實現100%自主可控！從芯片、模塊到天線，這家成都高科技企業突破了什么？

近期，在融資日益困難的當下，微波、毫米波相控陣芯片和天線的領軍企業：成都天銳星通科技有限公司完成新一輪E+輪融資，由德諾資本參與投資，助力其鞏固相控陣技術領域的領軍地位。成立于2013年的天銳星通，參與研發的相控陣終端曾在神舟十三號載人飛船的返回過程中發揮了至關重要的作用，為飛船提供了可靠的通信保障。

從芯片、模塊到天線全面實現自主可控，技術水平處于國際領先。天銳星通這家本土高新技術企業，正通過研發降低生產成本，疏通毫米波相控陣天線產品走向商用甚至大規模出貨的所有環節，不斷提升毫米波核“芯”產業鏈上的話語權。


布局毫米波相控陣技術

大規模的相控陣是解決毫米波無線傳播距離受限的核心關鍵技術。相控陣是一個電磁波接收發射系統，電磁波的頻率越高、波長越短，其天線單元也就越小，在同樣的面積下就可以容納更多的天線。天線一多，密密麻麻地排成一個方陣，就組成了天線陣列。

趙滌燹指出，天銳星通布局毫米波相控陣技術領域，原理是利用多個天線發射無線電磁波，無線電磁波在空間進行合成，來聚焦波束，增大輸出功率的效果，它可以彌補毫米波覆蓋能力的不足。以一個6厘米×6厘米的方塊為例，如果我們在3GHz頻段放天線，它只能放一個天線，它發送的波速就相對比較有限，波速在空間的損耗比較大；如果在30Hz頻段，在同樣的面積下，我可以放100個天線，這100個天線它的空間波速就可以聚焦，可以形成1個非常好的定向波束來定向發送功率，起到遠距離覆蓋的一個效果。

毫米波相控陣具備兩大優勢：一、實現遠距離覆蓋。高頻段波長短，天線尺寸小，頻率提升N倍時，在發射和接收端均配置N×N的陣列天線，實現高增益和窄波束，提高等效輻射功率和接收靈敏度，增大傳輸距離。

例如：頻率升高10倍，FSPL升高20dB；假設頻率升高后PA和LNA參數不變，收發均使用10×10的陣列天線，每個天線接1個PA/LNA，總共獲得60dB的鏈路增益，比低頻天線額外多出40dB的增益。這也是為什么在Ku頻段和Ka頻段使用5G毫米波，需要毫米波在衛星通信領域實現寬帶、遠距離傳輸。

二、二維高速電掃描，調節每個天線單元的信號相位控制波束方向，相控陣電掃描可以將各通道信號相干疊加，同時實現空分復用。為了實現高速電掃描，相控陣是唯一的手段。


全面實現自主可控

天銳星通的毫米波相控陣天線測試實驗室內，工作人員正在操作電腦，對相控陣天線進行測試。

“對這樣一臺數千通道的相控陣天線，常規的測試方法需要半個月左右，我們通過七八年的算法優化，不僅測得準，測試時間也縮短到一個小時以內。”公司總經理張成軍表示，今年年底，實驗室將實現自動化改造，大大提高人員效率，同時更節省時間。

隨著5G毫米波通信和寬帶低軌衛星通信的迅速崛起，毫米波相控陣天線開始了前所未有的發展。然而，毫米波的無線傳輸距離短，價格昂貴是制約其應用的短板，在提高性能的同時大幅度地降低成本便是解決問題的核心關鍵。

“毫米波相控陣技術的發展一直以來受核心芯片、封裝和制板工藝的限制，經過6年的技術探索與創新，我們與國家網絡通信與安全紫金山實驗室以及深南電路股份有限公司合作，研制出CMOS毫米波全集成4通道、16通道相控陣芯片，封裝集成了1024通道天線單元的毫米波大規模有源天線陣列。”在芯片測試實驗室內，張成軍直言這一路走來不容易。

芯片封裝，通俗點來說就是給芯片加上一個塑料殼，實際上起著安放、固定、密封、保護芯片和增強點熱性能的作用，也是溝通芯片內部世界與外部電路的橋梁。做計劃時，研發團隊覺得很簡單，計劃1個月、預算100萬元左右完成，然而幾家全球領先的封裝企業在毫米波相控陣芯片的封裝上都沒有經驗，企業最終投入超過1000萬元，用了兩年時間才算解決了封裝問題。

“高集成的毫米波相控陣天線PCB板制造，最開始的成品率也只有20%，經過四年多和深南電路的不斷嘗試，才實現技術突破。”張成軍說，不斷研發的過程中，也促進了毫米波相控陣整個產業鏈的發展和成熟。


實現大規模商業化

對于當前中國半導體產業來說，任何一個細分領域的突破，都將成為銘刻在國產替代上的深刻印跡，毫米波芯片作為當前5G核“芯”和寬帶低軌衛星通信核“芯”技術鏈當中的重要一環也不例外。

毫米波CMOS相控陣芯片完成3.0版本重大升級！意味著成都天銳星通科技有限公司這款芯片正式規模化生產。

“傳統的毫米波相控陣通常基于化合物半導體芯片加以實現，制作成本高昂，我們使用硅基CMOS工藝，把單通道芯片成本降低到千分之一。”張成軍表示，目前能提供商用CMOS工藝的5G毫米波相控陣射頻芯片的企業，全世界僅有5家，除了天銳星通外，其他4家分別是高通、恩智浦、ADI、Anokiwave，均為美國企業，但他們都還在改進中，沒有真正定型下來實現量產，且各家指標性能水平相當。

同時，除芯片外，公司探索出基于高密度混壓PCB工藝的大規模集成相控陣低成本解決方案，攻克了毫米波相控陣大批量生產的工藝問題和成本問題。

目前，公司將新研發出的毫米波相控陣天線在超大規模應用上，每通道售價定為1美元。張成軍說，在這個價格上，國際上已經很難有企業能夠競爭，“而我們還有可觀的利潤。”此外，研發團隊也推出了標準化可拼接產品，可將小規模的相控陣子陣靈活地拼接為用戶所需要的大規模陣列。“就像拼積木一樣，人人都可以拼。”