HOT | 关于6G！关于太赫兹！

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6G：第六代移动通信技术 

传输能力比5G提升100倍，微秒级网络延迟

理论网速：1TB/S，传输频段进入 " 太赫兹 " 领域

将在经济和军事等领域产生革命性影响

全球多国加紧技术研发布局

成为下一个兵家必争之地

※ 2018年4月，芬兰奥卢大学与诺基亚公司和芬兰国家技术研究中心合作6G研发项目，该项目共获得2.5亿欧元资助；2019年9月，芬兰奥卢大学6G旗舰研究计划发布全球首个6G白皮书，该白皮书基于70位专家的观点系统性地介绍了6G技术趋势。白皮书介绍，6G网络会在2030年左右问世，其愿景就是泛在无线智能。

※ 2019年11月，日本宣布了一个20亿美元的科技研发刺激项目，其中包括6G开发；韩国三星与LG电子公司也都在2019年设立了6G研究中心。

※ 2019年11月3日，中国宣布成立国家6G技术研发推进工作组和总体专家组，标志着我国6G技术研发工作正式启动。

华为创始人兼总裁任正非2020年3月份在接受采访时提到，华为一直在做6G，与5G同步，但6G在理论上还未突破，因此被人类使用应该在十年后。去年9月，他曾透露，华为对6G研究领先世界。

中兴通讯高级副总裁王翔9月5日在服贸会 "5G 新兴服务贸易发展论坛 " 上表示，预研团队已经开始进行 6G 的研究，正在紧锣密鼓地攻关 6G 各种原型关键技术。中兴通讯方面认为，如果说 5G 是万物互联，6G 则将加上一个 " 智 " 字，即智联万物。在 6G 时代，包括陆地、海洋和太空，各种设备都能实现智慧高效与更加便捷的连接和应用。

※ 2020年7月14日，韩国三星电子发布《下一代超连接体验》6G白皮书，预计6G标准的完成和最早的商业化可能在2028年实现，大规模商业化可能在2030年左右实现。

6G、5G关键性能需求的比较。（来源：三星白皮书）

8月12日，LG电子表示将开启6G研发，将会携手韩国标准科学研究院与韩国科学技术研究院，共同攻克6G难题。早在2019年1月份，LG-韩国科学技术研究院6G研究中心便已经设立，如今其正在进行诸多6G核心技术的开发工作，譬如太赫兹无线收发技术。

6G关键技术：太赫兹

全球太赫兹技术“赛跑”

太赫兹是频率单位，指10的12次方赫兹

※ 2018年，全球知名市场研究公司 Transparency Market Research 的研究报告显示，预计2023年全球太赫兹组件和系统市场将达4.15亿美元。

※ 2019年3月19日，美国联邦通信委员会(FCC)决定开放面向未来6G网络服务的“太赫兹”频谱，用于创新者开展6G技术试验。据悉，首批放出的 6G 实验频谱范围在 95GHz 到 3THz 之间。其有望为数据密集型应用提供超高速的网络接入，如超高分辨率成像和传感应用。

※ 近日，浙江湖州的青年学者张柏乐的博士后杨怡豪，带领新加坡南洋理工大学联合日本大阪大学的科学家们，采用光子拓扑绝缘体概念，成功研发出太赫兹无线芯片，攻克难关，迎来6G技术的重大突破。本次NTU太赫兹芯片的诞生，标志着人类在太赫兹光谱区域，首次实现光子拓扑绝缘体。这意味着更多的光子拓扑绝缘体太赫兹，将可以互连集成到无线通信设备中。

用三角孔来实现 “拓扑保护”（来源：Nature Photonics ）

※ 2020年1月，日本政府成立6G技术研究会，不断投入大量人力和财力，试图在全球6G争夺战中抢占先机。

※ 2020年6月18日，《中国联通太赫兹通信技术白皮书》正式发布。

※ 美国贝尔实验室、德国弗劳恩霍夫应用固体物理研究所、加拿大多伦多大学、法国微电子与纳米研究院等，均已投入巨大精力研究太赫兹技术。

除了用来通信，太赫兹技术还能做什么？

在空间通信方面，太赫兹波可以作为高速宽带的通信载体。太赫兹波通信具有极高的方向性和穿透能力，因此适用于恶劣环境下的短距离保密通讯，也适用于高带宽需求的卫星通信领域。国际通讯联盟已经指定0.12和0.22THz两个频段分别用于下一代地面无线通信与卫星间通信。

太赫兹通信系统

作为6G的关键技术之一的太赫兹技术，除了通信外，太赫兹成像技术和太赫兹波谱技术也是太赫兹应用的两个主要方向。

在安全检测方面，太赫兹波对很多非极性物质有很强的穿透能力，可以进行远距离探测和高分辨率的成像。它不仅能探测到金属，人体携带的非金属、胶体、粉末、陶瓷、液体等危险物品都能被系统识别，在军事侦察、可疑危险品、有毒有害物品检测等方面提供技术保证。

在无损检测方面，太赫兹波的光子能量很低，不会损伤被检测样品；能够有效穿透涂层与复合材料，实现对样品涂层厚度和样品内部的检测；太赫兹波脉冲很短，通过脉冲时间采集，能够精确获得涂层厚度变化、涂层材料成分、脱层等厚度信息。快速太赫兹时域光谱系统系统采用飞行时间测量法，图像的纵向分辨率可达十几微米，在涂层厚度测量方面有着广泛的应用。

在生物医学方面，太赫兹的频段能够直接探测到生物分子的信息，这是其他电磁波段无法无法比拟的。因此可以对食品中的地沟油、蔬菜水果中的农药、奶粉中的三聚氰胺等进行检测。

由于太赫兹波很容易被水分子或氧气分子等极性物质吸收，所以该辐射不会穿透人体的皮肤，对人体是很安全的。同时水和其他组织对太赫兹波具有不同的吸收率，因此它可广泛应用于对人体局部成像和疾病的医疗诊断上，比如对于皮肤癌和乳腺癌等的检测。

在雷达方面，因为太赫兹的波长很短，大约在30um—3mm的范围内，远小于微波与毫米波的波长，能达到更高的精度，而且穿透力远远强于激光雷达。另外，雷达是靠接收物体的反射信号来进行探测的，所以一旦物体表面对雷达波进行吸收或者散射，雷达就探测不到该物体。太赫兹拥有非常宽的带宽，它能更有效地监测到更多的物体，未来或许可以用于无人驾驶汽车等领域。

看上去，愿景似乎还过于遥远。但对6G和太赫兹技术的研究来说，现在已经是出发的时刻；这需要全世界无数企业和科技机构共同协作，在理论科学、材料科学、信息工程学等多个基础学科的共同努力，才能不断突破一个又一个曾经看似永远无法逾越的物理极限与工艺极限。让我们拭目以待！

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