Qorvo的全面布局：在射頻、BMS和壓感交互領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)差異化領(lǐng)先

提起Qorvo，我們總會第一時間想到其深厚的射頻技術(shù)底蘊。早年間的RF Micro Devices (RFMD) 和TriQuint Semiconductor兩家公司透過一系列技術(shù)創(chuàng)新，帶動了太空探測和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。而在2015年，當(dāng)兩家合并為Qorvo之后，更是集雙方之所長，一舉奠定了Qorvo射頻老大的這一江湖地位。

然而，今日的Qorvo已經(jīng)不僅局限在射頻技術(shù)領(lǐng)域，而是在電源、模擬、傳感等領(lǐng)域全面布局。尤其是在Wi-Fi、SiC、電機控制、BMS和壓感等領(lǐng)域，其產(chǎn)品相比競品有著差異化的領(lǐng)先技術(shù)參數(shù)，并且提供了完整的軟硬件解決方案，從而備受客戶青睞。對其品牌宣傳語進行解讀，“All around you”已經(jīng)不僅僅是指的射頻無線連接技術(shù)無處不在，而是更宏觀在應(yīng)用的層面上，Qorvo的產(chǎn)品已經(jīng)嵌入到了我們生活的方方面面。

近日，Qorvo在北京舉辦以“春光作序，萬物更‘芯’”為主題的媒體活動，我們也有幸參與，了解到了在射頻、BMS和壓感交互領(lǐng)域的群面產(chǎn)品布局和獨特產(chǎn)品優(yōu)勢。

非線性FEM+DPD方案，應(yīng)對Wi-Fi 7新挑戰(zhàn)

Wi-Fi 7（802.11be）是最新的無線網(wǎng)絡(luò)標準，相比于Wi-Fi 6（802.11ax），它在速度、容量、延遲和效率方面都有顯著的提升。首先最亮眼的數(shù)據(jù)是Wi-Fi 7預(yù)計能提供的最高速率達到30 Gbps，比Wi-Fi 6的最高速率9.6 Gbps高出許多。而如此巨大的躍進背后，離不開Wi-Fi 7的多項創(chuàng)新。

首先是直接將頻道帶寬翻倍，達到了320MHz；其次是新增了6 GHz頻段，從而實現(xiàn)了2.4 GHz、5 GHz和6 GHz三個頻段的同時運作。而通過多鏈接操作（MLO），Wi-Fi 7有效地降低了高密度網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的網(wǎng)絡(luò)延遲；而多用戶多輸入多輸出（MU-MIMO）技術(shù)和正交頻分復(fù)用接入（OFDMA）技術(shù)的演進，允許同時服務(wù)更多的用戶和設(shè)備，同時減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)臎_突和延遲。

但同時我們需要關(guān)注到，隨著諸多的創(chuàng)新加持，讓W(xué)i-Fi 7的設(shè)備開發(fā)面臨了全新的挑戰(zhàn)。同時，隨著真正的3頻的架構(gòu)的到來，這也意味著Wi-Fi 7的AP需要多增一組發(fā)射系統(tǒng)，因此整體成本也會增加。

MLO要求設(shè)備能夠同時管理多個頻段的數(shù)據(jù)傳輸。這需要開發(fā)者設(shè)計和實現(xiàn)復(fù)雜的軟件和固件算法來有效地調(diào)度和優(yōu)化數(shù)據(jù)流，以確保所有頻段的協(xié)調(diào)運作并最大化數(shù)據(jù)吞吐量。同時，由于涉及到多個頻段的同時工作，測試和調(diào)試MLO功能的設(shè)備將比單頻操作的設(shè)備更加困難。開發(fā)者需要確保設(shè)備在所有支持的頻段上都能穩(wěn)定可靠地運作，這可能需要更復(fù)雜的測試設(shè)備和更長的測試周期。

而QAM級別的提高則直接讓調(diào)制符號點之間的間隔更小，這意味著調(diào)制和解調(diào)過程中需要處理的信號復(fù)雜度也隨之增加。這要求設(shè)備的信號處理器必須有足夠的處理能力和算法來精確地區(qū)分更密集的符號點；同時設(shè)備需要更高效的錯誤更正和信號增強技術(shù)來確保數(shù)據(jù)的準確傳輸。為了支持高階QAM，無線設(shè)備的射頻（RF）和模擬部件也需要有更高的精度和性能。

據(jù)Qorvo亞太區(qū)無線連接事業(yè)部高級行銷經(jīng)理Jeff Lin（林健富）介紹，Wi-Fi 7設(shè)備的開發(fā)，在射頻器件、PA與濾波器部分都需要注意。Wi-Fi7要求的頻寬是非常嚴格的，怎么讓射頻器件能夠有更好的容錯率、EVM更好、能夠在傳輸過程中更穩(wěn)定？這就需要一些新的技術(shù)。

Qorvo提供了符合Wi-Fi 7 規(guī)范的線性前端射頻模塊（FEM）器件、非線性FEM與涵蓋整個 5GHz（UNII1-3）與 6GHz（UNII5-8）的「體聲波」（BAW）濾波器。

其中最值得關(guān)注的是非線性FEM的方案。據(jù)悉，在PA方面非線性PA有著比傳統(tǒng)線性PA更好的功耗表現(xiàn)。根據(jù)實測結(jié)果，非線性比線性PA可以省25%到30%的功耗。但非線性PA必須要搭配DPD來使用，同時也需要算法和軟件的配合支持。而Qorvo作為射頻領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，也提供了全面的FEM+DPD解決方案。據(jù) Jeff Lin（林健富）介紹：“Qorvo的非線性（Non-Linear）FEM+DPD 的方案，不僅很好地解決了 EVM 的問題，還在功率效率上實現(xiàn)了很大的提升，例如使用 Qorvo 的非線性 FEMs 的三頻 12 流路由器，預(yù)計可以節(jié)省大約 6 瓦（～6W）的功率?！?

單芯片BMS串?dāng)?shù)提升，帶來高效管理和設(shè)計簡化

近年來在馬達驅(qū)動市場上有一個顯著的趨勢：從傳統(tǒng)的交流電機和燃油機向更先進的電機系統(tǒng)——如直流無刷電機（BLDC）和永磁同步電機（PMSM）等逐步轉(zhuǎn)變。馬達驅(qū)動產(chǎn)品已從最初的5-24V低壓產(chǎn)品逐步發(fā)展到可以支持60V、90V甚至更高電壓的平臺。這種轉(zhuǎn)變也帶來了電機供電方案的變化，例如，從原有的燃油機或交流電驅(qū)動逐漸向電池供電過渡。典型的例子包括吹風(fēng)機和吸塵器等日常用品，它們正在從傳統(tǒng)的220V交流電逐步轉(zhuǎn)向電池供電的產(chǎn)品。

這一趨勢為芯片廠商提供了新的商機。在消費品、工業(yè)和汽車領(lǐng)域，可以看到電池組越來越頻繁的使用，這帶來了電池管理系統(tǒng)（BMS）芯片的廣闊市場前景。

Qorvo在電機控制和BMS方面均有創(chuàng)新的產(chǎn)品解決方案，同時還提供了SiC FET和模組等。在SiC方面，Qorvo的產(chǎn)品以極低的Rds（on）而聞名，而在電機控制和BMS方面，以高集成度的單芯片解決方案著稱。

據(jù)Qorvo資深客戶經(jīng)理張亦弛介紹，2013年Qorvo推出了第一款內(nèi)置M0內(nèi)核的智能馬達控制IC；2015年將馬達驅(qū)動產(chǎn)品擴展到40V、70V以及600V電壓平臺；2017年又根據(jù)客戶的需求加入了160V產(chǎn)品；2018年將內(nèi)部集成的MCU內(nèi)核升級到了M4；在2021年完成了從40V、70V、160V、600V全線的馬達驅(qū)動產(chǎn)品布局，累計推出了超過30款產(chǎn)品。

而隨后在2023年，Qorvo的第一款BMS產(chǎn)品（PAC22140/PAC25140）正式發(fā)布。該芯片同樣延續(xù)了在電機驅(qū)動產(chǎn)品上的高集成度的特色，在單芯片中集成了AFE+MCU，可以同時實現(xiàn)20路的電芯平衡，一經(jīng)發(fā)布就引發(fā)了業(yè)界的關(guān)注。

從需求角度出發(fā)，一款好的BMS芯片需要實現(xiàn)充放電開關(guān)、電量監(jiān)控和計算、電芯平衡、短路保護和過充過放保護等功能，而在這些功能實現(xiàn)的同時，BMS也要盡可能減少自身的功率消耗。這一系列的功能，離不開高邊驅(qū)動、比較器、放大器、多路選通器等數(shù)模混合電路的參與，而Qorvo將其全部電路設(shè)計好，集成在了BMS中。

據(jù)張亦弛介紹，PAC22140/PAC25140內(nèi)部集成了最高輸入為145V的Buck電路，以及5V和3.5V的LDO，所以客戶在電源設(shè)計這塊完全不需要考慮設(shè)計和選型問題，直接布設(shè)外圍的電阻、電容和電感相關(guān)的被動元件，就可以完成電源設(shè)計?！靶酒瑑?nèi)部會自行進行管理電源，比如MCU的供電、模擬前端的供電、包括電芯的高邊驅(qū)動都集中了進去。高邊驅(qū)動外圍設(shè)計已經(jīng)簡化到只有兩個MOS管，一個管理充電，一個管理放電，對于客戶項目來說也已經(jīng)是非常簡單的設(shè)計了?！?

PAC22140/PAC25140的另一大特色在于單芯片實現(xiàn)了20串的電芯管理，這也是業(yè)界首顆單芯片20串BMS。一顆BMS能夠管理的串?dāng)?shù)越多，也就意味著BOM成本的降低，同時對于客戶開發(fā)成本的降低。通過單顆芯片就覆蓋客戶不同電壓完整的應(yīng)用需求，既可以支持在48V電壓上的應(yīng)用，也可以支持60V或者72V產(chǎn)品上的應(yīng)用。因此客戶在不同電壓平臺的設(shè)備上，可以實現(xiàn)兼容的BMS設(shè)計，從而大大減少了設(shè)計成本。

“對Qorvo的BMS做一個總結(jié)的話，有幾大優(yōu)勢?！睆堃喑诳偨Y(jié)到，“第一是高集成度，我們二合一的芯片可以做到更小的體積和更簡潔的設(shè)計。第二，在二合一的基礎(chǔ)上極大縮短客戶開發(fā)的周期，減少客戶開發(fā)時的effort，第三，相對于分立的方案來說可以提供更好的成本。第四，單顆芯片方案對整個系統(tǒng)可靠性提升是有幫助的，可以想像利用3顆或者4顆或者更多芯片來完成BMS完成系統(tǒng)設(shè)計的時候，只要任何一顆發(fā)生失效，就會導(dǎo)致整個系統(tǒng)出現(xiàn)問題。但是對于單芯片方案，只要這顆芯片有足夠低的失效率，整個系統(tǒng)就可以保證極高的可靠性。”

傳感器融合，打造無處不在的交互新體驗

壓感交互技術(shù)近年來在多個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用和快速的發(fā)展。隨著智能設(shè)備的普及，壓感技術(shù)因其提供更豐富的用戶體驗和更高的操作精確性而變得日益重要。尤其是在汽車行業(yè)中，壓感交互技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)展現(xiàn)出顯著的增長和創(chuàng)新趨勢。隨著智能汽車和自動駕駛技術(shù)的發(fā)展，壓感交互正成為提高車輛操作安全性和乘坐舒適性的關(guān)鍵技術(shù)之一。

壓感交互主要依賴于壓力傳感器來捕捉用戶對設(shè)備的觸壓力度，從而執(zhí)行相應(yīng)的功能或提供反饋。這種交互方式不僅能增強設(shè)備的用戶界面，還可以創(chuàng)造更直觀的用戶操作體驗。例如，在智能手機上，壓感技術(shù)可用于實現(xiàn)快速訪問應(yīng)用程序或功能，增加游戲的互動性，甚至改善文字輸入的效率。

目前，壓感技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于汽車內(nèi)部的用戶界面中，如觸控屏幕和按鈕。這些壓感觸控界面能夠提供更為精確和響應(yīng)靈敏的用戶體驗，使駕駛者能夠在不分神的情況下調(diào)整車內(nèi)設(shè)置，如空調(diào)、娛樂系統(tǒng)等。通過感應(yīng)駕駛者的觸壓力度，系統(tǒng)可以更精確地執(zhí)行命令，從而減少操作錯誤并提升操作便利性。

雖然不像射頻業(yè)務(wù)那么為人熟知，但Qorvo其實在壓感交互領(lǐng)域其實也頗有建樹。其“Sensor Fusion”系列產(chǎn)品中有二合一的集成方案，將MEMS和CMOS工藝集成在一個芯片中，并通過內(nèi)部集成算法提供了完整的交互方案。

據(jù)悉，在Qorvo的Sensor Fusion產(chǎn)品中，其中傳感部分是采用了MEMS工藝，能夠把外部施加的力轉(zhuǎn)換為電信號；電信號進入到CMOS工藝的ASIC中，進行濾波、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換等系列的處理；透過Qorvo提供的算法進行計算處理之后，就能夠給到用戶最終的一個量化的力度信號值。

Qorvo資深客戶經(jīng)理Renado Lei（雷益民）表示，Qorvo的Sensor Fusio產(chǎn)品有三大特點。一是靈敏度非常高，超過100個單位Gauge factor（應(yīng)變系數(shù)）；二是體積非常小，可以輕松適用于可穿戴等體積受限的設(shè)備中；三是極低功耗，工作狀態(tài)最低僅為1微安，適用于電池供電設(shè)備。

此外，與其他的芯片產(chǎn)品不同，壓力傳感器是跨學(xué)科的產(chǎn)品，涉及到了結(jié)構(gòu)和電子兩個方面。在結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計和技術(shù)路線選擇，也決定了后續(xù)的電子電路設(shè)計、算法選擇，更會關(guān)系到最終的產(chǎn)品效果。Qorvo的Sensor Fusion提供了兩種不同結(jié)構(gòu)堆疊方式的產(chǎn)品，分別是MEMS Force和ForceGauge。

MEMS Force 采用直壓式堆疊方式，其中Sensor芯片通過硅膠等結(jié)構(gòu)材料直接接觸表面。當(dāng)用戶操作這個表面時，作用力直接傳導(dǎo)至Sensor芯片，芯片隨即將微小力轉(zhuǎn)化為電信號。之后，這一信號通過模擬前端（AFE）芯片進行處理，并傳送至上位機。Force Gauge系列，其工作原理略有不同，是通過PCB形變來傳遞力度信息。表面接收到的輕微力量會使PCB板輕微變形，從而產(chǎn)生可量化的力度信號。由于該系列的靈敏度較高，對變形量的要求相對較低，納米到微米級的形變便足以產(chǎn)生所需信號。

雷益民表示，不論客戶是采用了何種設(shè)計，Qorvo總部都有專門的結(jié)構(gòu)工程師協(xié)助客戶實現(xiàn)力的有效傳輸。根據(jù)客戶的使用場景、包括結(jié)構(gòu)、材料的不同，Qorvo會推薦不同結(jié)構(gòu)的堆疊方式、包括不同的傳感器系列，幫助客戶在最終設(shè)計中達到比較好的力信號捕捉和量化。

在實際應(yīng)用方面，Qorvo的Sensor Fusion已經(jīng)廣泛應(yīng)用于智能手機、AR/VR、汽車／兩輪車／u-Mobility、可穿戴設(shè)備以及智能家居等多個領(lǐng)域。隨著智駕汽車的普及，很多高級車上才有的觸控交互功能正在不斷下放，而這預(yù)計也將會帶來壓感芯片帶來更廣闊的應(yīng)用前景。

結(jié)語

從無處不在的射頻技術(shù)到為無處不在的應(yīng)用賦能，Qorvo憑借廣泛的產(chǎn)品矩陣和差異化的技術(shù)優(yōu)勢，正在滿足市場對高功率、高能效、高性能系統(tǒng)的應(yīng)用需求。