近日，Qorvo無(wú)線連接業(yè)務(wù)部亞洲區(qū)高級(jí)營(yíng)銷經(jīng)理Jeff Lin接受了多家主流媒體的專訪，詳細(xì)介紹了Qorvo目前在Wi-Fi 7產(chǎn)品研發(fā)、市場(chǎng)應(yīng)用及技術(shù)普及等維度的狀況。

Jeff是常駐亞洲的Wi-Fi 專家，擁有 20 多年的無(wú)線和半導(dǎo)體技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，能夠幫助Qorvo客戶優(yōu)化Wi-Fi解決方案，解決各種棘手的射頻設(shè)計(jì)難題。讓我們一起來(lái)看看Jeff帶來(lái)的前瞻分享吧~

Wi-Fi 7 簡(jiǎn)介

作為“一種新穎且創(chuàng)新的解決方案”，最新的Wi-Fi 7(也稱為IEEE 802.11be)標(biāo)準(zhǔn)在此前Wi-Fi 6的基礎(chǔ)上，引入了320MHz帶寬、4096正交調(diào)幅(QAM)、多資源單元(RU)、多鏈路操作(MLO)、增強(qiáng)型多用戶多路復(fù)用、輸入多輸出(MU-MIMO)和多接入點(diǎn)協(xié)調(diào)(Multi-AP Coordination)等多項(xiàng)前沿技術(shù)。

在上述技術(shù)的加持下，Wi-Fi 7比Wi-Fi 6增加了1.2GHz(5925MHz-7125MHz)的可使用頻帶，也就是說(shuō)Wi-Fi 7相對(duì)于Wi-Fi 6增加了14個(gè)80MHz、7個(gè)160MHz與3個(gè)320MHz「互不重疊」的可使用無(wú)線信道(Channel)。如果對(duì)比早前的802.11n、802.11g和802.11b/a時(shí)期，可用頻譜足足增加了近100倍。同時(shí)，有效帶寬從Wi-Fi 6的160MHz翻倍到320MHz，提供了比Wi-Fi 6更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更低的延遲，可支持高達(dá)40Gbps的吞吐量，約為Wi-Fi 6的三倍。

誰(shuí)在推動(dòng)Wi-Fi 7的采用

2024年1月9日，維護(hù)和開(kāi)發(fā)Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)的組織Wi-Fi聯(lián)盟正式宣布，已完成并推出了Wi-Fi 7高級(jí)無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證，適用的終端產(chǎn)品可以正式獲得“Wi-Fi 7認(rèn)證”(Wi-Fi CERTIFIED 7)并以此進(jìn)行銷售。該機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2024年將有超過(guò)2.33億臺(tái)Wi-Fi 7設(shè)備進(jìn)入市場(chǎng)，2028年這一數(shù)字將增加到21億臺(tái)。

就目前來(lái)看，路由器會(huì)成為Wi-Fi 7率先落地的場(chǎng)景，隨著芯片的規(guī)模出貨，各大品牌紛紛推出了新款Wi-Fi 7路由器或推送Wi-Fi 7支持固件。接下來(lái)，智能手機(jī)、筆記本電腦、擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)(XR)設(shè)備、機(jī)頂盒、遠(yuǎn)程醫(yī)療等高吞吐、低延遲場(chǎng)景都將會(huì)積極擁抱Wi-Fi 7技術(shù)。

以Qorvo Wi-Fi 7射頻前端產(chǎn)品為例，我們的第一個(gè)量產(chǎn)客戶就是來(lái)自中國(guó)的小米公司，并在此后陸續(xù)得到OPPO、vivo、Honor等頭部品牌手機(jī)的青睞。同時(shí)，市場(chǎng)主流的Wi-Fi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)解決方案芯片廠商如高通(Qualcomm)、博通(Broadcom)、聯(lián)發(fā)科(MediaTek)、邁凌科技(MaxLinear)也都對(duì)其加以認(rèn)證并納入?yún)⒖荚O(shè)計(jì)中。有了參考設(shè)計(jì)的輔助，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)商就能縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間并簡(jiǎn)化產(chǎn)品驗(yàn)證的工作，加速Wi-Fi 7商業(yè)化與出貨的時(shí)程。

XR是另一個(gè)代表性應(yīng)用案例。由于XR對(duì)時(shí)延極其敏感，如果無(wú)法實(shí)現(xiàn)低時(shí)延，終端將無(wú)用武之地。逼真的沉浸式XR體驗(yàn)需要具備極高刷新率的高清視頻作為支撐，這需要非常高的網(wǎng)速和帶寬。同時(shí)，還需要極大的網(wǎng)絡(luò)容量來(lái)支持大批用戶能夠同時(shí)體驗(yàn)上述應(yīng)用。此外，云游戲、社交游戲和元宇宙等日漸興起的應(yīng)用，也將不斷考驗(yàn)無(wú)線技術(shù)的極限。對(duì)此，Wi-Fi 7將為行業(yè)提供充足的性能。

在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，Qorvo在幾年前曾經(jīng)提出“One Pod per Room”的概念。基于這個(gè)概念，Wi-Fi負(fù)責(zé)做為整個(gè)智慧家庭的傳輸主干，利用網(wǎng)狀Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)死角的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，所有的信息透過(guò)Wi-Fi傳輸鏈接到家庭網(wǎng)關(guān)，再透過(guò)運(yùn)營(yíng)商所提供的寬帶服務(wù)(LTE, xPoN, xDSL, DOCSIS等等)上傳到云端。Wi-Fi 7所具備的MLO、Multi-AP Coordination、Multi-RU等能力，將能提供更有效率且更穩(wěn)定的Wi-Fi聯(lián)機(jī)功能，助力“One Pod Per Room”架構(gòu)的應(yīng)用落地。

Wi-Fi 7在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景同樣值得期待。

得益于多AP協(xié)同調(diào)度、MLO、Multi-RU、前導(dǎo)碼打孔技術(shù)(Preamble Puncturing)等突破性技術(shù)的創(chuàng)新，整個(gè)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的可靠性(Reliability)與可用性(Capacity & Utilization)得到大幅提升。加上Wi-Fi 7開(kāi)放了6G頻段，使用者不但可以利用特定頻段來(lái)傳輸特定數(shù)據(jù)，還能同時(shí)連結(jié)更多的終端裝置而不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的傳輸延遲或是超時(shí)(Time Out)問(wèn)題。目前，一些專注于企業(yè)與工業(yè)應(yīng)用的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備公司已經(jīng)開(kāi)始基于Wi-Fi 7標(biāo)準(zhǔn)來(lái)開(kāi)發(fā)特殊商用與工業(yè)用的無(wú)線路由器與設(shè)備。

總體而言，雖然目前市場(chǎng)主流還是以Wi-Fi 6為主，但隨著未來(lái)Wi-Fi終端產(chǎn)品的規(guī)格升級(jí)，上游供應(yīng)鏈的成熟，越來(lái)越多需要高吞吐量、低延遲、高分辨率畫面的互動(dòng)視頻應(yīng)用與游戲需求，預(yù)估Wi-Fi 7的普及率將在2027年與目前的Wi-Fi 6持平，2028年會(huì)超越Wi-Fi 6成為新的市場(chǎng)主流。我們也堅(jiān)信，隨著Wi-Fi技術(shù)的不斷進(jìn)步與創(chuàng)新，愈來(lái)愈多新奇、充滿想象的應(yīng)用都將通過(guò)真正的“無(wú)線化”實(shí)現(xiàn)落地。

Qorvo在Wi-Fi 7領(lǐng)域的布局

Qorvo在射頻領(lǐng)域深耕多年。針對(duì)Wi-Fi 7，我們不但提供完整的無(wú)線前端射頻模組(RF Front-End Module, FEM)和濾波器(Filters)解決方案，還同時(shí)兼顧低功耗與小封裝的優(yōu)勢(shì)，可以為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供更大的空間和靈活性。 此外，憑借全球先進(jìn)的GaN、GaAs、SOI等工藝水平以及涵蓋設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、測(cè)試、應(yīng)用的全流程，Qorvo可以快速開(kāi)發(fā)出高效率、高線性、高集成度的FEM。公司首款面向Wi-Fi 7的非線性(Non-Linear)FEM QPF4702，支持從5.1GHz至7.1GHz的整個(gè)5GHz和6GHz頻段，就是很好的例證。

在這里我想特別強(qiáng)調(diào)Qorvo在非線性功率放大器前端射頻模塊領(lǐng)域具備的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。眾所周知，線性放大器(Linear)一直是包括Wi-Fi FEM在內(nèi)RF設(shè)計(jì)的“標(biāo)配”，但隨著Wi-Fi無(wú)線設(shè)備數(shù)量的增加，降低功耗和外形尺寸變得越來(lái)越重要，使用非線性FEM正成為解決此類問(wèn)題的首選。

與線性放大器相比，非線性FEM所需的電流更小，因此功耗可降低20-25%。為避免固有失真造成的信號(hào)衰減，Qorvo方案采用了數(shù)字預(yù)失真補(bǔ)償(Digital Pre-Distortion, DPD)技術(shù)，使其可以在幾乎不需要任何處理器功耗的情況下實(shí)現(xiàn)與線性FEM相當(dāng)?shù)男阅埽倚矢摺?/p>

目前，Qorvo Wi-Fi 7的非線性功率放大器前端射頻模塊已經(jīng)陸續(xù)被高通、博通與聯(lián)發(fā)科認(rèn)證且即將進(jìn)入量產(chǎn)階段，例如支持UNII 1-3(5G頻段)的QPQ5500以及支持UNII 5-8(6G頻段)的QPQ5601。驗(yàn)證數(shù)據(jù)顯示，在4x4x4三頻的Wi-Fi 7路由器中，當(dāng)使用非線性前端射頻模塊設(shè)計(jì)時(shí)，其耗電量相對(duì)于使用線性前端射頻模塊的設(shè)計(jì)能節(jié)約5W左右的功率消耗。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，用于Wi-Fi接入點(diǎn)的非線性FEM技術(shù)，在提高功率放大器(PA)效率的同時(shí)，降低了功耗和冷卻成本，是正確實(shí)現(xiàn)三頻段Wi-Fi 7設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，向非線性FEM轉(zhuǎn)型預(yù)計(jì)毫無(wú)疑問(wèn)將成為市場(chǎng)的長(zhǎng)期趨勢(shì)，企業(yè)級(jí)AP和服務(wù)提供商網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品預(yù)計(jì)將率先采用這項(xiàng)新技術(shù)。

在產(chǎn)品定位策略上，Qorvo將Wi-Fi劃分為三個(gè)不同的類別，分別是“零售市場(chǎng)” (Retail)、“電信運(yùn)營(yíng)商暨網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供應(yīng)商”(Carrier & Service Provider)與企業(yè)用戶 (Enterprise)，針對(duì)這三種不同的產(chǎn)品類別與應(yīng)用，其產(chǎn)品的規(guī)格與設(shè)計(jì)也有所差異。

Qorvo中發(fā)射功率(Middle Power)與高發(fā)射功率(High Power)的前端射頻模組主要面向包括路由器、機(jī)頂盒、家電類Wi-Fi無(wú)線模塊等在內(nèi)的家用零售與運(yùn)營(yíng)商Wi-Fi 系統(tǒng)使用，低功耗高效能的特性同步降低了Wi-Fi系統(tǒng)在散熱設(shè)計(jì)上的難度與成本。

針對(duì)企業(yè)級(jí)與電信運(yùn)營(yíng)商Wi-Fi設(shè)計(jì)規(guī)范與運(yùn)用場(chǎng)景， Qorvo的前端射頻模組提供5V至3.3V電壓的選擇，除了前端射頻模組外，針對(duì)不同的區(qū)域規(guī)范(Territory Regulation)，Qorvo也提供了邊帶濾波器(Bandedge Filter)與LTE-WiFi 并存濾波器(LTE Co-existence Filter)來(lái)因應(yīng)，并同時(shí)能與FEM搭配使用。

除此之外，Qorvo還另辟了一個(gè)名為iFEM(Integrated FEM)的產(chǎn)品線。顧名思義，iFEM就是將之前所提的Bandedge或是LTE Co-existence濾波器整合進(jìn)Wi-Fi的前端射頻模組，除了簡(jiǎn)化無(wú)線射頻前端的設(shè)計(jì)，還可以降低元件成本與線路匹配調(diào)校的時(shí)間。

前方還有哪些挑戰(zhàn)？

Wi-Fi 7帶來(lái)的應(yīng)用想象空間無(wú)疑是巨大的，但這并不意味著一切都已“高枕無(wú)憂”。事實(shí)上，仍有不少技術(shù)挑戰(zhàn)需要面對(duì)。

6GHz頻段的引入

根據(jù)W-Fi聯(lián)盟的規(guī)劃，6GHz(UNII5-UNII8)開(kāi)放了14個(gè)80MHz信道、7個(gè)160MHz信道、以及3個(gè)320MHz信道，這些額外的信道彼此不重疊，新的頻段與信道可以幫助降低現(xiàn)有Wi-Fi頻段的擁塞(congestion)，尤其是在已有多種且多個(gè)不同頻段與相同頻段無(wú)線網(wǎng)絡(luò)同時(shí)運(yùn)作下的區(qū)域，如大型的公共設(shè)施與人群密集的場(chǎng)所如學(xué)校、大型賣場(chǎng)、體育館、商店街、演藝廳等等。

但隨之而來(lái)的，是Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方案提供商也需要將目前Wi-Fi的三頻(Tri-Band)架構(gòu)從2.4G+5G(Low-Band)+5G(High-Band)升級(jí)到2.4G+5G(U-NII 1-3)+6G(U-NII 5-8)，對(duì)前端射頻模塊廠商來(lái)說(shuō)，就需要針對(duì)Wi-Fi 7技術(shù)規(guī)范開(kāi)發(fā)2.4G、5G與6G的前端射頻模塊。這意味著，在三頻的架構(gòu)下，每一個(gè)頻段必須不能被其他頻段干擾，同時(shí)自身的頻段也不能去干擾到別的頻段，因此每個(gè)頻段的前端射頻模塊需要有一定的隔離度。

320MHz帶寬與4096QAM調(diào)變 320MHz帶寬提供了更大的傳輸頻帶，大大提升了傳輸吞吐量，這是巨大的優(yōu)勢(shì)。但是它卻同時(shí)帶來(lái)了兩個(gè)問(wèn)題：傳輸?shù)木嚯x與信號(hào)的穿透力。目前來(lái)看，320MHz帶寬的使用場(chǎng)景會(huì)局限在短距、高速的傳輸，如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(point to point)或是回授網(wǎng)絡(luò)(Backhaul Network)的應(yīng)用，Wi-Fi路由器大部分的運(yùn)作模式還是在中低吞吐量且中長(zhǎng)距離傳輸?shù)氖褂脠?chǎng)景。

另一方面，320MHz的帶寬與4096QAM調(diào)變，意味著前端射頻器件要能有能力支持更低的EVM floor。隨著Wi-Fi技術(shù)的演進(jìn)，F(xiàn)EM必須能支持的EVM floor已經(jīng)從Wi-Fi 4的-30dB，Wi-Fi 5的-35dB和Wi-Fi 6的-43dB，增加到了Wi-Fi 7的-47dB。

Qorvo的FEM(PA+LNA+SW)產(chǎn)品有著非常好的EVM指標(biāo)，可以最大限度地把有用不失真信號(hào)通過(guò)天線發(fā)射出去，以保證接收端準(zhǔn)確無(wú)誤的解調(diào)出來(lái)有用信號(hào)。同時(shí)支持良好的320MHz帶寬傳輸質(zhì)量，大大增加接入終端設(shè)備，提升吞吐量。同時(shí)，也一直與市場(chǎng)主流的Wi-Fi芯片廠商保持著良好的合作關(guān)系，包括前期合作開(kāi)發(fā)參考設(shè)計(jì)板，以確保整機(jī)性能滿足客戶的指標(biāo)需求。

多鏈路操作(MLO) 支持多鏈路操作，是Wi-Fi 7不同于Wi-Fi 5/6技術(shù)的另一大特點(diǎn)。該技術(shù)允許諸如手機(jī)和Wi-Fi接入點(diǎn)之間建立多個(gè)鏈接，在2.4GHz、5GHz和6GHz上建立了新的頻譜管理、協(xié)調(diào)和傳輸機(jī)制，可同時(shí)連接到所有頻段，實(shí)現(xiàn)了所有可用頻譜資源的高效利用，增加吞吐量、減少延遲，并提高可靠性。

MLO的實(shí)現(xiàn)首先要求Wi-Fi主芯片具備強(qiáng)大的運(yùn)算能力、流暢順滑的架構(gòu)和扎實(shí)的軟件運(yùn)算法；對(duì)于前端射頻器件來(lái)說(shuō)，則需要射頻前端本身的EVM Floor能夠支持Wi-Fi 7的規(guī)范，并有良好的線性度與接收靈敏度。這樣，無(wú)論是在STR(同步收發(fā))模式還是在NSTR(異步收發(fā))模式下，才能實(shí)現(xiàn)出色的MLO性能。

結(jié)語(yǔ)

從Facebook的元宇宙(Meta Universe)、4K/8K高分辨率無(wú)線顯示屏幕、實(shí)時(shí)互動(dòng)的高分辨率在線游戲、到與動(dòng)作視覺(jué)同步機(jī)器手臂/機(jī)器人、高清無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)，以及現(xiàn)在最火的AI高速數(shù)據(jù)傳輸與分析，愈來(lái)愈多新奇的、充滿想象的應(yīng)用在Wi-Fi技術(shù)的進(jìn)步與創(chuàng)新助力下，實(shí)現(xiàn)了真正的“無(wú)線化”。

我們有理由相信，隨著全球數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐的加快，以Wi-Fi為代表的無(wú)線連接技術(shù)將與智能駕駛、移動(dòng)計(jì)算、智慧家庭、游戲等場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)更深度的融合，使得數(shù)字經(jīng)濟(jì)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合所帶來(lái)的成效愈加顯著。

審核編輯：劉清