《電子技術(shù)應(yīng)用》
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WiFi 7要來了,?射頻前端迎來了新機(jī)會!

2020-11-06
來源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察
關(guān)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(biāo)準(zhǔn)被提出,以此類推,,WIFI聯(lián)盟將會把802.11be標(biāo)準(zhǔn)命名為WIFI7,。

  信息技術(shù)日新月異,造福了人類,,苦了電子和芯片行業(yè)打工人,。但也正是這樣的苦,我們這些產(chǎn)業(yè)打工人才有機(jī)會,。

  WIFI技術(shù)始于1999年,,從802.11b到802.11a/g經(jīng)歷了4年。到2009年,,正式開始802.11n WIFI標(biāo)準(zhǔn)并被命名為WIFI4,。從WIFI4到WIFI5,又花了4年,,開啟802.11ac標(biāo)準(zhǔn),。從WIFI5到WIFI6/6E為6年時間,開始新標(biāo)準(zhǔn)802.11ax,。2020年時WIFI6的元年,,盡管802.11be標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被推出,但真正實(shí)現(xiàn)WIFI7商用,,預(yù)計(jì)在4-5年以后,。

微信圖片_20201106100900.png

  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(shù)標(biāo)準(zhǔn)迭代主要是通過帶寬拓展,、信道編碼效率提升,、MIMO技術(shù)、數(shù)據(jù)鏈路層改進(jìn)等機(jī)制來提升WIFI數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐掏铝亢托阅堋?/p>

  OFDMA多址接入技術(shù),,可以改善密集用戶接入產(chǎn)生的延時問題,,減少由于信道競爭機(jī)制導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)擁塞。OFDMA多址接入系統(tǒng)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(shí)現(xiàn)多址,。OFDMA系統(tǒng)可動態(tài)地把可用帶寬資源分配給需要的用戶,很容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源的優(yōu)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(tǒng)無多戶間干擾,即無多址干擾(MAI),。

  IEEE組織已經(jīng)計(jì)劃在Wi-Fi 6的OFDMA多址接入機(jī)制及其他相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上,,為了繼續(xù)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(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.11be標(biāo)準(zhǔn),。

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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(jī)會就是2.4G FEM,,主要是對高功率的需求,中低功率已經(jīng)被集成,,Skyworks和Qorvo已經(jīng)不再更新這個標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品,,早期產(chǎn)品采用砷化鎵工藝。

  WIFI5,,802.11ac:

  這個標(biāo)準(zhǔn)引入了5.8GHz頻段,開啟2.4G和5.8G雙頻路由器,。射頻前端機(jī)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(jiān)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(jiān)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(jī)會就少了,。

  WIFI6,,802.11ax:

  2.4G FEM,Skyworks和Qorvo都一致地轉(zhuǎn)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(fā)成本高,,設(shè)計(jì)難度大,國內(nèi)熟悉這個工藝的研發(fā)人才稀缺,,好處是設(shè)計(jì)階段的仿真比較準(zhǔn),,生產(chǎn)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(fā)的FEM電流好那么一點(diǎn),,三伍微研發(fā)的砷化鎵WIFI6 FEM與SKY最新的FEM對比,三伍微FEM工作電流[email protected]@DVM-43dB,,而SKY FEM工作電流為[email protected]@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(fā)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(diǎn)點(diǎn),。隨著對設(shè)計(jì)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(shù)上,尤其是底層的軟件協(xié)議,,MTK與高通和博通還是有差距的,,國內(nèi)芯片廠家差距更大,國內(nèi)能在2年后量產(chǎn)WIFI6主芯片就已經(jīng)很不錯了,。MTK的優(yōu)勢也很明顯,,技術(shù)均衡,在基帶芯片,、軟件協(xié)議,、射頻收發(fā)、射頻前端等技術(shù)上都很不錯,尤其是在射頻前端技術(shù)上世界領(lǐng)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(shí)現(xiàn)功率輸出,。高通和博通做不到,,國內(nèi)其他廠家更做不到。

  當(dāng)然,,隨著WIFI6的到來,,不同國家的頻段發(fā)生了改變,中國維持不變,,估計(jì)以后也不會改變,。但美國和巴西已經(jīng)把WIFI頻段拓展到了7.2GHz,日本可能會跟進(jìn),。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(shè)計(jì)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(rèn)為只能是砷化鎵工藝,主芯片集成射頻前端的難度更大了,,F(xiàn)EM外掛將是主流。

  頻率越高,、帶寬越寬,、速率越快,芯片研發(fā)的難度越大,,砷化鎵工藝相對還是有優(yōu)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(xù)地挑戰(zhàn)集成射頻前端,,但事實(shí)是WIFI FEM的市場需求規(guī)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(shù)不斷向前發(fā)展,市場應(yīng)用越來越廣,,對射頻前端的要求越來越高,,射頻前端FEM機(jī)會多多。


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