们开发出一种低能耗毫米波放大器,首次实现在0.5伏低压下对W波段(75到110千兆赫)频率进行放大处理。

W波段覆盖的频率范围广泛应用于汽车辅助驾驶和自动驾驶系统的雷达装置中。毫米波放大器赋予雷达极强的扫描能力,使雷达在恶劣天气条件下也能分辨白天与黑夜。但由于这种雷达通常由数百个发射器和接收器排成的阵列组成,因此必须在低压供电环境下工作。

但低压下半导体性能会下降。此次广岛大学研究人员和富士通半导体有限公司(MIFS)合作,成功制造出能在0.5伏电压下保持正常性能的W波段放大器。富士通提供的硅基金属氧化物半导体(MOS)和55纳米互补性金属氧化物半导体(CMOS),能在低压下保持极高性能;而广岛大学通过特殊的技术设计,进一步提升了这些半导体在毫米波频段内的性能。

广岛大学教授藤岛康念(音译)表示,他们新研制的低压W波段电路运用前景广泛,可应用于汽车雷达装置、基站间的高速通讯系统、智能手机等。例如,毫米波雷达能大大增强智能手机对音频、可见光和地球磁场等的感知能力,手机用户甚至能接收到朋友手机的雷达信号并作出反应。

藤岛康念称,性能稳定是新W波段放大器的另一优势。之前研制的1伏及以上毫米波电路,性能往往只能维持几天甚至几小时,其载热效应会导致性能逐渐下降直至无法使用;而新放大器的载热效应大大降低,汽车雷达的“视力”能保持数年不降。

研究人员表示,他们会继续研究以进一步提高毫米波放大器的性能,甚至实现更低压的毫米波CMOS电路。

 

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