Wi-Fi無線設(shè)備通道數(shù)量的增加, Wi-Fi 6E/7的設(shè)計和性能優(yōu)化

業(yè)界領(lǐng)先的射頻前端模組(FEM)供應(yīng)商Qorvo的觀點認(rèn)為，用于Wi-Fi接入點的非線性FEM技術(shù)是正確實現(xiàn)三頻段Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7設(shè)計的關(guān)鍵;原因在于，新的非線性方法提高了功率放大器(PA)的效率，降低了功耗。Qorvo表示，這將帶來一系列優(yōu)勢;其新型非線性FEM元件也已準(zhǔn)備就緒，將于2024年批量投放市場。

迄今為止，線性放大一直是包括Wi-Fi前端模組(FEM)在內(nèi)射頻(RF)設(shè)計所追求的“圣杯”，即在RF信號到達(dá)Wi-Fi天線之前用于放大發(fā)射和接收RF信號(且失真最小)的集成電路。領(lǐng)先的FEM和RF元件供應(yīng)商Qorvo指出，目前，F(xiàn)EM的設(shè)計和應(yīng)用范式(方法)正在整個行業(yè)發(fā)生轉(zhuǎn)變。

這一切都是為了降低Wi-Fi設(shè)備的功耗和熱影響?！半S著Wi-Fi無線設(shè)備通道數(shù)量的增加，降低功耗變得越來越重要——例如在三頻段或四頻段Wi-Fi 6E或Wi-Fi 7設(shè)計中;同時，越來越小的外形尺寸也是大勢所趨。這意味著容納散熱器和風(fēng)扇等大型熱管理組件的空間更小，有時甚至沒有空間。”Qorvo高級市場經(jīng)理Jeremy Foland強調(diào)。

針對此類問題的解決方案是使用非線性FEM;因為與線性放大器相比，非線性FEM所需的電流更小，功耗可降低20-25%。為避免固有失真造成的信號衰減，該方案采用了DPD(數(shù)字預(yù)失真)技術(shù)。Jeremy Foland對此表示，加在客戶駐地設(shè)備(客戶端設(shè)備) (CPE) 中確實是一種全新的方法，Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7的時代即將開啟，全新的RF設(shè)計將廣泛采用這種方案。

“最先進(jìn)的Wi-Fi芯片組采用查表方法為非線性FEM提供預(yù)失真參數(shù)。通過這種方式，F(xiàn)EM可獲得快速校準(zhǔn)，而且該方案也幾乎不需要消耗任何處理器功耗——我們知道，處理器會進(jìn)一步增加功耗?！彼f，最終結(jié)果是，非線性FEM的性能幾乎與線性FEM相當(dāng)，但效率更高。大多數(shù)Wi-Fi芯片組供應(yīng)商都支持DPD的查表方法。

另一個非常理想的最終結(jié)果可能是降低成本，緣于Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7網(wǎng)關(guān)及接入點(AP)的機(jī)械要求和冷卻需求降低。此外，新方法還允許高性能多射頻企業(yè)級AP符合PoE(以太網(wǎng)供電)預(yù)算的嚴(yán)格限制。Qorvo指出，從環(huán)境可持續(xù)性和能源成本的角度來看，降低功耗也很關(guān)鍵。Jeremy Foland 說：“我們的愿景是實現(xiàn)零排放。”

自成立以來，芯百特已自主研發(fā)了近50款芯片，實現(xiàn)近20款芯片的量產(chǎn)，WiFi FEM、Small Cell、UWB定位等產(chǎn)品市場占有率處于國內(nèi)領(lǐng)先地位，部分產(chǎn)品性能達(dá)到國際領(lǐng)先水平。在WiFi6 FEM領(lǐng)域，芯百特研發(fā)了包括CB5755、CB5746、CB5310、CB5326、CB5331、CB5743、CB5747、CB5337等型號在內(nèi)的產(chǎn)品，布局日臻完善。其中，CB5755和CB5746兩款產(chǎn)品都是一個高度集成的5 GHz前端模塊(FEM)，包括一個5 GHZ單刀雙擲(SPDT)發(fā)射/接收(T/R)開關(guān)，一個帶有旁路的5 GHz低噪聲放大器(LNA)和一個5 GHz功率放大器(PA)。

從產(chǎn)品性能看，CB5755采用緊湊的16引腳3 x 3 mm基板(LGA)封裝，傳輸增益32dB，接收增益13dB，適用于高功率802.11ax應(yīng)用和系統(tǒng);CB5746采用緊湊的16引腳2.5 x 2.5 mm基板(LGA)封裝，傳輸增益28dB，接收增益13dB，適用于移動/便攜802.11ax 1024 QAM應(yīng)用和系統(tǒng)。

從應(yīng)用領(lǐng)域看，CB5755和CB5746可應(yīng)用于802.11ax機(jī)頂盒、網(wǎng)絡(luò)和個人計算機(jī)系統(tǒng);PC卡、PCMCIA卡、迷你卡、半迷你卡;支持WLAN的無線視頻系統(tǒng)。

目前，CB5755和CB5746已經(jīng)在阿爾法客戶進(jìn)行小批量導(dǎo)入，產(chǎn)品性能、產(chǎn)品一致性與國外競品相當(dāng)，而且功率高于國外競品。CB5755和CB5746優(yōu)異的性能指標(biāo)，為市場提供了更多選擇，進(jìn)一步提升了芯百特在WiFi6 FEM領(lǐng)域的市場競爭力，同時用“芯”為用戶創(chuàng)造了更大的價值。

乘風(fēng)起，后發(fā)優(yōu)勢搶跑WiFi 6賽道

乘風(fēng)起勢隨波逐浪，芯百特在WiFi 6賽道搶跑。

在芯片行業(yè)，技術(shù)迭代和產(chǎn)品升級是永恒的話題。技術(shù)每一次迭代就意味著新的機(jī)遇降臨，而機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存，但機(jī)會總是屬于有準(zhǔn)備的人。沒有前期的技術(shù)積累，很難抓住技術(shù)和產(chǎn)品升級的機(jī)會來賽道搶跑。

嚴(yán)愛民進(jìn)一步表示，盡管WiFi 6 FEM 產(chǎn)品立項滯后于市場相關(guān)產(chǎn)品，芯百特充分發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，在產(chǎn)品立項時指標(biāo)便高于市場產(chǎn)品;同時在其他競品沒有較大迭代的當(dāng)下，芯百特WiFi 6 FEM在性能上也有一定的領(lǐng)先優(yōu)勢。

通過內(nèi)部幾次迭代，芯百特WiFi6 FEM基本已經(jīng)做到了全國產(chǎn)化，搭配國內(nèi)WiFi6的 SoC芯片，實現(xiàn)了WiFi6模組的大批量量產(chǎn)，為后續(xù)新產(chǎn)品指標(biāo)立項更貼近市場的需求以及做出更具性價比的產(chǎn)品提供更好的助力。

在WiFi 6 FEM 時代，芯百特主要以中高功率的FEM為主，目前2.4G 頻段已經(jīng)量產(chǎn)出貨，5.8G頻段的也進(jìn)入小批量產(chǎn)階段。嚴(yán)愛民表示，未來WiFi6 FEM會往兩個方向，一是技術(shù)升級往WiFi7 FEM 方向升級，二是對于WiFi6 FEM的存量或增量市場，降成本仍然是主流的方向，在大部分玩家出局前，性價比仍然主導(dǎo)著未來市場的方向。

針對未來WiFi產(chǎn)品線路規(guī)劃，嚴(yán)愛民介紹，后續(xù)芯百特將持續(xù)在WiFi產(chǎn)品線投入，產(chǎn)品囊括WiFi 6和WiFi 7兩大類。針對不同的應(yīng)用需求，補充高功率，高效率，低成本，高可靠性等不同產(chǎn)品特性，以滿足特定場合需求。同時，芯百特也將針對模塊市場做定制化的產(chǎn)品設(shè)計服務(wù)以及高性能手機(jī)WiFi產(chǎn)品，來填補后續(xù)手機(jī)VR類應(yīng)用場景下的硬件需求。

匠心造，WiFi 6 FEM提質(zhì)突圍

WiFi6 FEM賽道擁擠，競爭激烈，成本敏感，已成為行業(yè)的共識。

WiFi FEM市場可以分為路由器市場和手機(jī)市場。嚴(yán)愛民指出，與國外WiFi 6 FEM相比，國內(nèi)WiFi 6 FEM在產(chǎn)品的形態(tài)種類方面還沒有國外的全，在產(chǎn)品的小型化方面也還有差距，比如：移動設(shè)備用的小尺寸WiFi 6 FEM基本來自國外廠商。而在路由器市場，國產(chǎn)FEM 的性能已直追國外的同類產(chǎn)品。

“隨著WiFi 6在移動設(shè)備的普及，手機(jī)端的WiFi 6 FEM也進(jìn)入了快速增長階段。據(jù)Yole預(yù)測，到2025年，中國WiFi FEM市場會到30億美元，未來市場國產(chǎn)替代的上漲空間廣闊?！?

具體來看，當(dāng)前WiFi 6 FEM的設(shè)計仍面臨諸多挑戰(zhàn)，嚴(yán)愛民認(rèn)為，核心挑戰(zhàn)主要來自成本壓力、EVM指標(biāo)、工藝三個方面：

1、成本壓力。產(chǎn)品的設(shè)計架構(gòu)都需要重新考量，設(shè)計端簡單的改版和改進(jìn)不足以讓產(chǎn)品成本上產(chǎn)生明顯的優(yōu)勢，產(chǎn)品開發(fā)不難，難的是如何在窗口期時間內(nèi)開發(fā)一個有成本競爭力的產(chǎn)品。嚴(yán)愛民感嘆：“現(xiàn)在太卷了，大家都是背著氧氣瓶在水下，比拼氧氣瓶容量和氧氣消耗量?！?

2、WiFi FEM芯片發(fā)展對于EVM指標(biāo)愈發(fā)嚴(yán)格。設(shè)計過程中的偏差、封裝過程中的合理公差、晶圓工藝的合理偏差都會對批量產(chǎn)品生產(chǎn)測試的EVM指標(biāo)的一致性產(chǎn)生非常大的影響。

3、WiFi 6和WiFi 7對于線性功率的需求越來越高，現(xiàn)有的成熟的GaAs工藝越發(fā)吃力，滿足不了已有的設(shè)計需求，需要更高更新的EVM指標(biāo)，如此帶來的設(shè)計難度也提高了成本。這是一個“蹺蹺板”的問題，需要做trade off處理。

迎接挑戰(zhàn)，芯百特依托強大的研發(fā)隊伍、全國產(chǎn)化的供應(yīng)鏈、專業(yè)的市場服務(wù)隊伍三大“基石”匠心造WiFi 6 FEM提質(zhì)突圍。

1、強大的研發(fā)隊伍。目前，芯百特的研發(fā)隊伍基本都來自國際大廠，包括skyworks、Qorvo、 高通等，擁有豐富的射頻前端器件的研發(fā)設(shè)計及產(chǎn)品大規(guī)模量產(chǎn)經(jīng)驗，這為芯百特在產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計、品質(zhì)控制和大規(guī)模量化方面，提供了強有力的支持。

2、全國產(chǎn)化供應(yīng)鏈。在WiFi 5時代，芯百特先后研發(fā)出數(shù)代 WiFi 5 FEM 產(chǎn)品導(dǎo)入國內(nèi)頭部大廠。在客戶的要求下，芯百特的供應(yīng)鏈已經(jīng)完成全國產(chǎn)化，包括硅基的芯片，化合物的芯片，芯片的載板，封測等;從設(shè)計伊始，就充分考慮ESD、魯棒性、穩(wěn)定性，以及芯片量產(chǎn)前的一系列列可靠性測試，產(chǎn)品品控接軌國際大廠的要求。

3、專業(yè)的市場服務(wù)隊伍。芯百特市場服務(wù)隊伍能協(xié)助客戶進(jìn)行產(chǎn)品導(dǎo)入前期的設(shè)計、調(diào)試、安規(guī)測試等，在客戶量產(chǎn)期間，提供品質(zhì)管控、齊全的失效分析手段及流程，幫助客戶改進(jìn)生產(chǎn)工藝及流程，甚至有時候協(xié)助客戶整合資源，給客戶帶來更多的附加價值。

總體來看，芯百特具備多工藝(CMOS/SOI/GaAs/濾波器/MEMS)設(shè)計和整合能力，先進(jìn)封裝經(jīng)驗，射頻交鑰匙方案。在高性能(高線性、高效率、高功率、高帶寬)射頻功率放大器、低噪聲射頻放大器、超寬帶高精度定位芯片等方面技術(shù)領(lǐng)先。