Wi-Fi无线设备通道数量的增加, Wi-Fi 6E/7的设计和性能优化

业界领先的射频前端模组(FEM)供应商Qorvo的观点认为，用于Wi-Fi接入点的非线性FEM技术是正确实现三频段Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7设计的关键;原因在于，新的非线性方法提高了功率放大器(PA)的效率，降低了功耗。Qorvo表示，这将带来一系列优势;其新型非线性FEM元件也已准备就绪，将于2024年批量投放市场。

迄今为止，线性放大一直是包括Wi-Fi前端模组(FEM)在内射频(RF)设计所追求的“圣杯”，即在RF信号到达Wi-Fi天线之前用于放大发射和接收RF信号(且失真最小)的集成电路。领先的FEM和RF元件供应商Qorvo指出，目前，FEM的设计和应用范式(方法)正在整个行业发生转变。

这一切都是为了降低Wi-Fi设备的功耗和热影响。“随着Wi-Fi无线设备通道数量的增加，降低功耗变得越来越重要——例如在三频段或四频段Wi-Fi 6E或Wi-Fi 7设计中;同时，越来越小的外形尺寸也是大势所趋。这意味着容纳散热器和风扇等大型热管理组件的空间更小，有时甚至没有空间。”Qorvo高级市场经理Jeremy Foland强调。

针对此类问题的解决方案是使用非线性FEM;因为与线性放大器相比，非线性FEM所需的电流更小，功耗可降低20-25%。为避免固有失真造成的信号衰减，该方案采用了DPD(数字预失真)技术。Jeremy Foland对此表示，加在客户驻地设备(客户端设备) (CPE) 中确实是一种全新的方法，Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7的时代即将开启，全新的RF设计将广泛采用这种方案。

“最先进的Wi-Fi芯片组采用查表方法为非线性FEM提供预失真参数。通过这种方式，FEM可获得快速校准，而且该方案也几乎不需要消耗任何处理器功耗——我们知道，处理器会进一步增加功耗。”他说，最终结果是，非线性FEM的性能几乎与线性FEM相当，但效率更高。大多数Wi-Fi芯片组供应商都支持DPD的查表方法。

另一个非常理想的最终结果可能是降低成本，缘于Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7网关及接入点(AP)的机械要求和冷却需求降低。此外，新方法还允许高性能多射频企业级AP符合PoE(以太网供电)预算的严格限制。Qorvo指出，从环境可持续性和能源成本的角度来看，降低功耗也很关键。Jeremy Foland 说：“我们的愿景是实现零排放。”

自成立以来，芯百特已自主研发了近50款芯片，实现近20款芯片的量产，WiFi FEM、Small Cell、UWB定位等产品市场占有率处于国内领先地位，部分产品性能达到国际领先水平。在WiFi6 FEM领域，芯百特研发了包括CB5755、CB5746、CB5310、CB5326、CB5331、CB5743、CB5747、CB5337等型号在内的产品，布局日臻完善。其中，CB5755和CB5746两款产品都是一个高度集成的5 GHz前端模块(FEM)，包括一个5 GHZ单刀双掷(SPDT)发射/接收(T/R)开关，一个带有旁路的5 GHz低噪声放大器(LNA)和一个5 GHz功率放大器(PA)。

从产品性能看，CB5755采用紧凑的16引脚3 x 3 mm基板(LGA)封装，传输增益32dB，接收增益13dB，适用于高功率802.11ax应用和系统;CB5746采用紧凑的16引脚2.5 x 2.5 mm基板(LGA)封装，传输增益28dB，接收增益13dB，适用于移动/便携802.11ax 1024 QAM应用和系统。

从应用领域看，CB5755和CB5746可应用于802.11ax机顶盒、网络和个人计算机系统;PC卡、PCMCIA卡、迷你卡、半迷你卡;支持WLAN的无线视频系统。

目前，CB5755和CB5746已经在阿尔法客户进行小批量导入，产品性能、产品一致性与国外竞品相当，而且功率高于国外竞品。CB5755和CB5746优异的性能指标，为市场提供了更多选择，进一步提升了芯百特在WiFi6 FEM领域的市场竞争力，同时用“芯”为用户创造了更大的价值。

乘风起，后发优势抢跑WiFi 6赛道

乘风起势随波逐浪，芯百特在WiFi 6赛道抢跑。

在芯片行业，技术迭代和产品升级是永恒的话题。技术每一次迭代就意味着新的机遇降临，而机遇和挑战并存，但机会总是属于有准备的人。没有前期的技术积累，很难抓住技术和产品升级的机会来赛道抢跑。

严爱民进一步表示，尽管WiFi 6 FEM 产品立项滞后于市场相关产品，芯百特充分发挥后发优势，在产品立项时指标便高于市场产品;同时在其他竞品没有较大迭代的当下，芯百特WiFi 6 FEM在性能上也有一定的领先优势。

通过内部几次迭代，芯百特WiFi6 FEM基本已经做到了全国产化，搭配国内WiFi6的 SoC芯片，实现了WiFi6模组的大批量量产，为后续新产品指标立项更贴近市场的需求以及做出更具性价比的产品提供更好的助力。

在WiFi 6 FEM 时代，芯百特主要以中高功率的FEM为主，目前2.4G 频段已经量产出货，5.8G频段的也进入小批量产阶段。严爱民表示，未来WiFi6 FEM会往两个方向，一是技术升级往WiFi7 FEM 方向升级，二是对于WiFi6 FEM的存量或增量市场，降成本仍然是主流的方向，在大部分玩家出局前，性价比仍然主导着未来市场的方向。

针对未来WiFi产品线路规划，严爱民介绍，后续芯百特将持续在WiFi产品线投入，产品囊括WiFi 6和WiFi 7两大类。针对不同的应用需求，补充高功率，高效率，低成本，高可靠性等不同产品特性，以满足特定场合需求。同时，芯百特也将针对模块市场做定制化的产品设计服务以及高性能手机WiFi产品，来填补后续手机VR类应用场景下的硬件需求。

匠心造，WiFi 6 FEM提质突围

WiFi6 FEM赛道拥挤，竞争激烈，成本敏感，已成为行业的共识。

WiFi FEM市场可以分为路由器市场和手机市场。严爱民指出，与国外WiFi 6 FEM相比，国内WiFi 6 FEM在产品的形态种类方面还没有国外的全，在产品的小型化方面也还有差距，比如：移动设备用的小尺寸WiFi 6 FEM基本来自国外厂商。而在路由器市场，国产FEM 的性能已直追国外的同类产品。

“随着WiFi 6在移动设备的普及，手机端的WiFi 6 FEM也进入了快速增长阶段。据Yole预测，到2025年，中国WiFi FEM市场会到30亿美元，未来市场国产替代的上涨空间广阔。”

具体来看，当前WiFi 6 FEM的设计仍面临诸多挑战，严爱民认为，核心挑战主要来自成本压力、EVM指标、工艺三个方面：

1、成本压力。产品的设计架构都需要重新考量，设计端简单的改版和改进不足以让产品成本上产生明显的优势，产品开发不难，难的是如何在窗口期时间内开发一个有成本竞争力的产品。严爱民感叹：“现在太卷了，大家都是背着氧气瓶在水下，比拼氧气瓶容量和氧气消耗量。”

2、WiFi FEM芯片发展对于EVM指标愈发严格。设计过程中的偏差、封装过程中的合理公差、晶圆工艺的合理偏差都会对批量产品生产测试的EVM指标的一致性产生非常大的影响。

3、WiFi 6和WiFi 7对于线性功率的需求越来越高，现有的成熟的GaAs工艺越发吃力，满足不了已有的设计需求，需要更高更新的EVM指标，如此带来的设计难度也提高了成本。这是一个“跷跷板”的问题，需要做trade off处理。

迎接挑战，芯百特依托强大的研发队伍、全国产化的供应链、专业的市场服务队伍三大“基石”匠心造WiFi 6 FEM提质突围。

1、强大的研发队伍。目前，芯百特的研发队伍基本都来自国际大厂，包括skyworks、Qorvo、 高通等，拥有丰富的射频前端器件的研发设计及产品大规模量产经验，这为芯百特在产品研发设计、品质控制和大规模量化方面，提供了强有力的支持。

2、全国产化供应链。在WiFi 5时代，芯百特先后研发出数代 WiFi 5 FEM 产品导入国内头部大厂。在客户的要求下，芯百特的供应链已经完成全国产化，包括硅基的芯片，化合物的芯片，芯片的载板，封测等;从设计伊始，就充分考虑ESD、鲁棒性、稳定性，以及芯片量产前的一系列列可靠性测试，产品品控接轨国际大厂的要求。

3、专业的市场服务队伍。芯百特市场服务队伍能协助客户进行产品导入前期的设计、调试、安规测试等，在客户量产期间，提供品质管控、齐全的失效分析手段及流程，帮助客户改进生产工艺及流程，甚至有时候协助客户整合资源，给客户带来更多的附加价值。

总体来看，芯百特具备多工艺(CMOS/SOI/GaAs/滤波器/MEMS)设计和整合能力，先进封装经验，射频交钥匙方案。在高性能(高线性、高效率、高功率、高带宽)射频功率放大器、低噪声射频放大器、超宽带高精度定位芯片等方面技术领先。