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

Wi-Fi 6E市場(chǎng)

不久前，Wi-Fi聯(lián)盟報告了2021年Wi-Fi設備出貨量為42億部，其中Wi-Fi 6為22億部（占52%），Wi-Fi 6E為3.38億部（占8%）?？梢?jiàn)最新一代的Wi-Fi 6/6E設備的發(fā)展迅猛，因為Wi-Fi 6在2019年發(fā)布后僅經(jīng)歷了2年，就已經(jīng)成為公認的標準，占新Wi-Fi設備的半壁江山；Wi-Fi 6E推出僅幾個(gè)月后，設備也開(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。相比于現在最流行的Wi-Fi 5，Wi-Fi 6速度更快、支持并發(fā)設備更多、時(shí)延更低、功耗更低。Wi-Fi 6使用了與5G同源的OFDMA技術(shù)，結合1024-QAM高階調制，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)可以支持更多設備并發(fā)，提升4倍接入設備容量。接入設備多并發(fā)，可以減少排隊現象，干擾著(zhù)色主動(dòng)避開(kāi)，讓時(shí)延降低2/3。在終端設備待機時(shí)，支持按需喚醒功能，讓終端功耗降低30%。

Wi-Fi 6E是Wi-Fi 6的升級版，“E”代表“Extended”，即擴展之意。2021年Wi-Fi 6E標準就已全部開(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)前置設備）企業(yè)級應用為主，因為企業(yè)級和消費級的應用不盡相同。消費級主要是家庭/智慧家居和小型零售商的應用，以滿(mǎn)足手機、平板電腦等移動(dòng)終端的上網(wǎng)需求。企業(yè)級的應用除了服務(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臺企業(yè)級CPE需要互聯(lián)，因此需要特別預留一個(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、平板電腦等在2.4GHz和5GHz頻段，信號干擾較大，而Wi-Fi 6E所在的6 GHz頻段相對比較干凈，是理想之選。

工程師設計Wi-Fi 6E的挑戰

由于Wi-Fi 6E推出只有一兩年時(shí)間，對于工程師來(lái)說(shuō)帶來(lái)了設計上的巨大挑戰。

①    時(shí)間短，供應鏈不匹配。Wi-Fi 6E推出后被市場(chǎng)接納的速度比業(yè)內預想得更快，僅僅用了一兩年，Wi-Fi 6E法規就全部開(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，諸如濾波器等無(wú)線(xiàn)射頻相關(guān)的產(chǎn)品供應鏈還不健全，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(cháng)，短波長(cháng)非常適合快速數據傳輸，但長(cháng)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出現之前，6GHz頻段上已有一些應用，例如車(chē)用、政府、國防等，因此也遇到信號干擾的挑戰。

前端模塊（FEM）為何關(guān)鍵

在Wi-Fi無(wú)線(xiàn)射頻的架構下，有3個(gè)關(guān)鍵部分決定了Wi-Fi 系統的性能，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>

為避免陷入錯綜復雜的射頻設計問(wèn)題，設計團隊往往使用前端模塊（FEM）這種預集成的射頻產(chǎn)品來(lái)節省時(shí)間和精力。尤其在高端移動(dòng)Wi-Fi 6/6E系統中，FEM已是設計中重要的一環(huán)。

對于Wi-Fi 6/6E的路由器/CPE系統，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升級所需的電路板空間。這大大提高了整體系統的性能、容量和靈活性。

隨著(zhù)QPF4730這類(lèi)集成FEM模組的推出，使客戶(hù)有了更多的選擇。Qorvo亞太區無(wú)線(xiàn)事業(yè)部高級市場(chǎng)經(jīng)理Jeff Lin稱(chēng)，從Qorvo客戶(hù)的采購來(lái)看，當前分立與集成FEM的需求各占一半，可謂并駕齊驅。分立方案適用于大功率、大區域、無(wú)需以太網(wǎng)供電（PoE）的應用場(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亞太區無(wú)線(xiàn)事業(yè)部高級市場(chǎng)經(jīng)理Jeff Lin

集成式FEM的優(yōu)勢

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

①簡(jiǎn)化設計。以往分立的設計方案，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適合低功耗的應用，主要匹配企業(yè)級的應用限制，例如吸附在辦公室屋頂上、放在電線(xiàn)桿上，這類(lèi)應用對功耗和體積有限制，而且往往不會(huì )單獨供電，而是通過(guò)以太網(wǎng)供電。

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

為何Qorvo能快速推出集成式FEM

據介紹，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)間內推出高集成的FEM模塊，因為在射頻/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(cháng)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)應用、基站/基礎設施與航空航天、國防應用的射頻解決方案的領(lǐng)先供應商，因此新產(chǎn)品可以利用相關(guān)的工藝、材料和設計平臺。

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)級大品牌廠(chǎng)商采購，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)級應用的原因。

眾所周知，企業(yè)級的指標比消費級嚴苛。為此，Qorvo采取了自制策略，所有的技術(shù)、材料、后勤補給等都是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)現對品質(zhì)的嚴格管控。

另外，除了Wi-Fi以外，Qorvo還有車(chē)用、基站、國防等業(yè)務(wù)，所包含的產(chǎn)品線(xiàn)很長(cháng)，但制造時(shí)都維持一樣的品質(zhì)管理水準，不會(huì )因為是做Wi-Fi產(chǎn)品而有所妥協(xié)。

如何保證供貨

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

這首先得益于在中國本地化的封測生產(chǎn)。幾年前，Qorvo就實(shí)施了“中國制造”的戰略，在北京、山東德州設有工廠(chǎng)，現在大部分產(chǎn)品在北京、德州做封測和出貨。

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)品戰略是通過(guò)提高集成度，來(lái)簡(jiǎn)化設計、節省客戶(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)需考慮濾波器的設計，從而大大簡(jiǎn)化設計，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，針對一些小細節，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，正式推出預計要到2024年。Wi-Fi 7有望在Wi-Fi 6/6E成功的基礎上進(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。