120 Gbps无线收发器问世：5G网络的24倍，眨眼下完4K电影

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加州大学尔湾分校（UCI）工程团队于 1 月 22 日发布博文，宣布成功研发新型硅芯片收发器，将无线传输速度提升至光纤级别的 120 Gbps，换算后约为每秒传输 15 GB。

加州大学尔湾分校（UCI）官网制作的 AI 渲染图

IT之家援引博文介绍，这款芯片收发器的无线传输速度远超目前最先进的商用无线技术，理论上 Wi-Fi 7 为 30 Gbps，而 5G 毫米波（mmWave）技术则为 5 Gbps。

这意味着，这项新技术的传输速度是 5G 连接的 24 倍，不仅大幅刷新了无线传输的速率纪录，更在速度上首次匹敌数据中心通用的 100 Gbps 光纤电缆。

UCI 团队指出现有通信工程面临着“速度越快，功耗越高”的物理铁律，依赖传统数模转换器（DAC）的混合信号架构在冲击 100Gbps 速度时会遭遇严重的“性能墙”，导致芯片过热甚至烧毁。

研究人员为解决该问题，并未盲目追求晶体管微缩，而是从电路拓扑结构入手，摒弃了高耗能的数字域处理路径，将复杂的信号处理任务从数字域转移至模拟域。

针对发射端，团队开发了名为“比特到天线”（Bits-to-Antenna）的全新架构。该架构完全摒弃了传统的数模转换器（DAC），转而利用三个同步的子发射器，直接在射频域构建信号。

加州大学尔湾分校的电子工程师开发了一种新型硅芯片无线发射器，其数据传输速度可与光纤电缆媲美，且能效极高。芯片上的组件包括：PRBS（伪随机比特序列发生器）、LO（本振）、QPSK（正交相移键控）、Sub-TX（子发射器模块）、SPI（串行外设接口）和天线。图源：Payam Heydari / 加州大学尔湾分校

论文第一作者 Zisong Wang 打比方称，这种方法就像“出门前就把行李完美打包好”，而不是“一边跑向机场一边整理行李”。这一设计成功消除了“DAC 瓶颈”，在保证高速传输的同时显著降低了复杂度和功耗。

在接收端，团队推出了“天线到比特”（Antenna-to-Bits）技术，旨在解决高频信号处理中的“采样瓶颈”。不同于传统接收器强行数字化高速信号的做法，新芯片采用了“分层模拟解调”技术。

由加州大学尔湾分校电子工程师开发的无线收发器系统接收芯片的组成部分包括：RXFE（接收前端）、VGA（可变增益放大器）、CTLE（连续时间线性均衡器）、CDR（时钟和数据恢复）以及 BB（基带）。图源：Payam Heydari / 加州大学尔湾分校

它在信号数字化之前，先在模拟域将复杂的数据层层剥离。这一策略使得接收芯片仅需消耗 230 毫瓦的功率即可处理 120Gbps 的信号，使其完全适用于智能手机等便携式设备。

这项研究成果目前已整理为两篇学术论文，分别详述了“比特到天线”的发射器技术与“天线到比特”的接收器技术，并发表在《IEEE 固态电路期刊》上。