建立覆盖全球每个角落的宽带通信网络、实现“上天下海进沙漠”处处有信号是人类的梦想，可基站却总有覆盖不到的地方。东南大学移动通信国家重点实验室主任、紫金山实验室首席科学家、副主任尤肖虎教授领衔的“CMOS毫米波芯片与大规模集成相控阵”技术让网络全覆盖成为可能。近日，该项目入选教育部科技委组织评选的2020年度“中国高等学校十大科技进展”。据介绍，虽然目前5G商用处于起步阶段，但随着用户的不断增加，网络势必会越来越拥堵，而这一切的“根源”在于“带宽有限”。因此，发展更高频段的5G毫米波是大势所趋。

“毫米波的特点在于其带宽非常宽，但传播距离很近，容易受遮挡。所以，如何解决这个问题是毫米波能否用于5G以及卫星通信的关键难点之一。”尤肖虎介绍，想要解决这个问题，需要满足两个条件。

一是让毫米波无线通信距离传得更远。以前电波是按照球面状来传播，而利用相控阵则能使电波沿着一条直线传播。能量集中在某一方向上，这样一来，传输距离就不单单是几十米，甚至可以传递到3万多公里之外。相控阵的奥秘实际上就是让电波能够朝着某一方向集中传播，从而延长传播距离，使得5G毫米波能够应用于移动通讯以及卫星通信。

二是需要使毫米波无线通信尽可能不受阻挡，无线电波可以自由传播。尤肖虎举例说明，对于室内来说，如果可以在房间内部署多个毫米波基站的前端，房间里的每一个角落都有相应的毫米波前端可以与设备进行连接，这样问题就能得到有效解决。而想要达到这一点，研发新型集成相控阵技术迫在眉睫。

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。尤肖虎教授、赵涤燹教授等人组成的联合研究团队经过6年多的探索，突破了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。

尤肖虎表示，该技术研制成功之后，相同的工程量，成本可降低至原本的1/10，且关键技术指标遥遥领先于国际同类研究。团队还克服CMOS工艺本身固有的缺点，设计了一系列新型构建电路，同时在系统级进行创新，从而让毫米波信号可以合理分配给不同芯片，形成一个非常稳定的系统。

“目前我们使用的5G主要是低频段，相对拥挤，预计中国将在2022年北京冬奥会前后进入5G毫米波时代。”尤肖虎说，届时，移动通信基站将采用毫米波平台，用户能像在使用5G低频段时一样“不掉线”畅快上网，而集成相控阵技术也将大有可为。

“未来，利用中低轨道卫星，我们这项技术还可以应用于手机等终端设备。大胆畅想，在地面时，手机可以接收地面信号，而当地面信号弱时，手机可以自动接收卫星信号，确保移动通信的稳定。”尤肖虎介绍，目前，30多个厂家正围绕着这项成果开发各自产品，成果已在车载、船载和无人机宽带卫星移动通信和毫米波5G领域得到规模性应用，“可以说，这项技术已经走出实验室，逐步走向市场。”（融媒体记者 谈洁 通讯员 唐瑭 实习生 刘自成）