Wi-Fi 6/6E市场开始收割，Qorvo集成双频的前端模块抢占先机

Wi-Fi 6E市场

不久前，Wi-Fi联盟报告了2021年Wi-Fi设备出货量为42亿部，其中Wi-Fi 6为22亿部（占52%），Wi-Fi 6E为3.38亿部（占8%）。可见最新一代的Wi-Fi 6/6E设备的发展迅猛，因为Wi-Fi 6在2019年发布后仅经历了2年，就已经成为公认的标准，占新Wi-Fi设备的半壁江山；Wi-Fi 6E推出仅几个月后，设备也开始大量出货。

Wi-Fi 6还在大力推广的普及期，又出来了Wi-Fi 6E，那么，Wi-Fi 6/6E有何特点和不同之处呢？

首先来看Wi-Fi 6。相比于现在最流行的Wi-Fi 5，Wi-Fi 6速度更快、支持并发设备更多、时延更低、功耗更低。Wi-Fi 6使用了与5G同源的OFDMA技术，结合1024-QAM高阶调制，最大可支持160MHz频宽，速度比Wi-Fi 5快了近3倍。智能分频技术可以支持更多设备并发，提升4倍接入设备容量。接入设备多并发，可以减少排队现象，干扰着色主动避开，让时延降低2/3。在终端设备待机时，支持按需唤醒功能，让终端功耗降低30%。

Wi-Fi 6E是Wi-Fi 6的升级版，“E”代表“Extended”，即扩展之意。2021年Wi-Fi 6E标准就已全部开放，相比于Wi-Fi 6，Wi-Fi 6E最大的特点是使用了新的6GHz频段，6GHz频段范围5925~7125MHz，包含7个160MHz信道、14个80MHz信道、29个40MHz信道、60个20MHz信道，让无线传输能力大增。

最初Wi-Fi 6E的推出是以CPE（客户前置设备）企业级应用为主，因为企业级和消费级的应用不尽相同。消费级主要是家庭/智慧家居和小型零售商的应用，以满足手机、平板电脑等移动终端的上网需求。企业级的应用除了服务客户之外，各个网关之间还要做网状网络的沟通，例如大型体育馆里有200台企业级CPE需要互联，因此需要特别预留一个频段用作沟通，通过接力的方式进行传输。由于Wi-Fi商用化已20余年，大部分手机、平板电脑等在2.4GHz和5GHz频段，信号干扰较大，而Wi-Fi 6E所在的6 GHz频段相对比较干净，是理想之选。

工程师设计Wi-Fi 6E的挑战

由于Wi-Fi 6E推出只有一两年时间，对于工程师来说带来了设计上的巨大挑战。

①    时间短，供应链不匹配。Wi-Fi 6E推出后被市场接纳的速度比业内预想得更快，仅仅用了一两年，Wi-Fi 6E法规就全部开放了，因此工程师的开发时间被大为压缩，但原料供应，诸如滤波器等无线射频相关的产品供应链还不健全，有时找不到合适的料件。例如6GHz滤波器要把非6GHz信号滤掉，如果滤波器的性能不足，可能无法滤得很干净。

②    6GHz比传统的2.4GHz、5GHz频率更高，频率越高则越难做。例如，6GHz 无线频谱使用更短的波长，短波长非常适合快速数据传输，但长途传输非常困难，而且它们受到建筑物中密集的墙壁或地板等物理障碍物的干扰更大。

③    在Wi-Fi 6E出现之前，6GHz频段上已有一些应用，例如车用、政府、国防等，因此也遇到信号干扰的挑战。

前端模块（FEM）为何关键

在Wi-Fi无线射频的架构下，有3个关键部分决定了Wi-Fi 系统的性能，分别是：Wi-Fi射频主芯片（Wi-Fi Chipset）；前端射频器件，诸如功率放大器、低噪声放大器、开关或模组（PA/LNA/Switch or Front-End Module）；天线。　

为避免陷入错综复杂的射频设计问题，设计团队往往使用前端模块（FEM）这种预集成的射频产品来节省时间和精力。尤其在高端移动Wi-Fi 6/6E系统中，FEM已是设计中重要的一环。

对于Wi-Fi 6/6E的路由器/CPE系统，过去常常采用分立解决方案——每个无线电被固定在1个特定的频率上。因此，为了实现宽带操作，制造商通常要放置1个5GHz前端模块、1个6GHz前端模块和开关元件。

但是今年初，全球射频解决方案的领先供应商Qorvo宣布推出集成的解决方案——QPF4730模组，是首款单个模块即可支持 5.1~7.1 GHz 频段的宽带FEM，可为Wi-Fi 6/6E客户提供全频支持。QPF4730灵活地提供全面的高频段支持，同时减少Wi-Fi 6E升级所需的电路板空间。这大大提高了整体系统的性能、容量和灵活性。

随着QPF4730这类集成FEM模组的推出，使客户有了更多的选择。Qorvo亚太区无线事业部高级市场经理Jeff Lin称，从Qorvo客户的采购来看，当前分立与集成FEM的需求各占一半，可谓并驾齐驱。分立方案适用于大功率、大区域、无需以太网供电（PoE）的应用场景，例如体育场、百货公司等；而集成方案更多地适用于吸顶式、以太网供电、低成本的场景。

照片 Qorvo亚太区无线事业部高级市场经理Jeff Lin

集成式FEM的优势

以Qorvo此次新推出的QPF4730模组为例，有3个主要优势。

①简化设计。以往分立的设计方案，支持5GHz和6GHz频段需要用不同的料件，而此次集成的方案只用一个料件即可。

②适合低功耗的应用，主要匹配企业级的应用限制，例如吸附在办公室屋顶上、放在电线杆上，这类应用对功耗和体积有限制，而且往往不会单独供电，而是通过以太网供电。

③有新兴消费类应用的拓展弹性。尽管目前Wi-Fi 6E主要满足企业级应用，但是其高速传输、低延迟，将为VR（虚拟现实）等新兴应用在家庭、小型零售商中提供坚实的网络基础，相信基于Wi-Fi 6E的新兴消费类应用将会很快到来。

为何Qorvo能快速推出集成式FEM

据介绍，Qorvo高集成性的QPF 4730模块是全球第一款量产的企业级FEM模块，整个尺寸只有3mm×3mm。

Jeff Lin称，Qorvo之所以在短时间内推出高集成的FEM模块，因为在射频/Wi-Fi方面有深厚的技术积累，并和主芯片厂商诸如博通、高通等有长期的合作、配套关系，因此推出产品时已经在许多解决方案上验证过，可谓水到渠成。

另外，Qorvo不只做Wi-Fi产品，还是其他移动应用、基站/基础设施与航空航天、国防应用的射频解决方案的领先供应商，因此新产品可以利用相关的工艺、材料和设计平台。

如何保证质量、可靠性

多年来，Qorvo的产品被很多企业级大品牌厂商采购，可见其商用品质和可靠性较高，这也是此次新推出的QPF 4730模块首先定位企业级应用的原因。

众所周知，企业级的指标比消费级严苛。为此，Qorvo采取了自制策略，所有的技术、材料、后勤补给等都是Qorvo自己的，甚至一些PA（功率放大器）的wafer（晶圆）都是自给自足，以实现对品质的严格管控。

另外，除了Wi-Fi以外，Qorvo还有车用、基站、国防等业务，所包含的产品线很长，但制造时都维持一样的品质管理水准，不会因为是做Wi-Fi产品而有所妥协。

如何保证供货

这两年市场上出现了芯片短缺现象，很多厂商面临供货不足、交期延长等问题。不过，Qorvo没有这些瓶颈。

这首先得益于在中国本地化的封测生产。几年前，Qorvo就实施了“中国制造”的战略，在北京、山东德州设有工厂，现在大部分产品在北京、德州做封测和出货。

其次，Qorvo在向自制方向去做，所以在疫情期间Qorvo能自己掌控。例如，Qorvo从Wi-Fi 6以后的产品都是自制的，不像一些友商需要部分外包生产。

下一步发展方向

QPF4730是Qorvo的首款单个FEM模块，可支持 5.1~7.1 GHz 频段。

Qorvo的产品战略是通过提高集成度，来简化设计、节省客户的成本。

首先，Qorvo会考虑把多个滤波器进行集成。Qorvo的BAW（体声波）滤波器是全世界出货量最大、产品最齐全的。对于Wi-Fi市场，Wi-Fi已有2.4、5、6 GHz三种频段，Qorvo未来会把这3种滤波器高度集成，使客户无需考虑滤波器的设计，从而大大简化设计，加快产品的上市速度。值得一提的是，尤其在射频之后，干扰问题尤为突出，而且更难解决。

另外，除了整体提升性能外，Qorvo还会精益求精，针对一些小细节，把某个特殊频段的效率做得更高、体积做得更小。

再有，还会把滤波器、双峰器等集成进FEM。集成的前提条件是FEM、滤波器的产品质量和市场都成熟。实际上，Qorvo已在Wi-Fi 5和Wi-Fi 6频段上有集成了滤波器的FEM，并量产出货。如果Wi-Fi 6E市场成熟了，出货量非常大时，Qorvo也会考虑在FEM中集成滤波器。

关于未来的Wi-Fi 7，正式推出预计要到2024年。Wi-Fi 7有望在Wi-Fi 6/6E成功的基础上进一步发展，以更先进的方式（2.4/5/6 GHz）使用3个频段。可见，Wi-Fi 6/6E是升级到Wi-Fi 7的一段阶梯。Qorvo非常关注Wi-Fi 7，已与配套厂商合作前期开发，期待Wi-Fi 7到来时能瓜熟蒂落。