早期來看,國內使用UWB高精度室內定位的行業應用產品,工作頻段大部分都在3.5Ghz-6GHz低頻段范圍,因此只能應用于煤礦、監獄等封閉的小眾市場。從市場趨勢來看,業內均在廣泛開發基于6GHz-8.5GHz的合法高頻段UWB產品,以期推廣到更廣泛的應用市場領域。
不過隨著頻率的升高,UWB超寬帶的傳輸距離和穿透性勢必受到影響,市場對于UWB高頻段功率放大PA類產品的需求迫在眉睫。此時,如果有一顆能夠集成PA+LNA+Switch,而且可以顯著降低客戶UWB產品射頻端設計難度的FEM,可謂是正當其時。
芯百特CB9328就是這樣一顆PA+LNA+Switch三合一的FEM,近期其在市場環境的驅動下應運而生。
CB9328:三合一FEM的最佳選擇
據介紹,CB9328是一個具有全集成功率放大器(PA)、低噪聲放大器(LNA)的前端模塊(FEM)。CB9328不需要外部匹配組件,降低了組裝和調試的復雜性和PCB面積,實現了低成本的解決方案。同時,CB9328還實現了高發射功率,高發射/接收開關損耗,不僅提高了靈敏度,低噪聲數字和更好的距離,高輸出功率,還降低了超寬帶收發器的整體成本,是超寬帶FEM的最優選擇。
詳細來看,高集成度指PA+LNA+Switch三合一FEM,有效降低客戶射頻前端設計和調試難度和BOM成本;CB9328獨有的bypass mode,既可以在強輸入信號時旁路掉LNA接收信號,也可用于某些只需要單功率放大的場合。這一創新性的設計,大大擴展了CB9328的使用場景。另外,輸出功率可達+20dBm@7GHz,輸出增益23dB@6.5GHz及21dB@8.5GHz,可根據客戶不同版型尺寸需求,定制化LGA/DFN/QFN等不同封裝管型,方便客戶做特殊用途的產品開發。
在產品研發和生產的過程中,由于CB9328是一顆6.0GHz-8.5GHz的PA+LNA+Switch三合一FEM產品,對于原先擅長WiFi5/6和5G小基站等Sub-6G開發的工程師來說,可謂是不小的挑戰。再加上CB9328對于可靠性和性能要求更高,如何平衡成本、性能、可靠性等“魚”和“熊掌”的取舍問題,是對研發工程師的極大考驗。用心耕耘終迎收獲,通過多次改版和流片,芯百特終于打造出這款性能優異、可靠性高,且極具成本優勢的完全自主可控的全國產供應鏈的產品。
事實上,在UWB射頻前端,芯百特早已做出完善的布局和規劃。
2020年,公司就已大批量產了基于UWB低頻段(3.0GHz-4.5GHz)的功率放大器PA:CBG9326。這顆高性價比PA一經推出,就因為出色的性能,完美取代市場上原先廣泛使用的ADI HMC9326MS8G,深受客戶和市場的好評。
同年在北京冬奧會上,采用芯百特高精度定位芯片的UWB基站被部署在國家速滑館“冰絲帶”內,從而實現對館內運動員的厘米級高精度定位,實時監測、記錄運動員的滑行軌跡,并支持兩年以上的歷史數據查詢。相較傳統UWB定位設備,在同等環境下UWB-AOA在保持高精度定位的同時可節約成本近80%,是“綠色奧運”科技與節能的最好響應和實踐。
此外,芯百特還專門為UWB應用推出了一顆低噪聲放大器(LNA)CBG9092以及一顆寬頻開關(Switch)CBS8384,為客戶提供完整的Turnkey Solution解決方案。
而此次新推出的UWB高頻段(6.0GHz-8.5GHz)FEM產品,不僅補齊了芯百特在UWB高頻段PA產品的缺失,更是通過創新性的設計和整合能力,實現了高性價比的三合一FEM產品。CB9328的上市,使得芯百特在UWB產品線的布局日臻完善,低頻和高頻、PA/LNA/Switch單品和三合一FEM都已齊全,公司適合不同市場需求的產品矩陣日漸成型。
站在市場層面,在UWB產品線上,芯百特有一顆高性價比的低頻段產品,通過國產替代取代了原有ADI相關產品的大部分市場。其次,公司擁有廣泛的客戶基礎,通過跟客戶緊密的溝通交流,以及捕捉市場趨勢的變化,及時啟動高頻段產品的研發,以滿足未來更大市場的需求。再者,通過創新性的設計,芯百特拉開與其它類似產品性能上的差距,保持在市場上的領先地位。
“芯百特的UWB射頻前端產品,在低頻段我們是跟隨并取代,在高頻段我們是合作布局。在產品設計階段,我們就跟多家UWB SOC廠家緊密溝通交流,共同確定產品規格參數;在MPW樣片回來后,也及時跟UWB SOC廠家一起實測和優化數據;在量產階段,我們的CB9328 FEM產品已順利進入原廠的參考設計BOM清單。”通過上下游產業鏈的協同努力,以及技術和市場上的領先優勢,芯百特UWB射頻前端產品在未來日趨普及的應用市場上勢必將會大放異彩!
UWB技術將朝高速低功耗、更高頻段迸發
據Techno Systems Research的《2021年超寬帶市場分析》顯示,全球UWB出貨量到2021年超2億個,到2027年將突破12億個。其中,智能手機將在2027年成為UWB的最大應用市場,其次則是汽車、智能家居設備、可穿戴設備、消費者標簽和RTLS B2B。
目前來看,在UWB主芯片市場上,成熟的玩家主要以國外三家芯片商為主。其中Apple以自有芯片和封閉生態,專注于iPhone及周邊產品的應用;NXP主要聚焦于車載和工業應用市場,不過現階段只能支持大型公司,其他公司很難拿到樣片和支持;市面上較多見的是Qorvo(Qorvo于2020年以4億美金收購了愛爾蘭UWB公司Decawave),國內主流應用于煤礦、監獄、?;穫}庫等行業應用,以及其它幾乎能涉及到UWB室內定位的全部應用市場。
不過國外芯片廠商把持國內UWB SOC市場的局面正在悄然發生變化。今年以來,UWB資本市場捷報頻傳,多家國產UWB SOC廠商完成大金額的融資。1月,低功耗UWB芯片設計公司瀚巍微電子完成8000多萬人民幣Pre-A+輪融資;同月,無線通信系統芯片設計公司紐瑞芯科技完成2億元人民幣A輪融資;8月,馳芯半導體完成近億元的Pre-A+輪融資;10月,UWB車用技術解決方案商清研智行宣布完成數千萬人民幣A輪融資。
時值年尾,也已經有廠商官宣芯片量產,盡管據市場查詢供貨并不穩定,但至少已將國外SOC廠商把持的國內UWB芯片市場的鐵幕扒開了一條縫,相信明年會有更多捷報傳來。
現在國產廠商剛剛回來的只是芯片(硬件),相關的算法、軟件的優化及應用的推廣還需要時日。國外廠商在UWB業務上的投入,也是以年為周期計,我們在追趕和試圖超越時,還是需要有冷靜的頭腦和長期作戰的耐心?!毙景偬靥寡?。
對此,芯百特也有著自己的節奏,其不僅長期看好UWB行業和市場的發展,也為此做好了長遠的布局。
在全球缺芯的浪潮下,芯百特堅定推行自主可控的國產化上游供應鏈的策略。在第二代化合物半導體砷化鎵(GaAs)和第三代化合物半導體氮化鎵(GaN)工藝上,芯百特和上游晶圓廠緊密合作,共同打磨和完善工藝,最終使得推出的量產產品,除了在供應鏈安全、交期可控外,更使得產品具有更高的性價比優勢,能夠與國外同類產品的競爭中占得先機。
由于高頻段無線通訊信號衰減比較嚴重且穿透性較差,所以UWB SOC內部集成CMOS工藝的PA,往往能以滿足大功率和遠距離覆蓋的要求,這種場景下一般需要外置PA或FEM來加以解決,而這也是芯百特射頻前端產品將獲得廣闊應用市場前景的原因。
另外,隨著國產UWB SOC芯片的推出,以及市場對于完整自主可控國產芯片的迫切需求,都加速了芯百特UWB PA或FEM進入市場、占領市場的進度,反觀芯百特強大的FAE本地化團隊的貼身服務,更將不斷贏得客戶的信賴。
目前,芯百特高頻PA和FEM產品已經與上游Fab廠達成緊密合作關系,上游Fab廠也會在價格和產能上全力支持芯百特拓展UWB等未來可期的新興應用市場。如今芯百特的低頻段產品持續穩定出貨,高頻段產品已送達頭部客戶手中,并取得滿意的驗證結果。
從未來的技術趨勢上看,在國際各大公司、科研機構工作人員的不懈努力下,有關UWB的核心技術,例如如調制與解調、天線、檢測、同步、偽隨機序列生成、脈沖合成等將會逐漸得到改進,UWB將會朝著更高速率、更低功耗、設備更易實現、更加貼近人們生活需求的方向發展。
需要注意的是,考慮到除美國完全開放低頻和高頻之外,歐洲、韓國、日本和中國等國家和地區對低頻都有著嚴格的限制,不過對高頻的限制較少,因此,支持高頻將變得非常重要,高頻也就成為各大廠商重視和努力的方向之一。
著眼未來,芯百特仍將繼續跟蹤市場變化,不斷開發出更高頻段、更高性能、更優性價比的UWB射頻前端產品,以滿足客戶、行業和市場的需求。亦將發揮自身在藍牙、Zigbee、WiFi、5G上的技術優勢,努力研究市場趨勢,開發出支持多模、多頻的射頻前端產品,以引領市場風向。
另外,在車載應用方向,芯百特已有車載中控WiFi通訊、智能車鑰匙UWB定位、車聯網C-V2X等不同產品矩陣,后續也將持續投入在智能汽車、車規標準射頻應用的研究和開發領域,努力打造并成為未來汽車射頻供應商的重要力量。
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