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這套“不起眼”的組件，憑什么能夠創(chuàng)造出千億級市場？
提到5G，許多人會馬上想到速度快這個關(guān)鍵特性。
但你是否知道，5G以及Wi-Fi 6E、Wi-Fi 7這些最新一代的無線通信，為什么能實現(xiàn)媲美光纖的速度？
不少人會將原因歸結(jié)為通信標(biāo)準(zhǔn)的演進，這固然沒錯，但不夠深入和全面。實際上，5G、Wi-Fi 6/7速率能夠大幅提升是得益于整個通信系統(tǒng)的升級。這就好比為了提升通信性能擴寬道路（引入新的頻譜），將普通車道升級為高速路（增加新技術(shù)），用更多的車輛實現(xiàn)更高運輸效率（盡可能利用更多頻率、更高效率提升通信性能），最終讓無線傳輸也能媲美有線傳輸?shù)姆€(wěn)定性以及高速率和低時延。
以普通消費者最熟悉的智能手機來說，要支持最新一代通信技術(shù)需要硬件系統(tǒng)的升級，包含被廣泛關(guān)注的調(diào)制解調(diào)器（我們常說的基帶），還有經(jīng)常被忽略的射頻前端以及天線。
這聽起會讓人興味索然，但實際上從調(diào)制解調(diào)器到天線的通信系統(tǒng)至關(guān)重要。如果沒有射頻前端，手機將無法工作，沒有先進的射頻前端，手機也沒辦法實現(xiàn)全球通信。
本文，我們就聊一聊讓5G成為現(xiàn)實，讓W(xué)i-Fi 7速度倍增，但又容易被忽略的高價值射頻前端（RFFE）。
1、5G、Wi-Fi 7速度倍增，射頻前端是被忽略的功臣
什么是射頻前端？射頻前端就是調(diào)制解調(diào)器和終端天線間的一套射頻組件，影響并管理無線發(fā)送和接收的全部信號。
射頻前端在4G時代之前，和移動通信一樣不算復(fù)雜，只需支持屈指可數(shù)的幾個不同的無線頻率，只需要少量的射頻元件和天線。
4G的商用，讓移動通信的射頻設(shè)計發(fā)生了根本性的變化。因為4G LTE要盡可能利用無線頻譜，高效使用離散的頻譜資源，改善無線連接及性能。這就類似于，要利用多車道容納更多車輛，并且要實現(xiàn)更高的運輸效率。
為了實現(xiàn)4G的目標(biāo)，射頻前端的無線信令和傳輸架構(gòu)被重塑，并且增加了多項功能，比如載波聚合、高階調(diào)制以及多入多出（MIMO）天線，射頻前端的復(fù)雜性同時也呈現(xiàn)出幾何級數(shù)式增長。
5G時代的來臨，加深了射頻設(shè)計的挑戰(zhàn)。4G早期，一臺移動終端需要支持的頻段不到20個。無線頻譜作為稀缺資源，全球各地對于無線頻譜的分配各不相同，如今的5G時代，已經(jīng)有超過10000個頻段組合。
另外，為了實現(xiàn)5G高速率、低時延的目標(biāo)，5G引入了毫米波頻段（24GHz以上頻譜），這是5G能夠?qū)崿F(xiàn)峰值速率超過7Gbps，媲美光纖通信的關(guān)鍵。
2020年2月，高通發(fā)布的驍龍X60 5G調(diào)制解調(diào)器，正是搭配高通射頻及毫米波天線模組，實現(xiàn)了最高7.5Gbps的下載速度和3Gbps的上傳速度，千兆級的速率及時延堪比光纖。一年后的高通驍龍X65調(diào)制解調(diào)器及射頻系統(tǒng)，又將5G帶入萬兆級10Gbps時代。
5G更多的頻段組合，以及諸多新技術(shù)的引入，都讓5G射頻前端的設(shè)計面臨前所未有的復(fù)雜性挑戰(zhàn)，同時還有功耗和體積的限制條件。
與5G類似，無線局域網(wǎng)和Wi-Fi的復(fù)雜性也不斷增加，Wi-Fi 6E的頻率已經(jīng)提升至6GHz，高通今年發(fā)布的全球首個Wi-Fi 7商用解決方案，能夠同時利用5GHz和6GHz頻段，高通1620專業(yè)聯(lián)網(wǎng)平臺最高峰值無線容量達33.1Gbps。
Wi-Fi 7有效帶寬是Wi-Fi 6的2倍，可用頻譜將是Wi-Fi 6的3倍，Wi-Fi射頻前端的設(shè)計同樣面臨前所未有的挑戰(zhàn)。
無論是5G還是Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7高速率的實現(xiàn)，射頻前端都是不可忽略的功臣。
2、5G和Wi-Fi 7時代需要怎樣的射頻前端？
5G和Wi-Fi 7射頻前端復(fù)雜性的大幅增加，源于更多的頻譜組合，以及眾多新技術(shù)的引入。
前面提到的5G中引入毫米波技術(shù)就是一個例子，Wi-Fi也不例外，在Wi-Fi 6標(biāo)準(zhǔn)中，支持了包括MU-MIMO、OFDMA、TWT、WPA3在內(nèi)的技術(shù)。
到了Wi-Fi 7時代，得益于更寬的信道和4K QAM調(diào)制技術(shù)，Wi-Fi得以獲得更快的速度和更低時延的傳輸，還有Wi-Fi 7的三頻連接技術(shù)，又將Wi-Fi的速度和體驗推向新的高度。
通信技術(shù)的復(fù)雜度與射頻前端復(fù)雜性是正相關(guān)關(guān)系，要解決5G和Wi-Fi 7時代射頻前端復(fù)雜性的挑戰(zhàn)，綜合性的設(shè)計理念是關(guān)鍵所在，將數(shù)量繁多的組件以及各種特性和功能視為一個完整系統(tǒng)，進行端到端的設(shè)計，是解決5G射頻前端設(shè)計挑戰(zhàn)，以及提供有競爭力產(chǎn)品行之有效的辦法。
這也是為什么高通始終推出與調(diào)制解調(diào)器相匹配的射頻系統(tǒng)的原因所在。
終端設(shè)備廠商可以自行設(shè)計5G射頻前端，但并非所有終端廠商都愿意都如大量資源設(shè)計射頻前端。在移動通信領(lǐng)域有豐富積累的高通，具備多領(lǐng)域的領(lǐng)先技術(shù)，能夠提供領(lǐng)先的系統(tǒng)級解決方案。
比如，5G實現(xiàn)高速率的同時也會增加終端的功耗和散熱，解決這一問題巧妙的解決方案之一就是包絡(luò)追蹤技術(shù)，通過極度精細(xì)地管理5G終端發(fā)射無線信號的功率，實現(xiàn)高能效。
相比僅采用傳統(tǒng)普通功率追蹤的終端，高通在業(yè)界率先推出的5G包絡(luò)追蹤技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)卓越能效。引入高通第7代寬帶包絡(luò)追蹤技術(shù)的高通驍龍X65調(diào)制解調(diào)器及射頻系統(tǒng)，相比前代產(chǎn)品，能效提高30%，更節(jié)省手機空間，支持多個5G和4G功率放大器。
高通的AI天線調(diào)諧技術(shù)也是全球首個由AI輔助的5G自適應(yīng)天線調(diào)諧解決方案，提升天線性能，能夠為用戶提供最佳信號。
今年6月，高通將其在智能手機從調(diào)制解調(diào)器到天線的領(lǐng)先優(yōu)勢擴展到其它領(lǐng)域，推出了全新Wi-Fi 7射頻前端模組，這個擴展的產(chǎn)品組合面向藍牙、Wi-Fi 6E和下一代標(biāo)準(zhǔn)Wi-Fi 7，適用于智能手機之外的眾多快速增長的領(lǐng)域，包括汽車、擴展現(xiàn)實（XR）、PC、可穿戴設(shè)備、移動寬帶和物聯(lián)網(wǎng)等。
高通同樣采用了綜合性的設(shè)計理念，提供端到端的Wi-Fi 7射頻前端方案。
Wi-Fi SoC到天線的路徑（簡化）
Wi-Fi的前端模塊（FEM）集成了功率放大器（PA）、低噪聲放大器（LNA）、濾波器和開關(guān)，一個終端設(shè)備通常包括一個用于2.4GHz Wi-Fi和藍牙的FEM，以及一個用于5-7GHz的Wi-Fi FEM。
Wi-Fi前端模塊的作用在于，在接收（Rx）端，集成的低噪聲放大器增強了微弱的傳入射頻信號，提高信噪比 (SNR)，讓設(shè)備對信號更加敏感。在發(fā)射（Tx）端，集成的功率放大器增強從Wi-Fi SoC傳遞的傳出射頻信號，有效使用功率的同時拓展傳輸范圍。
為了實現(xiàn)最佳的模塊性能，高通設(shè)計之初就充分考慮PA和LNA的高效協(xié)同工作。高通將PA和LNA集成到單個封裝中，OEM能夠靈活地將FEM放置在每個Wi-Fi天線旁邊，這種布局靈活性可以實現(xiàn)最佳的電路板布局，還能通過最小化天線和放大器之間的走線長度，釋放全部的射頻潛能。
為了實現(xiàn)最佳的系統(tǒng)級性能，高通也通過協(xié)同設(shè)計，讓W(xué)i-Fi FEM、Wi-Fi SoC和互補的濾波器緊密協(xié)作，組合為一個最佳的解決方案。高通領(lǐng)先的端到端的Wi-Fi射頻前端設(shè)計，也支撐了其Wi-Fi 7獨特的高頻多連接并發(fā)技術(shù)的實現(xiàn)。
面向手機之外的諸多快速增長的市場，高通還會修改IP，滿足特定市場的需求，比如針對新型汽車市場的高通QXM1910 AQ解決方案。
還有不可忽略的一點，Wi-Fi除了需要和藍牙和諧地一起運行之外，還必須與5G并發(fā)工作。高通最新推出的Wi-Fi 7射頻前端模組，支持5G與Wi-Fi共存，與高通ultraBAW濾波器配合，支持5G/Wi-Fi并發(fā)，增強使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)終端的無線連接性能。
3、5G乘以Wi-Fi 6E/7的巨大應(yīng)用空間
5G與Wi-Fi 6E/7的并發(fā)，將實現(xiàn)倍乘效應(yīng)。
5G的普及，讓XR以及元宇宙的實現(xiàn)成為可能。
而5G和Wi-Fi 7能夠并發(fā)，將能夠為終端設(shè)備提供更加穩(wěn)定且高速的網(wǎng)絡(luò)連接。讓XR設(shè)備的體驗更有保障，用戶不用再擔(dān)心因為有電話或者網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定影響體驗，VR在線游戲、VR直播將成為可能。在汽車上，同時擁有高速且穩(wěn)定的5G和Wi-Fi 7連接，又將創(chuàng)造出怎樣意想不到的體驗？
5G疊加Wi-Fi 6E/7也將直接帶動全球射頻市場的高速增長。Gartner預(yù)測，到2026年射頻前端市場規(guī)模將達到210億美元，2019年至2026年間的復(fù)合年增長率為8.3%。
市場研究公司Yole Développement認(rèn)為，有兩個因素將導(dǎo)致所分析的連接性射頻前端設(shè)備市場顯著增長。第一個是特定設(shè)備的數(shù)量增長，例如可穿戴設(shè)備，第二個是為2×2和4×4 MIMO設(shè)備增加新的射頻鏈，以及6GHz頻段的射頻鏈。
站在高速增長的射頻前端市場中，高通也斬獲不少市場。2021財年，高通技術(shù)公司在智能手機射頻前端領(lǐng)域收入排名第一，2021年高通射頻前端單元累計出貨量達80億個，其中單個組件出貨量均超過3億個。
高通將其從調(diào)制解調(diào)器到天線的優(yōu)勢從手機市場擴展至手機之外快速增長的市場，能夠從眾多快速增長的市場中獲益。
過去，高通的潛在市場規(guī)模是150億美元。
如今，高通的潛在市場規(guī)模已增長至1000億美元，這主要得益于新增的旗艦級和高端Android終端、射頻前端和汽車業(yè)務(wù)。
