Wi-Fi 6/6E市場(chǎng)開(kāi)始收割，Qorvo集成雙頻的前端模塊搶占先機(jī)

Wi-Fi 6E市場(chǎng)

不久前，Wi-Fi聯(lián)盟報(bào)告了2021年Wi-Fi設(shè)備出貨量為42億部，其中Wi-Fi 6為22億部（占52%），Wi-Fi 6E為3.38億部（占8%）。可見(jiàn)最新一代的Wi-Fi 6/6E設(shè)備的發(fā)展迅猛，因?yàn)閃i-Fi 6在2019年發(fā)布后僅經(jīng)歷了2年，就已經(jīng)成為公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，占新Wi-Fi設(shè)備的半壁江山；Wi-Fi 6E推出僅幾個(gè)月后，設(shè)備也開(kāi)始大量出貨。

Wi-Fi 6還在大力推廣的普及期，又出來(lái)了Wi-Fi 6E，那么，Wi-Fi 6/6E有何特點(diǎn)和不同之處呢？

首先來(lái)看Wi-Fi 6。相比于現(xiàn)在最流行的Wi-Fi 5，Wi-Fi 6速度更快、支持并發(fā)設(shè)備更多、時(shí)延更低、功耗更低。Wi-Fi 6使用了與5G同源的OFDMA技術(shù)，結(jié)合1024-QAM高階調(diào)制，最大可支持160MHz頻寬，速度比Wi-Fi 5快了近3倍。智能分頻技術(shù)可以支持更多設(shè)備并發(fā)，提升4倍接入設(shè)備容量。接入設(shè)備多并發(fā)，可以減少排隊(duì)現(xiàn)象，干擾著色主動(dòng)避開(kāi)，讓時(shí)延降低2/3。在終端設(shè)備待機(jī)時(shí)，支持按需喚醒功能，讓終端功耗降低30%。

Wi-Fi 6E是Wi-Fi 6的升級(jí)版，“E”代表“Extended”，即擴(kuò)展之意。2021年Wi-Fi 6E標(biāo)準(zhǔn)就已全部開(kāi)放，相比于Wi-Fi 6，Wi-Fi 6E最大的特點(diǎn)是使用了新的6GHz頻段，6GHz頻段范圍5925~7125MHz，包含7個(gè)160MHz信道、14個(gè)80MHz信道、29個(gè)40MHz信道、60個(gè)20MHz信道，讓無(wú)線(xiàn)傳輸能力大增。

最初Wi-Fi 6E的推出是以CPE（客戶(hù)前置設(shè)備）企業(yè)級(jí)應(yīng)用為主，因?yàn)槠髽I(yè)級(jí)和消費(fèi)級(jí)的應(yīng)用不盡相同。消費(fèi)級(jí)主要是家庭/智慧家居和小型零售商的應(yīng)用，以滿(mǎn)足手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)終端的上網(wǎng)需求。企業(yè)級(jí)的應(yīng)用除了服務(wù)客戶(hù)之外，各個(gè)網(wǎng)關(guān)之間還要做網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的溝通，例如大型體育館里有200臺(tái)企業(yè)級(jí)CPE需要互聯(lián)，因此需要特別預(yù)留一個(gè)頻段用作溝通，通過(guò)接力的方式進(jìn)行傳輸。由于Wi-Fi商用化已20余年，大部分手機(jī)、平板電腦等在2.4GHz和5GHz頻段，信號(hào)干擾較大，而Wi-Fi 6E所在的6 GHz頻段相對(duì)比較干凈，是理想之選。

工程師設(shè)計(jì)Wi-Fi 6E的挑戰(zhàn)

由于Wi-Fi 6E推出只有一兩年時(shí)間，對(duì)于工程師來(lái)說(shuō)帶來(lái)了設(shè)計(jì)上的巨大挑戰(zhàn)。

①    時(shí)間短，供應(yīng)鏈不匹配。Wi-Fi 6E推出后被市場(chǎng)接納的速度比業(yè)內(nèi)預(yù)想得更快，僅僅用了一兩年，Wi-Fi 6E法規(guī)就全部開(kāi)放了，因此工程師的開(kāi)發(fā)時(shí)間被大為壓縮，但原料供應(yīng)，諸如濾波器等無(wú)線(xiàn)射頻相關(guān)的產(chǎn)品供應(yīng)鏈還不健全，有時(shí)找不到合適的料件。例如6GHz濾波器要把非6GHz信號(hào)濾掉，如果濾波器的性能不足，可能無(wú)法濾得很干凈。

②    6GHz比傳統(tǒng)的2.4GHz、5GHz頻率更高，頻率越高則越難做。例如，6GHz 無(wú)線(xiàn)頻譜使用更短的波長(zhǎng)，短波長(zhǎng)非常適合快速數(shù)據(jù)傳輸，但長(zhǎng)途傳輸非常困難，而且它們受到建筑物中密集的墻壁或地板等物理障礙物的干擾更大。

③    在Wi-Fi 6E出現(xiàn)之前，6GHz頻段上已有一些應(yīng)用，例如車(chē)用、政府、國(guó)防等，因此也遇到信號(hào)干擾的挑戰(zhàn)。

前端模塊（FEM）為何關(guān)鍵

在Wi-Fi無(wú)線(xiàn)射頻的架構(gòu)下，有3個(gè)關(guān)鍵部分決定了Wi-Fi 系統(tǒng)的性能，分別是：Wi-Fi射頻主芯片（Wi-Fi Chipset）；前端射頻器件，諸如功率放大器、低噪聲放大器、開(kāi)關(guān)或模組（PA/LNA/Switch or Front-End Module）；天線(xiàn)?！?/p>

為避免陷入錯(cuò)綜復(fù)雜的射頻設(shè)計(jì)問(wèn)題，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)往往使用前端模塊（FEM）這種預(yù)集成的射頻產(chǎn)品來(lái)節(jié)省時(shí)間和精力。尤其在高端移動(dòng)Wi-Fi 6/6E系統(tǒng)中，FEM已是設(shè)計(jì)中重要的一環(huán)。

對(duì)于Wi-Fi 6/6E的路由器/CPE系統(tǒng)，過(guò)去常常采用分立解決方案——每個(gè)無(wú)線(xiàn)電被固定在1個(gè)特定的頻率上。因此，為了實(shí)現(xiàn)寬帶操作，制造商通常要放置1個(gè)5GHz前端模塊、1個(gè)6GHz前端模塊和開(kāi)關(guān)元件。

但是今年初，全球射頻解決方案的領(lǐng)先供應(yīng)商Qorvo宣布推出集成的解決方案——QPF4730模組，是首款單個(gè)模塊即可支持 5.1~7.1 GHz 頻段的寬帶FEM，可為Wi-Fi 6/6E客戶(hù)提供全頻支持。QPF4730靈活地提供全面的高頻段支持，同時(shí)減少Wi-Fi 6E升級(jí)所需的電路板空間。這大大提高了整體系統(tǒng)的性能、容量和靈活性。

隨著QPF4730這類(lèi)集成FEM模組的推出，使客戶(hù)有了更多的選擇。Qorvo亞太區(qū)無(wú)線(xiàn)事業(yè)部高級(jí)市場(chǎng)經(jīng)理Jeff Lin稱(chēng)，從Qorvo客戶(hù)的采購(gòu)來(lái)看，當(dāng)前分立與集成FEM的需求各占一半，可謂并駕齊驅(qū)。分立方案適用于大功率、大區(qū)域、無(wú)需以太網(wǎng)供電（PoE）的應(yīng)用場(chǎng)景，例如體育場(chǎng)、百貨公司等；而集成方案更多地適用于吸頂式、以太網(wǎng)供電、低成本的場(chǎng)景。

照片 Qorvo亞太區(qū)無(wú)線(xiàn)事業(yè)部高級(jí)市場(chǎng)經(jīng)理Jeff Lin

集成式FEM的優(yōu)勢(shì)

以Qorvo此次新推出的QPF4730模組為例，有3個(gè)主要優(yōu)勢(shì)。

①簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。以往分立的設(shè)計(jì)方案，支持5GHz和6GHz頻段需要用不同的料件，而此次集成的方案只用一個(gè)料件即可。

②適合低功耗的應(yīng)用，主要匹配企業(yè)級(jí)的應(yīng)用限制，例如吸附在辦公室屋頂上、放在電線(xiàn)桿上，這類(lèi)應(yīng)用對(duì)功耗和體積有限制，而且往往不會(huì)單獨(dú)供電，而是通過(guò)以太網(wǎng)供電。

③有新興消費(fèi)類(lèi)應(yīng)用的拓展彈性。盡管目前Wi-Fi 6E主要滿(mǎn)足企業(yè)級(jí)應(yīng)用，但是其高速傳輸、低延遲，將為VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）等新興應(yīng)用在家庭、小型零售商中提供堅(jiān)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，相信基于Wi-Fi 6E的新興消費(fèi)類(lèi)應(yīng)用將會(huì)很快到來(lái)。

為何Qorvo能快速推出集成式FEM

據(jù)介紹，Qorvo高集成性的QPF 4730模塊是全球第一款量產(chǎn)的企業(yè)級(jí)FEM模塊，整個(gè)尺寸只有3mm×3mm。

Jeff Lin稱(chēng)，Qorvo之所以在短時(shí)間內(nèi)推出高集成的FEM模塊，因?yàn)樵谏漕l/Wi-Fi方面有深厚的技術(shù)積累，并和主芯片廠(chǎng)商諸如博通、高通等有長(zhǎng)期的合作、配套關(guān)系，因此推出產(chǎn)品時(shí)已經(jīng)在許多解決方案上驗(yàn)證過(guò)，可謂水到渠成。

另外，Qorvo不只做Wi-Fi產(chǎn)品，還是其他移動(dòng)應(yīng)用、基站/基礎(chǔ)設(shè)施與航空航天、國(guó)防應(yīng)用的射頻解決方案的領(lǐng)先供應(yīng)商，因此新產(chǎn)品可以利用相關(guān)的工藝、材料和設(shè)計(jì)平臺(tái)。

如何保證質(zhì)量、可靠性

多年來(lái)，Qorvo的產(chǎn)品被很多企業(yè)級(jí)大品牌廠(chǎng)商采購(gòu)，可見(jiàn)其商用品質(zhì)和可靠性較高，這也是此次新推出的QPF 4730模塊首先定位企業(yè)級(jí)應(yīng)用的原因。

眾所周知，企業(yè)級(jí)的指標(biāo)比消費(fèi)級(jí)嚴(yán)苛。為此，Qorvo采取了自制策略，所有的技術(shù)、材料、后勤補(bǔ)給等都是Qorvo自己的，甚至一些PA（功率放大器）的wafer（晶圓）都是自給自足，以實(shí)現(xiàn)對(duì)品質(zhì)的嚴(yán)格管控。

另外，除了Wi-Fi以外，Qorvo還有車(chē)用、基站、國(guó)防等業(yè)務(wù)，所包含的產(chǎn)品線(xiàn)很長(zhǎng)，但制造時(shí)都維持一樣的品質(zhì)管理水準(zhǔn)，不會(huì)因?yàn)槭亲鯳i-Fi產(chǎn)品而有所妥協(xié)。

如何保證供貨

這兩年市場(chǎng)上出現(xiàn)了芯片短缺現(xiàn)象，很多廠(chǎng)商面臨供貨不足、交期延長(zhǎng)等問(wèn)題。不過(guò)，Qorvo沒(méi)有這些瓶頸。

這首先得益于在中國(guó)本地化的封測(cè)生產(chǎn)。幾年前，Qorvo就實(shí)施了“中國(guó)制造”的戰(zhàn)略，在北京、山東德州設(shè)有工廠(chǎng)，現(xiàn)在大部分產(chǎn)品在北京、德州做封測(cè)和出貨。

其次，Qorvo在向自制方向去做，所以在疫情期間Qorvo能自己掌控。例如，Qorvo從Wi-Fi 6以后的產(chǎn)品都是自制的，不像一些友商需要部分外包生產(chǎn)。

下一步發(fā)展方向

QPF4730是Qorvo的首款單個(gè)FEM模塊，可支持 5.1~7.1 GHz 頻段。

Qorvo的產(chǎn)品戰(zhàn)略是通過(guò)提高集成度，來(lái)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、節(jié)省客戶(hù)的成本。

首先，Qorvo會(huì)考慮把多個(gè)濾波器進(jìn)行集成。Qorvo的BAW（體聲波）濾波器是全世界出貨量最大、產(chǎn)品最齊全的。對(duì)于Wi-Fi市場(chǎng)，Wi-Fi已有2.4、5、6 GHz三種頻段，Qorvo未來(lái)會(huì)把這3種濾波器高度集成，使客戶(hù)無(wú)需考慮濾波器的設(shè)計(jì)，從而大大簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，加快產(chǎn)品的上市速度。值得一提的是，尤其在射頻之后，干擾問(wèn)題尤為突出，而且更難解決。

另外，除了整體提升性能外，Qorvo還會(huì)精益求精，針對(duì)一些小細(xì)節(jié)，把某個(gè)特殊頻段的效率做得更高、體積做得更小。

再有，還會(huì)把濾波器、雙峰器等集成進(jìn)FEM。集成的前提條件是FEM、濾波器的產(chǎn)品質(zhì)量和市場(chǎng)都成熟。實(shí)際上，Qorvo已在Wi-Fi 5和Wi-Fi 6頻段上有集成了濾波器的FEM，并量產(chǎn)出貨。如果Wi-Fi 6E市場(chǎng)成熟了，出貨量非常大時(shí)，Qorvo也會(huì)考慮在FEM中集成濾波器。

關(guān)于未來(lái)的Wi-Fi 7，正式推出預(yù)計(jì)要到2024年。Wi-Fi 7有望在Wi-Fi 6/6E成功的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展，以更先進(jìn)的方式（2.4/5/6 GHz）使用3個(gè)頻段?？梢?jiàn)，Wi-Fi 6/6E是升級(jí)到Wi-Fi 7的一段階梯。Qorvo非常關(guān)注Wi-Fi 7，已與配套廠(chǎng)商合作前期開(kāi)發(fā)，期待Wi-Fi 7到來(lái)時(shí)能瓜熟蒂落。