Imec在IEEE ISSCC 2024上展示低功耗、高抗干扰的UWB接收器芯片

在最近召开的IEEE国际固态电路会议(IEEE ISSCC 2024)上，imec成功展示了其最新研发的低功耗超宽带(UWB)接收器芯片。该芯片的一大亮点在于其对Wi-Fi和5G以上信号的干扰抵抗能力，比当前最先进的UWB设备提高了足足10倍。这一突破性的技术进展对于推动下一代UWB应用的开发和部署至关重要，尤其是在对安全性要求日益增高的今天。

想象一下，在汽车行业中，儿童存在检测系统的可靠性和可用性对于保障乘客安全至关重要；或者在制造环境中，UWB的精确定位功能可以确保在机器人手臂、AGV和其他自动化机械附近操作的人类工人的安全。这些应用场景都要求UWB技术具备极高的可靠性和抗干扰能力。

然而，随着无线通信技术的飞速发展，分配给UWB通信的频谱（通常跨越6至10 GHz频率范围）将面临来自其他无线技术的日益激烈的竞争。例如，最近获批的Wi-Fi 6e技术便可在5.925至7.125 GHz频段运行，而5G技术也正在向6 GHz频段以上扩展。这使得UWB技术在与其他无线技术共存时面临着巨大的挑战。

为了应对这一挑战，imec研发了新型脉冲无线电(IR) UWB接收器芯片。这款采用22 nm FDSOI工艺实现的芯片具有0.32 mm²的有效面积，是避免UWB与其他无线信号之间干扰的开创性解决方案。接收器具备-13 dBm的阻塞恢复能力和7.6 mW的功耗，展现出了卓越的性能。

为了增强接收器的抗干扰能力，imec创新地将变压器耦合带通滤波器集成到UWB低噪声放大器前端的互补共栅极中。这一设计使得接收器在面对Wi-Fi和5G以上干扰时，恢复能力提高了10倍。此外，通过多项电路设计优化，接收器在实现出色抗干扰能力的同时，保持了极低的功耗。

与当前IEEE 802.15.4a/z兼容的UWB设备相比，imec的接收器在相同功耗下的运行时间延长了10倍，是迄今研究论文中描述的两倍。这一效率的提升得益于imec在减少互调失真方面的专利实施，显著提高了接收器在低功耗和低电源设计下的鲁棒性。

imec无线传感项目总监Christian Bachmann表示：“为了促进我们的UWB接收器的应用落地，我们不仅使其符合现有的IEEE 802.15.4z标准，还准备支持即将推出的IEEE.802.15.4ab标准。我们相信，这项研究以及在高影响力工业生态系统中的基础合作，是使未来无线技术能够在各种用例中无缝共存的关键步骤。”

目前，imec正通过研发合作伙伴关系和IP许可与整个UWB生态系统的工业合作伙伴紧密合作。展望未来，imec将继续致力于保持在UWB创新的前沿，并热情邀请更多企业加入其UWB研发计划和广泛的合作伙伴网络。这一举措有望为下一代UWB应用的发展注入新的活力，推动无线通信技术的持续进步。