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WiFi 7要來了?射頻前端迎來了新機會!

2020-11-06
來源:半導體行業觀察
關鍵詞: WiFi7 WIFI6 IEEE

  沒有最快,只有更快。WIFI6剛火,WIFI7就來了。

  繼WIFI6(802.11ax)推出之后,802.11be(Extremely High Throughput)新的標準被提出,以此類推,WIFI聯盟將會把802.11be標準命名為WIFI7。

  信息技術日新月異,造福了人類,苦了電子和芯片行業打工人。但也正是這樣的苦,我們這些產業打工人才有機會。

  WIFI技術始于1999年,從802.11b到802.11a/g經歷了4年。到2009年,正式開始802.11n WIFI標準并被命名為WIFI4。從WIFI4到WIFI5,又花了4年,開啟802.11ac標準。從WIFI5到WIFI6/6E為6年時間,開始新標準802.11ax。2020年時WIFI6的元年,盡管802.11be標準已經被推出,但真正實現WIFI7商用,預計在4-5年以后。

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  來源:是德科技

  從最初的1Mbps到目前802.11ax(Wi-Fi6)的9.6Mbps峰值速率。技術標準迭代主要是通過帶寬拓展、信道編碼效率提升、MIMO技術、數據鏈路層改進等機制來提升WIFI數據傳輸的吞吐量和性能。

  OFDMA多址接入技術,可以改善密集用戶接入產生的延時問題,減少由于信道競爭機制導致的網絡擁塞。OFDMA多址接入系統將傳輸帶寬劃分成正交的互不重疊的一系列子載波集,將不同的子載波集分配給不同的用戶實現多址。OFDMA系統可動態地把可用帶寬資源分配給需要的用戶,很容易實現系統資源的優化利用。由于不同用戶占用互不重疊的子載波集,在理想同步情況下,系統無多戶間干擾,即無多址干擾(MAI)。

  IEEE組織已經計劃在Wi-Fi 6的OFDMA多址接入機制及其他相關技術的基礎上,為了繼續提升性能,在頻率、帶寬、頻帶或信道聚合等物理層上深入研究,提出新的WIFI標準IEEE 802.11be標準。

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  來源:是德科技

  越往WIFI6、WIFI7走,對射頻前端的要求就越高,對工藝的要求也越高。

  WIFI4,802.11n:

  2.4G路由器走入千家萬戶,射頻前端的機會就是2.4G FEM,主要是對高功率的需求,中低功率已經被集成,Skyworks和Qorvo已經不再更新這個標準的產品,早期產品采用砷化鎵工藝。

  WIFI5,802.11ac:

  這個標準引入了5.8GHz頻段,開啟2.4G和5.8G雙頻路由器。射頻前端機會有2.4G FEM和5.8G FEM。

  2.4G FEM,剛開始每個路由器都會加,后來路由器平臺集成的射頻前端輸出功率也能到19~20dBm,基本上就不外加了。Skyworks提供過砷化鎵的2.4G FEM,也提供過鍺硅(SiGe)工藝的2.4G FEM。Qorvo堅持砷化鎵工藝。

  5.8G FEM,7年前Skyworks第一次推出砷化鎵工藝的5.8G FEM,輸出功率20dBm@EVM-35dB。后來做了一顆2*2封裝的鍺硅(SiGe)工藝5.8G FEM,看下來是不成功的,成本還不錯,性能要差一些。Qovor堅持做砷化鎵工藝5.8G FEM。后來MTK平臺采用DPD功能,把集成5.8G FEM輸出功率也做到了19dBm,外加5.8G FEM的機會就少了。

  WIFI6,802.11ax:

  2.4G FEM,Skyworks和Qorvo都一致地轉向了鍺硅(SiGe)工藝,性能測試下來還不錯。鍺硅(SiGe)工藝最好的還是GF,也是國外廠家選擇的代工廠。鍺硅(SiGe)工藝研發成本高,設計難度大,國內熟悉這個工藝的研發人才稀缺,好處是設計階段的仿真比較準,生產一致性高,但成本對比下來跟砷化鎵差不多。鍺硅(SiGe)工藝開發的FEM電流好那么一點,三伍微研發的砷化鎵WIFI6 FEM與SKY最新的FEM對比,三伍微FEM工作電流150mA@3.3V@DVM-43dB,而SKY FEM工作電流為135mA@3.3V@DVM-43dB,差15mA。

  5.8G FEM,Skyworks和Qorvo都采用砷化鎵工藝,國外做過這兩種工藝的研發體會是,兩種工藝都能做,但鍺硅(SiGe)工藝相比砷化鎵工藝總是差那么一點點。隨著對設計和性能的要求越高,鍺硅(SiGe)工藝越力不從心,不得不采用砷化鎵工藝。

  在WIFI6主芯片技術上,尤其是底層的軟件協議,MTK與高通和博通還是有差距的,國內芯片廠家差距更大,國內能在2年后量產WIFI6主芯片就已經很不錯了。MTK的優勢也很明顯,技術均衡,在基帶芯片、軟件協議、射頻收發、射頻前端等技術上都很不錯,尤其是在射頻前端技術上世界領先。

  因此,MTK WIFI6低端方案可以不采用2.4G WIFI6 FEM和5.8G WIFI6 FEM,射頻前端全部集成實現功率輸出。高通和博通做不到,國內其他廠家更做不到。

  當然,隨著WIFI6的到來,不同國家的頻段發生了改變,中國維持不變,估計以后也不會改變。但美國和巴西已經把WIFI頻段拓展到了7.2GHz,日本可能會跟進。歐洲把頻段上升到6GHz。由于頻段的改變,WIFI FEM前端芯片也需要改變,頻率越高,帶寬越寬,對設計和工藝的要求越高,工藝選擇依然是砷化鎵。同時,射頻前端被集成的難度越來越大。

  WIFI7,802.11.be:

  2.4G FEM,鍺硅(SiGe)工藝和砷化鎵工藝都會存在。

  5.8G FEM,個人認為只能是砷化鎵工藝,主芯片集成射頻前端的難度更大了,FEM外掛將是主流。

  頻率越高、帶寬越寬、速率越快,芯片研發的難度越大,砷化鎵工藝相對還是有優勢的,所以砷化鎵將是WIFI FEM的主流工藝和未來方向。

  盡管MTK很厲害,持續地挑戰集成射頻前端,但事實是WIFI FEM的市場需求規模不是越來越小,反而是越來越大。對路由器市場來講,集成不會是主流,隨著WIFI技術不斷向前發展,市場應用越來越廣,對射頻前端的要求越來越高,射頻前端FEM機會多多。


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