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【通信技术】WIFI6刚火,WIFI7来了,射频前端机会多

来源:钟林谈芯       

没有最快,只有更快。WIFI6刚火,WIFI7就来了。

继WIFI6(802.11ax)推出之后,802.11be(Extremely High Throughput)新的标准被提出,以此类推,WIFI联盟将会把802.11be标准命名为WIFI7。

信息技术日新月异,造福了人类,苦了电子和芯片行业打工人。但也正是这样的苦,我们这些产业打工人才有机会。

WIFI技术始于1999年,从802.11b到802.11a/g经历了4年。到2009年,正式开始802.11n WIFI标准并被命名为WIFI4。从WIFI4到WIFI5,又花了4年,开启802.11ac标准。从WIFI5到WIFI6/6E为6年时间,开始新标准802.11ax。2020年时WIFI6的元年,尽管802.11be标准已经被推出,但真正实现WIFI7商用,预计在4-5年以后。

来源:是德科技

从最初的1Mbps到目前802.11ax(Wi-Fi6)的9.6Mbps峰值速率。技术标准迭代主要是通过带宽拓展、信道编码效率提升、MIMO技术、数据链路层改进等机制来提升WIFI数据传输的吞吐量和性能.

OFDMA多址接入技术,可以改善密集用户接入产生的延时问题,减少由于信道竞争机制导致的网络拥塞。OFDMA多址接入系统将传输带宽划分成正交的互不重叠的一系列子载波集,将不同的子载波集分配给不同的用户实现多址。OFDMA系统可动态地把可用带宽资源分配给需要的用户,很容易实现系统资源的优化利用。由于不同用户占用互不重叠的子载波集,在理想同步情况下,系统无多户间干扰,即无多址干扰(MAI)。

IEEE组织已经计划在Wi-Fi 6的OFDMA多址接入机制及其他相关技术的基础上,为了继续提升性能,在频率、带宽、频带或信道聚合等物理层上深入研究,提出新的WIFI标准IEEE 802.11be标准。

来源:是德科技

越往WIFI6、WIFI7走,对射频前端的要求就越高,对工艺的要求也越高。

WIFI4,802.11n:

2.4G路由器走入千家万户,射频前端的机会就是2.4G FEM,主要是对高功率的需求,中低功率已经被集成,Skyworks和Qorvo已经不再更新这个标准的产品,早期产品采用砷化镓工艺。

WIFI5,802.11ac:

这个标准引入了5.8GHz频段,开启2.4G和5.8G双频路由器。射频前端机会有2.4G FEM和5.8G FEM。

2.4G FEM,刚开始每个路由器都会加,后来路由器平台集成的射频前端输出功率也能到19~20dBm,基本上就不外加了。Skyworks提供过砷化镓的2.4G FEM,也提供过锗硅(SiGe)工艺的2.4G FEM。Qorvo坚持砷化镓工艺。

5.8G FEM,7年前Skyworks第一次推出砷化镓工艺的5.8G FEM,输出功率20dBm@EVM-35dB。后来做了一颗2*2封装的锗硅(SiGe)工艺5.8G FEM,看下来是不成功的,成本还不错,性能要差一些。Qovor坚持做砷化镓工艺5.8G FEM。后来MTK平台采用DPD功能,把集成5.8G FEM输出功率也做到了19dBm,外加5.8G FEM的机会就少了。

WIFI6,802.11ax:

2.4G FEM,Skyworks和Qorvo都一致地转向了锗硅(SiGe)工艺,性能测试下来还不错。锗硅(SiGe)工艺最好的还是GF,也是国外厂家选择的代工厂。锗硅(SiGe)工艺研发成本高,设计难度大,国内熟悉这个工艺的研发人才稀缺,好处是设计阶段的仿真比较准,生产一致性高,但成本对比下来跟砷化镓差不多。锗硅(SiGe)工艺开发的FEM电流好那么一点,三伍微研发的砷化镓WIFI6 FEM与SKY最新的FEM对比,三伍微FEM工作电流150mA@3.3V@DVM-43dB,而SKY FEM工作电流为135mA@3.3V@DVM-43dB,差15mA。

5.8G FEM,Skyworks和Qorvo都采用砷化镓工艺,国外做过这两种工艺的研发体会是,两种工艺都能做,但锗硅(SiGe)工艺相比砷化镓工艺总是差那么一点点。随着对设计和性能的要求越高,锗硅(SiGe)工艺越力不从心,不得不采用砷化镓工艺。

在WIFI6主芯片技术上,尤其是底层的软件协议,MTK与高通和博通还是有差距的,国内芯片厂家差距更大,国内能在2年后量产WIFI6主芯片就已经很不错了。MTK的优势也很明显,技术均衡,在基带芯片、软件协议、射频收发、射频前端等技术上都很不错,尤其是在射频前端技术上世界领先。

因此,MTK WIFI6低端方案可以不采用2.4G WIFI6 FEM和5.8G WIFI6 FEM,射频前端全部集成实现功率输出。高通和博通做不到,国内其他厂家更做不到。

当然,随着WIFI6的到来,不同国家的频段发生了改变,中国维持不变,估计以后也不会改变。但美国和巴西已经把WIFI频段拓展到了7.2GHz,日本可能会跟进。欧洲把频段上升到6GHz。由于频段的改变,WIFI FEM前端芯片也需要改变,频率越高,带宽越宽,对设计和工艺的要求越高,工艺选择依然是砷化镓。同时,射频前端被集成的难度越来越大。

WIFI7,802.11.be:

2.4G FEM,锗硅(SiGe)工艺和砷化镓工艺都会存在。

5.8G FEM,个人认为只能是砷化镓工艺,主芯片集成射频前端的难度更大了,FEM外挂将是主流。

频率越高、带宽越宽、速率越快,芯片研发的难度越大,砷化镓工艺相对还是有优势的,所以砷化镓将是WIFI FEM的主流工艺和未来方向。

尽管MTK很厉害,持续地挑战集成射频前端,但事实是WIFI FEM的市场需求规模不是越来越小,反而是越来越大。对路由器市场来讲,集成不会是主流,随着WIFI技术不断向前发展,市场应用越来越广,对射频前端的要求越来越高,射频前端FEM机会多多。