Qorvo在Wi-Fi 7产品研发、市场应用及技术普及等维度的状况介绍

近日，Qorvo无线连接业务部亚洲区高级营销经理Jeff Lin接受了多家主流媒体的专访，详细介绍了Qorvo目前在Wi-Fi 7产品研发、市场应用及技术普及等维度的状况。

Jeff是常驻亚洲的Wi-Fi 专家，拥有 20 多年的无线和半导体技术经验，能够帮助Qorvo客户优化Wi-Fi解决方案，解决各种棘手的射频设计难题。让我们一起来看看Jeff带来的前瞻分享吧~

Wi-Fi 7 简介

作为“一种新颖且创新的解决方案”，最新的Wi-Fi 7(也称为IEEE 802.11be)标准在此前Wi-Fi 6的基础上，引入了320MHz带宽、4096正交调幅(QAM)、多资源单元(RU)、多链路操作(MLO)、增强型多用户多路复用、输入多输出(MU-MIMO)和多接入点协调(Multi-AP Coordination)等多项前沿技术。

在上述技术的加持下，Wi-Fi 7比Wi-Fi 6增加了1.2GHz(5925MHz-7125MHz)的可使用频带，也就是说Wi-Fi 7相对于Wi-Fi 6增加了14个80MHz、7个160MHz与3个320MHz「互不重叠」的可使用无线信道(Channel)。如果对比早前的802.11n、802.11g和802.11b/a时期，可用频谱足足增加了近100倍。同时，有效带宽从Wi-Fi 6的160MHz翻倍到320MHz，提供了比Wi-Fi 6更高的数据传输速率和更低的延迟，可支持高达40Gbps的吞吐量，约为Wi-Fi 6的三倍。

谁在推动Wi-Fi 7的采用    

2024年1月9日，维护和开发Wi-Fi标准的组织Wi-Fi联盟正式宣布，已完成并推出了Wi-Fi 7高级无线标准的认证，适用的终端产品可以正式获得“Wi-Fi 7认证”(Wi-Fi CERTIFIED 7)并以此进行销售。该机构预测，2024年将有超过2.33亿台Wi-Fi 7设备进入市场，2028年这一数字将增加到21亿台。

就目前来看，路由器会成为Wi-Fi 7率先落地的场景，随着芯片的规模出货，各大品牌纷纷推出了新款Wi-Fi 7路由器或推送Wi-Fi 7支持固件。接下来，智能手机、笔记本电脑、扩展现实(XR)设备、机顶盒、远程医疗等高吞吐、低延迟场景都将会积极拥抱Wi-Fi 7技术。

以Qorvo Wi-Fi 7射频前端产品为例，我们的第一个量产客户就是来自中国的小米公司，并在此后陆续得到OPPO、vivo、Honor等头部品牌手机的青睐。同时，市场主流的Wi-Fi无线网络解决方案芯片厂商如高通(Qualcomm)、博通(Broadcom)、联发科(MediaTek)、迈凌科技(MaxLinear)也都对其加以认证并纳入参考设计中。有了参考设计的辅助，产品开发商就能缩短产品开发时间并简化产品验证的工作，加速Wi-Fi 7商业化与出货的时程。

 XR是另一个代表性应用案例。由于XR对时延极其敏感，如果无法实现低时延，终端将无用武之地。逼真的沉浸式XR体验需要具备极高刷新率的高清视频作为支撑，这需要非常高的网速和带宽。同时，还需要极大的网络容量来支持大批用户能够同时体验上述应用。此外，云游戏、社交游戏和元宇宙等日渐兴起的应用，也将不断考验无线技术的极限。对此，Wi-Fi 7将为行业提供充足的性能。

在物联网行业，Qorvo在几年前曾经提出“One Pod per Room”的概念。基于这个概念，Wi-Fi负责做为整个智慧家庭的传输主干，利用网状Wi-Fi网络架构来实现无死角的网络覆盖，所有的信息透过Wi-Fi传输链接到家庭网关，再透过运营商所提供的宽带服务(LTE, xPoN, xDSL, DOCSIS等等)上传到云端。Wi-Fi 7所具备的MLO、Multi-AP Coordination、Multi-RU等能力，将能提供更有效率且更稳定的Wi-Fi联机功能，助力“One Pod Per Room”架构的应用落地。 

Wi-Fi 7在工业领域的应用前景同样值得期待。

得益于多AP协同调度、MLO、Multi-RU、前导码打孔技术(Preamble Puncturing)等突破性技术的创新，整个Wi-Fi网络的可靠性(Reliability)与可用性(Capacity & Utilization)得到大幅提升。加上Wi-Fi 7开放了6G频段，使用者不但可以利用特定频段来传输特定数据，还能同时连结更多的终端装置而不会产生严重的传输延迟或是超时(Time Out)问题。目前，一些专注于企业与工业应用的无线网络设备公司已经开始基于Wi-Fi 7标准来开发特殊商用与工业用的无线路由器与设备。  

总体而言，虽然目前市场主流还是以Wi-Fi 6为主，但随着未来Wi-Fi终端产品的规格升级，上游供应链的成熟，越来越多需要高吞吐量、低延迟、高分辨率画面的互动视频应用与游戏需求，预估Wi-Fi 7的普及率将在2027年与目前的Wi-Fi 6持平，2028年会超越Wi-Fi 6成为新的市场主流。我们也坚信，随着Wi-Fi技术的不断进步与创新，愈来愈多新奇、充满想象的应用都将通过真正的“无线化”实现落地。

Qorvo在Wi-Fi 7领域的布局    

Qorvo在射频领域深耕多年。针对Wi-Fi 7，我们不但提供完整的无线前端射频模组(RF Front-End Module, FEM)和滤波器(Filters)解决方案，还同时兼顾低功耗与小封装的优势，可以为产品开发提供更大的空间和灵活性。   此外，凭借全球先进的GaN、GaAs、SOI等工艺水平以及涵盖设计、生产、测试、应用的全流程，Qorvo可以快速开发出高效率、高线性、高集成度的FEM。公司首款面向Wi-Fi 7的非线性(Non-Linear)FEM QPF4702，支持从5.1GHz至7.1GHz的整个5GHz和6GHz频段，就是很好的例证。  

在这里我想特别强调Qorvo在非线性功率放大器前端射频模块领域具备的独特优势。众所周知，线性放大器(Linear)一直是包括Wi-Fi FEM在内RF设计的“标配”，但随着Wi-Fi无线设备数量的增加，降低功耗和外形尺寸变得越来越重要，使用非线性FEM正成为解决此类问题的首选。

与线性放大器相比，非线性FEM所需的电流更小，因此功耗可降低20-25%。为避免固有失真造成的信号衰减，Qorvo方案采用了数字预失真补偿(Digital Pre-Distortion, DPD)技术，使其可以在几乎不需要任何处理器功耗的情况下实现与线性FEM相当的性能，且效率更高。

目前，Qorvo Wi-Fi 7的非线性功率放大器前端射频模块已经陆续被高通、博通与联发科认证且即将进入量产阶段，例如支持UNII 1-3(5G频段)的QPQ5500以及支持UNII 5-8(6G频段)的QPQ5601。验证数据显示，在4x4x4三频的Wi-Fi 7路由器中，当使用非线性前端射频模块设计时，其耗电量相对于使用线性前端射频模块的设计能节约5W左右的功率消耗。

 

从长远来看，用于Wi-Fi接入点的非线性FEM技术，在提高功率放大器(PA)效率的同时，降低了功耗和冷却成本，是正确实现三频段Wi-Fi 7设计的关键，向非线性FEM转型预计毫无疑问将成为市场的长期趋势，企业级AP和服务提供商网关产品预计将率先采用这项新技术。

在产品定位策略上，Qorvo将Wi-Fi划分为三个不同的类别，分别是“零售市场” (Retail)、“电信运营商暨网络服务供应商”(Carrier & Service Provider)与企业用户 (Enterprise)，针对这三种不同的产品类别与应用，其产品的规格与设计也有所差异。

Qorvo中发射功率(Middle Power)与高发射功率(High Power)的前端射频模组主要面向包括路由器、机顶盒、家电类Wi-Fi无线模块等在内的家用零售与运营商Wi-Fi 系统使用，低功耗高效能的特性同步降低了Wi-Fi系统在散热设计上的难度与成本。

针对企业级与电信运营商Wi-Fi设计规范与运用场景， Qorvo的前端射频模组提供5V至3.3V电压的选择，除了前端射频模组外，针对不同的区域规范(Territory Regulation)，Qorvo也提供了边带滤波器(Bandedge Filter)与LTE-WiFi 并存滤波器(LTE Co-existence Filter)来因应，并同时能与FEM搭配使用。

除此之外，Qorvo还另辟了一个名为iFEM(Integrated FEM)的产品线。顾名思义，iFEM就是将之前所提的Bandedge或是LTE Co-existence滤波器整合进Wi-Fi的前端射频模组，除了简化无线射频前端的设计，还可以降低元件成本与线路匹配调校的时间。

前方还有哪些挑战？    

Wi-Fi 7带来的应用想象空间无疑是巨大的，但这并不意味着一切都已“高枕无忧”。事实上，仍有不少技术挑战需要面对。

6GHz频段的引入

根据W-Fi联盟的规划，6GHz(UNII5-UNII8)开放了14个80MHz信道、7个160MHz信道、以及3个320MHz信道，这些额外的信道彼此不重叠，新的频段与信道可以帮助降低现有Wi-Fi频段的拥塞(congestion)，尤其是在已有多种且多个不同频段与相同频段无线网络同时运作下的区域，如大型的公共设施与人群密集的场所如学校、大型卖场、体育馆、商店街、演艺厅等等。  

但随之而来的，是Wi-Fi网络系统方案提供商也需要将目前Wi-Fi的三频(Tri-Band)架构从2.4G+5G(Low-Band)+5G(High-Band)升级到2.4G+5G(U-NII 1-3)+6G(U-NII 5-8)，对前端射频模块厂商来说，就需要针对Wi-Fi 7技术规范开发2.4G、5G与6G的前端射频模块。这意味着，在三频的架构下，每一个频段必须不能被其他频段干扰，同时自身的频段也不能去干扰到别的频段，因此每个频段的前端射频模块需要有一定的隔离度。    

320MHz带宽与4096QAM调变 320MHz带宽提供了更大的传输频带，大大提升了传输吞吐量，这是巨大的优势。但是它却同时带来了两个问题：传输的距离与信号的穿透力。目前来看，320MHz带宽的使用场景会局限在短距、高速的传输，如点对点(point to point)或是回授网络(Backhaul Network)的应用，Wi-Fi路由器大部分的运作模式还是在中低吞吐量且中长距离传输的使用场景。  

另一方面，320MHz的带宽与4096QAM调变，意味着前端射频器件要能有能力支持更低的EVM floor。随着Wi-Fi技术的演进，FEM必须能支持的EVM floor已经从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)产品有着非常好的EVM指标，可以最大限度地把有用不失真信号通过天线发射出去，以保证接收端准确无误的解调出来有用信号。同时支持良好的320MHz带宽传输质量，大大增加接入终端设备，提升吞吐量。同时，也一直与市场主流的Wi-Fi芯片厂商保持着良好的合作关系，包括前期合作开发参考设计板，以确保整机性能满足客户的指标需求。    

多链路操作(MLO) 支持多链路操作，是Wi-Fi 7不同于Wi-Fi 5/6技术的另一大特点。该技术允许诸如手机和Wi-Fi接入点之间建立多个链接，在2.4GHz、5GHz和6GHz上建立了新的频谱管理、协调和传输机制，可同时连接到所有频段，实现了所有可用频谱资源的高效利用，增加吞吐量、减少延迟，并提高可靠性。  

MLO的实现首先要求Wi-Fi主芯片具备强大的运算能力、流畅顺滑的架构和扎实的软件运算法；对于前端射频器件来说，则需要射频前端本身的EVM Floor能够支持Wi-Fi 7的规范，并有良好的线性度与接收灵敏度。这样，无论是在STR(同步收发)模式还是在NSTR(异步收发)模式下，才能实现出色的MLO性能。

结语

从Facebook的元宇宙(Meta Universe)、4K/8K高分辨率无线显示屏幕、实时互动的高分辨率在线游戏、到与动作视觉同步机器手臂/机器人、高清无线监控系统，以及现在最火的AI高速数据传输与分析，愈来愈多新奇的、充满想象的应用在Wi-Fi技术的进步与创新助力下，实现了真正的“无线化”。

我们有理由相信，随着全球数字化转型步伐的加快，以Wi-Fi为代表的无线连接技术将与智能驾驶、移动计算、智慧家庭、游戏等场景实现更深度的融合，使得数字经济与实体经济融合所带来的成效愈加显著。  

审核编辑：刘清