オールCMOSの300 GHz帯フェーズドアレイ送信機を開発 －100 Gbps超のデータ速度を達成、6G無線機の実現へ大きく前進－

図2. 作成した300 GHz帯送信機ICのチップ写真


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図3. フェーズドアレイ送信機の基板構成


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図4. フェーズドアレイ送信機の写真（チップ実装部）

　開発した送信機の性能評価のために、オンチップアンテナを除いた1系統の送信回路の送信レートを高周波プローブにより測定したところ、16QAM（用語6）変調時に108 Gbps、32QAM（用語7）変調時に95 Gbpsとなり、100 Gbpsを超える送信レートが確認できた。また、50 cmの距離での4系統の送信回路によるアンテナビームパターンは、120°の角度掃引において設計値と非常によく一致し、フェーズドアレイ動作が可能であることが確認できた。

●社会的インパクト
　本研究で開発されたテラヘルツ帯フェーズドアレイ送信機はアンテナを含め全てCMOS集積回路で実現している。安価で量産性に優れたCMOSプロセスで300 GHz帯の送信機を世界で初めて実現できたことで、同周波数帯を用いた6G高速無線機の実現に大きく貢献することが期待できる。

●今後の展開
　今後は本研究をさらに進め、より多くの送信回路を集積化したより大規模なフェーズドアレイ送信機の開発を目指す。そうした送信機によって、さらに長距離での超高速無線通信が可能となり、300 GHz帯の基地局等への展開を通して、6G高速無線システムの普及に貢献することができる。

＜用語解説＞
1　テラヘルツ帯：
5Gなどで用いられるミリ波帯より高い、300 GHzから3,000 GHz（3 THz）の周波数帯。テラヘルツ帯を用いる通信規格としてはIEEE802.15.3dが知られている。IEEE802.15.3dでは252-325 GHzの周波数帯を用いるため、252-300 GHzの周波数帯も含めて広義にテラヘルツ帯と呼ばれることが多い。

2　フェーズドアレイ：
複数のアンテナへ位相差をつけた信号を給電する技術。ビームステアリングの実現に利用される。