Wi-Fi 6/6E市場開始收割，Qorvo集成雙頻的前端模塊搶占先機

Wi-Fi 6E市場

不久前，Wi-Fi聯(lián)盟報告了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%）。可見最新一代的Wi-Fi 6/6E設(shè)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(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，占新Wi-Fi設(shè)備的半壁江山；Wi-Fi 6E推出僅幾個月后，設(shè)備也開始大量出貨。

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

首先來看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)，可以減少排隊現(xiàn)象，干擾著色主動避開，讓時延降低2/3。在終端設(shè)備待機時，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(kuò)展之意。2021年Wi-Fi 6E標(biāo)準(zhǔn)就已全部開放，相比于Wi-Fi 6，Wi-Fi 6E最大的特點是使用了新的6GHz頻段，6GHz頻段范圍5925~7125MHz，包含7個160MHz信道、14個80MHz信道、29個40MHz信道、60個20MHz信道，讓無線傳輸能力大增。

最初Wi-Fi 6E的推出是以CPE（客戶前置設(shè)備）企業(yè)級應(yīng)用為主，因為企業(yè)級和消費級的應(yīng)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(yīng)用，以滿足手機、平板電腦等移動終端的上網(wǎng)需求。企業(yè)級的應(yīng)用除了服務(wù)客戶之外，各個網(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(yù)留一個頻段用作溝通，通過接力的方式進(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(shè)計Wi-Fi 6E的挑戰(zhàn)

由于Wi-Fi 6E推出只有一兩年時間，對于工程師來說帶來了設(shè)計上的巨大挑戰(zhàn)。

①    時間短，供應(yīng)鏈不匹配。Wi-Fi 6E推出后被市場接納的速度比業(yè)內(nèi)預(yù)想得更快，僅僅用了一兩年，Wi-Fi 6E法規(guī)就全部開放了，因此工程師的開發(fā)時間被大為壓縮，但原料供應(yīng)，諸如濾波器等無線射頻相關(guān)的產(chǎn)品供應(yīng)鏈還不健全，有時找不到合適的料件。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 無線頻譜使用更短的波長，短波長非常適合快速數(shù)據(jù)傳輸，但長途傳輸非常困難，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，例如車用、政府、國防等，因此也遇到信號干擾的挑戰(zhàn)。

前端模塊（FEM）為何關(guān)鍵

在Wi-Fi無線射頻的架構(gòu)下，有3個關(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、開關(guān)或模組（PA/LNA/Switch or Front-End Module）；天線?！?/p>

為避免陷入錯綜復(fù)雜的射頻設(shè)計問題，設(shè)計團(tuán)隊往往使用前端模塊（FEM）這種預(yù)集成的射頻產(chǎn)品來節(jié)省時間和精力。尤其在高端移動Wi-Fi 6/6E系統(tǒng)中，FEM已是設(shè)計中重要的一環(huán)。

對于Wi-Fi 6/6E的路由器/CPE系統(tǒng)，過去常常采用分立解決方案——每個無線電被固定在1個特定的頻率上。因此，為了實現(xiàn)寬帶操作，制造商通常要放置1個5GHz前端模塊、1個6GHz前端模塊和開關(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客戶提供全頻支持。QPF4730靈活地提供全面的高頻段支持，同時減少Wi-Fi 6E升級所需的電路板空間。這大大提高了整體系統(tǒng)的性能、容量和靈活性。

隨著QPF4730這類集成FEM模組的推出，使客戶有了更多的選擇。Qorvo亞太區(qū)無線事業(yè)部高級市場經(jīng)理Jeff Lin稱，從Qorvo客戶的采購來看，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、無需以太網(wǎng)供電（PoE）的應(yīng)用場景，例如體育場、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、低成本的場景。

照片 Qorvo亞太區(qū)無線事業(yè)部高級市場經(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個主要優(yōu)勢。

①簡化設(shè)計。以往分立的設(shè)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料件即可。

②適合低功耗的應(yīng)用，主要匹配企業(yè)級的應(yīng)用限制，例如吸附在辦公室屋頂上、放在電線桿上，這類應(yīng)用對功耗和體積有限制，而且往往不會單獨供電，而是通過以太網(wǎng)供電。

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

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FEM模塊，整個尺寸只有3mm×3mm。

Jeff Lin稱，Qorvo之所以在短時間內(nèi)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，并和主芯片廠商諸如博通、高通等有長期的合作、配套關(guān)系，因此推出產(chǎn)品時已經(jīng)在許多解決方案上驗證過，可謂水到渠成。

另外，Qorvo不只做Wi-Fi產(chǎn)品，還是其他移動應(yīng)用、基站/基礎(chǔ)設(shè)施與航空航天、國防應(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)計平臺。

如何保證質(zhì)量、可靠性

多年來，Qorvo的產(chǎn)品被很多企業(yè)級大品牌廠商采購，可見其商用品質(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(yīng)用的原因。

眾所周知，企業(yè)級的指標(biāo)比消費級嚴(yán)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，以實現(xiàn)對品質(zhì)的嚴(yán)格管控。

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

如何保證供貨

這兩年市場上出現(xiàn)了芯片短缺現(xiàn)象，很多廠商面臨供貨不足、交期延長等問題。不過，Qorvo沒有這些瓶頸。

這首先得益于在中國本地化的封測生產(chǎn)。幾年前，Qorvo就實施了“中國制造”的戰(zhàn)略，在北京、山東德州設(shè)有工廠，現(xiàn)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FEM模塊，可支持 5.1~7.1 GHz 頻段。

Qorvo的產(chǎn)品戰(zhàn)略是通過提高集成度，來簡化設(shè)計、節(jié)省客戶的成本。

首先，Qorvo會考慮把多個濾波器進(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，Wi-Fi已有2.4、5、6 GHz三種頻段，Qorvo未來會把這3種濾波器高度集成，使客戶無需考慮濾波器的設(shè)計，從而大大簡化設(shè)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還會精益求精，針對一些小細(xì)節(jié)，把某個特殊頻段的效率做得更高、體積做得更小。

再有，還會把濾波器、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)量和市場都成熟。實際上，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市場成熟了，出貨量非常大時，Qorvo也會考慮在FEM中集成濾波器。

關(guān)于未來的Wi-Fi 7，正式推出預(yù)計要到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個頻段?？梢?，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，已與配套廠商合作前期開發(fā)，期待Wi-Fi 7到來時能瓜熟蒂落。