太赫兹通信:6G赛道上被低估的准黑马
去年逛MWC上海展,挤过满场花里胡哨的5G赋能广告牌,我在角落一个不起眼的小展台上,撞见了太赫兹通信的原型机。现场工程师拉着我做测试,一秒下完一部4K高清电影。惊掉我下巴。
没吹牛,这就是太赫兹通信的底气。
太赫兹通信频段频谱划分图
这么好的技术,为什么直到最近才起来?说穿了就是之前的技术撑不起来。以前做一个太赫兹收发器件,成本要几十万,功耗大得离谱,还做不大体积,根本没法用。最近十年,半导体工艺进步了,CMOS工艺能做太赫兹芯片了,成本才往下走。
商用化太赫兹通信收发信机样机
不过话说回来,瓶颈真的很扎眼,没那么容易跨过。第一个就是成本和良率。核心的太赫兹调制芯片,现在国内能做,但是良率还不到30%,一颗芯片的成本就要几千块,放到消费级产品根本没人买得起。
第二个是天生的物理缺陷。太赫兹的波长很短,衰减极快,还绕不开遮挡,只能做视距传输。一片树叶就能衰减十几个dB,一堵墙直接信号归零,雨天雾天衰减更是夸张,室外远距离传输根本没戏。
第三个是标准没落地。现在全球6G的标准还在讨论阶段,太赫兹的频段划分还没达成共识。欧美不少国家想把大部分太赫兹频段划给卫星通信,我们希望留一部分给地面蜂窝,这个博弈还得持续个三五年才出结果。
先落地的场景,根本不是手机上网
很多人被科普带歪了,觉得太赫兹就是给下一代手机用的,错得离谱。未来五到十年,太赫兹根本进不了消费级手机,最先落地的全是小众但刚需的行业场景。
第一个是短距高速涉密数据摆渡。很多涉密单位的机房,不能用WiFi,也不能随便拉光纤,两个机柜之间传大容量数据,以前要么用硬盘拷,要么走慢得要死的专用专线,用太赫兹就刚好,传输速率快,而且信号传不过十米,根本不会泄密,已经有不少单位在试点了。
第二个是数据中心机架互联。现在数据中心的机架之间都是光纤布线,扩容或者调整机架位置,重新布线成本极高,用太赫兹无线互联,不用布线,速率比光纤还快,改布局分分钟的事,国内一线互联网厂商已经在测试了。
第三个是星际链路。太空没有大气,也没有遮挡,太赫兹的衰减问题根本不存在,而且带宽大,器件体积小,刚好适合卫星之间的互联,未来低轨星座要做星间高速传输,太赫兹是最优解之一。
至于风险?其实现在大家最关心的健康问题,目前来看低功率太赫兹通信对人体没什么影响,但是长期暴露的影响还没有足够的研究数据,这个得慢慢跟进。还有频谱协调的问题,很多天文观测本来就在用太赫兹频段,不能为了通信把天文的路堵了,这个需要慢慢平衡。
未来三到五年,太赫兹通信会走到哪?我个人判断,不会看到什么面向消费者的产品,也不会有什么大规模的组网。但是细分场景的小批量商用会陆续出来,核心器件的成本会再砍一半,产业链会跑出几家营收过亿的核心器件厂商,6G标准里会定下太赫兹的基本框架。
资本现在动不动就喊万亿市场,太夸张了。技术成熟度摆在这里,急不来。但是话说回来,这条赛道真的没人敢错过。6G的竞争,本质上就是频谱和核心器件的竞争,太赫兹就是手里最重要的一张牌。你不布局,等别人把标准定完了,把器件专利占完了,再追就晚了。对吧?
为什么是太赫兹?它到底解决什么问题
很多人对太赫兹的印象还停留在安检成像,其实通信才是它未来最大的想象空间。从频谱划分来看,太赫兹的频段是0.1-10THz,卡在微波和红外线之间,正好是目前还没怎么开发的空白频段。 这个频段最大的优势就是带宽够大。现在5G用的Sub-6GHz频段,单信道最大带宽也就100MHz,就算毫米波也才1GHz左右,太赫兹随便就能拿出几十GHz的连续带宽,轻松支撑1Tbps传输速率,比5G最快的速率还高100倍。 为什么现在突然火起来?5G已经摸到天花板了。要做全息投影、元宇宙、车路协同这些下一代应用,10Gbps的速率根本不够看,必须往更高频段抢资源。
太赫兹通信频段频谱划分图
这么好的技术,为什么直到最近才起来?说穿了就是之前的技术撑不起来。以前做一个太赫兹收发器件,成本要几十万,功耗大得离谱,还做不大体积,根本没法用。最近十年,半导体工艺进步了,CMOS工艺能做太赫兹芯片了,成本才往下走。
产业走到哪了?扎眼的瓶颈还没解决
说实话,现在全球的进展比很多人预想的快。国内清华、电科的团队,早就做出了百公里级的太赫兹传输试验,速率破Tbps。国外日本NTT、韩国三星都拿出了可移动的原型机,验证了高速移动场景下的连通性。 国内几家头部设备商,早在五年前就启动了太赫兹通信的预研,一批做核心芯片的初创公司也拿到了不少融资。已经有小批量的行业定制产品出来了。
商用化太赫兹通信收发信机样机
不过话说回来,瓶颈真的很扎眼,没那么容易跨过。第一个就是成本和良率。核心的太赫兹调制芯片,现在国内能做,但是良率还不到30%,一颗芯片的成本就要几千块,放到消费级产品根本没人买得起。
第二个是天生的物理缺陷。太赫兹的波长很短,衰减极快,还绕不开遮挡,只能做视距传输。一片树叶就能衰减十几个dB,一堵墙直接信号归零,雨天雾天衰减更是夸张,室外远距离传输根本没戏。
第三个是标准没落地。现在全球6G的标准还在讨论阶段,太赫兹的频段划分还没达成共识。欧美不少国家想把大部分太赫兹频段划给卫星通信,我们希望留一部分给地面蜂窝,这个博弈还得持续个三五年才出结果。
先落地的场景,根本不是手机上网
先落地的场景,根本不是手机上网
很多人被科普带歪了,觉得太赫兹就是给下一代手机用的,错得离谱。未来五到十年,太赫兹根本进不了消费级手机,最先落地的全是小众但刚需的行业场景。
第一个是短距高速涉密数据摆渡。很多涉密单位的机房,不能用WiFi,也不能随便拉光纤,两个机柜之间传大容量数据,以前要么用硬盘拷,要么走慢得要死的专用专线,用太赫兹就刚好,传输速率快,而且信号传不过十米,根本不会泄密,已经有不少单位在试点了。
第二个是数据中心机架互联。现在数据中心的机架之间都是光纤布线,扩容或者调整机架位置,重新布线成本极高,用太赫兹无线互联,不用布线,速率比光纤还快,改布局分分钟的事,国内一线互联网厂商已经在测试了。
第三个是星际链路。太空没有大气,也没有遮挡,太赫兹的衰减问题根本不存在,而且带宽大,器件体积小,刚好适合卫星之间的互联,未来低轨星座要做星间高速传输,太赫兹是最优解之一。
至于风险?其实现在大家最关心的健康问题,目前来看低功率太赫兹通信对人体没什么影响,但是长期暴露的影响还没有足够的研究数据,这个得慢慢跟进。还有频谱协调的问题,很多天文观测本来就在用太赫兹频段,不能为了通信把天文的路堵了,这个需要慢慢平衡。
未来三到五年,太赫兹通信会走到哪?我个人判断,不会看到什么面向消费者的产品,也不会有什么大规模的组网。但是细分场景的小批量商用会陆续出来,核心器件的成本会再砍一半,产业链会跑出几家营收过亿的核心器件厂商,6G标准里会定下太赫兹的基本框架。
资本现在动不动就喊万亿市场,太夸张了。技术成熟度摆在这里,急不来。但是话说回来,这条赛道真的没人敢错过。6G的竞争,本质上就是频谱和核心器件的竞争,太赫兹就是手里最重要的一张牌。你不布局,等别人把标准定完了,把器件专利占完了,再追就晚了。对吧?