5 Minuten
Chinas All-Frequenz‑Chip verspricht, 6G‑Hardware neu zu gestalten
China hat einen Prototyp vorgestellt, den Forschende als weltweit ersten 'all-frequency' Radiofrequenz-(RF)-Front-End-Chip für kommende 6G-Geräte bezeichnen. Entwickelt, um das gesamte Verbraucherspektrum von Sub-GHz-Bändern über mmWave bis in den Terahertz-Bereich abzudecken, erreicht die daumennagelgroße Komponente Berichten zufolge Einzelkanal-Datenraten von über 100 Gbit/s und schaltet zwischen Bändern in Mikrosekunden. Wenn die Technologie kommerzialisiert wird, könnte sie den Übergang zu 6G beschleunigen und neue Klassen kompakter, energieeffizienter Geräte sowie KI-gesteuerter Netzwerke ermöglichen.
Warum das für 6G-Entwicklung und Standards wichtig ist
Die Arbeit an 6G, in der Branche oft als IMT-2030 bezeichnet, läuft bereits in Standardisierungsgremien wie der Internationalen Fernmeldeunion (ITU-R) und 3GPP. Da mit einer Skalierung von 6G-Einführungen in wichtigen Märkten um das Jahr 2030 gerechnet wird, sind Hardware-Innovationen, die den Mehrbandbetrieb vereinfachen und die Spektraleffizienz erhöhen, entscheidend. Ein RF-Front-End, das 0.5 GHz bis 115 GHz in einer Komponente abdeckt, reduziert die Komplexität für Gerätehersteller und kann die Markteinführung von Smartphones bis hin zu Basisstationen, Drohnen und Edge-Geräten beschleunigen.
Hauptmerkmale des neuen Chips
- All-Frequency-Unterstützung: Konzipiert für den Betrieb über das Verbraucherspektrum, von tiefen Sub-6 GHz-Bändern bis zu mmWave- und Terahertz-Frequenzen.
- Kompakte Bauform: Der aktive Bereich misst etwa 11 mm mal 1,7 mm und ist klein genug für kompakte Module und mobile Geräte.
- Ultra-schnelles Abstimmen: Frequenzwechselzeiten sollen unter 180 Mikrosekunden liegen, was nahezu sofortige Übergaben zwischen Bändern und Umgebungen ermöglicht.
- Hohe Einzelkanal-Durchsatzraten: Nachgewiesene Raten übersteigen 100 Gbit/s pro Kanal, Größenordnungen über typischen Consumer-5G-Spitzen.
- Adaptive Kanalauswahl: Eingebaute Fähigkeit, bei blockierten oder überlasteten Frequenzen einen verfügbaren bzw. 'freien' Kanal zu identifizieren.
Technischer Kontext: Was hat mehrere Radios ersetzt?
Heutige Smartphones und Basisstationen nutzen oft mehrere separate RF-Komponenten—Transceiver, Leistungsverstärker und Antennenmodule—die jeweils für ein bestimmtes Band (niedrig, mittel, mmWave) optimiert sind. Dieser Prototyp integriert Programmierbarkeit und dynamische Frequenzanpassung in eine einzige, multifunktionale Komponente, verkleinert die RF-Kette und verbessert die Energieeffizienz, ohne die Leistung zu beeinträchtigen.
Vergleiche und Marktrelevanz
Aktuelle Spitzen-Downloadraten des Consumer-5G liegen in vielen wohlhabenden Ländern unter idealen Bedingungen bei rund 1 Gbit/s; im ländlichen Durchschnitt können die Geschwindigkeiten nur einige zehn Megabit pro Sekunde betragen. Im Vergleich dazu würde ein einzelner 100+ Gbit/s-Kanal dieses Chips Erlebnisse wie nahezu sofortige 50-GB‑8K-Film-Downloads und extrem hochwertige Cloud-Anwendungen ermöglichen. Für Mobilfunkanbieter und OEMs könnte eine integrierte RF-Lösung die Stückkosten (BOM) senken, RF-Zertifizierungen über Regionen vereinfachen und die Gerätegröße reduzieren.
Vorteile gegenüber heutigen RF‑Architekturen
- Verringerte Hardware-Komplexität: Ein Chip kann mehrere dedizierte RF-Module ersetzen.
- Kleinere Geräte-Footprints: Erlaubt kompaktere Smartphones, Wearables und Sensoren.
- Geringerer Energie- und Kühlbedarf: Das integrierte Design kann energieeffizienter sein als separate Hochleistungsverstärker für jedes Band.
- Nahtlose Mehrband-Performance: Schnelleres Abstimmen unterstützt flüssigere Übergänge zwischen ländlicher Low-Band-Abdeckung und städtischen mmWave-Hotspots.
Praktische Anwendungsfälle und frühe Einsatzgebiete
Der Prototyp zielt auf ein breites Spektrum von Verbraucher- und Industrieanwendungen. Zu den erwarteten frühen Anwendern gehören:
- Smartphones und Tablets, die durchgängig hohe Durchsatzraten in unterschiedlichen Funkzonen benötigen.
- Basisstationen und Small Cells, die flexible Spektrumnutzung und dynamische Bandzuweisung erfordern.
- Drohnen, Robotik und autonome Fahrzeuge, die in dicht besiedelten urbanen Umgebungen von latenzarmen, bandbreitenstarken Verbindungen profitieren.
- Enterprise-AR/VR und holografische Kollaborationstools sowie kritische Telemedizin wie ferngesteuerte chirurgische Assistenz mit ultra-niedriger Latenz über Terahertz-Verbindungen.
Roadmap: Vom Chip zum Ökosystem
Forschende sagen, der nächste Schritt sei die Entwicklung von Plug-and-Play‑Smart-Kommunikationsmodulen—USB‑Stick-große Einheiten, die in eine breite Palette von Geräten eingebettet werden sollen, von Handsets und Basisstationen bis hin zu Drohnen und IoT-Gateways. Über die Hardware hinaus erwarten die Entwickler, dass diese Komponente KI‑gesteuerte Funknetze katalysiert, die Verkehr dynamisch routen, Spektrumnutzung optimieren und sich selbst um Interferenzen herum heilen.
Herausforderungen
Die kommerzielle Einführung erfordert die Lösung von Fertigungs-Skalierungsfragen, regulatorischer Zertifizierung über nationale Spektrum-Regime, thermischem Management in mobilen Formfaktoren und der Integration mit bestehenden Modem- und Antennensubsystemen. Geopolitische Faktoren und Lieferkettenaspekte werden ebenfalls das Tempo der Einführung in verschiedenen Märkten beeinflussen.
Was das für den globalen 6G-Wettbewerb bedeutet
Unabhängig davon, ob sich dieser Prototyp als breit angenommene Standardkomponente oder als regionaler Vorteil durchsetzt, signalisiert er, dass die Forschung zur Vollspektrum-RF-Integration schnell voranschreitet. Für Netzbetreiber, Chipanbieter und Gerätehersteller könnte das Versprechen kompakter, energieeffizienter und ultrahochbandbreiter RF-Front-Ends dazu beitragen, kommerzielle 6G-Dienste früher zu ermöglichen und den Horizont für Anwendungen der nächsten Generation zu erweitern.
Quelle: phonearena
Kommentare