解讀WiFi與5G共存、TWS爆發和RFFE國產化三大趨勢

2021-01-15 EDN電子設計技術

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目前業界有三大熱門話題:5G、AI和IoT。AI突然間熱起來,原因在於算力增加和足夠多的數據。AI和IoT都是需要很大量的數據,而5G則是要為這些數據提供高速通道。INVednc

在泛連接領域,Wi-Fi 6和TWS,包括國產射頻前端等,都是國內非常熱的市場熱點。日前,紫光展銳執行副總裁王瀧就5G時代WiFi是否會消亡、真無線耳機(TWS)的爆發以及5G射頻前端國產化這三個熱門話題向與會記者進行了詳細解讀。INVednc

5G時代,Wi-Fi是否會消亡?

2017年,《華爾街日報》上首次出現討論,5G來了,Wi-Fi 會不會消失?INVednc

2011年,高通花32億美金併購ATHEROS的原因就是Wi-Fi 。隨後,MTK跟著買了Ralink,也是為了Wi-Fi 。2015年,高通買了CSR,則是為了藍牙。2019年發生了三起併購案,都跟Wi-Fi 相關。首先,BROADCOM 2016年把IoT相關的業務拆除賣給了CYPRESS,2019年CYPRESS把自己以100億美金賣給了Infineon。QuanTenna在5月以10億美金賣給了ON。MARVELL在5月份把Wi-Fi 、藍牙的業務以17.6億美金賣給了NXP。INVednc

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因此可以看出Wi-Fi 形勢大好。「2019年,5G要全面展開的時候,大家出手買Wi-Fi ,這是不是有點奇怪?這是因為大家看好Wi-Fi 業務未來的增長。」INVednc

5G來了,為什麼還需要Wi-Fi ?原因是有數據指出,2G時代,大家用Wi-Fi 進行數據傳輸的比例只有20%左右;3G時代大概是30%;4G時代是40%;到5G時代通過Wi-Fi 傳輸的數據是70%。2G、3G、4G、5G換代,而利用Wi-Fi 傳輸數據反而在增加,原因是數據量每年在翻倍,但提供的傳輸通道不夠。因此,大量的數據還是需要通過Wi-Fi 傳輸,根據統計,目前以Wi-Fi 傳輸的信息佔全球信息流量的超過一半。INVednc

同時,從市場來看,事實上全球Wi-Fi 的出貨大概在30多億。這其中又有一大部分是手機,2017年手機佔到55%,2018年手機大概佔49%。手機這個量非常大,但總比例不會再增長,而其他非手機業務則會不斷增加。因此,2019年的那3家Wi-Fi 相關的併購並不是為了做手機,而是看好非手機市場。INVednc

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5G有三個標準,eMMB、mMMTC和URLLC,而其實Wi-Fi 的標準也一樣,它的發展路線跟5G幾乎一樣。eMMB就是要提供更高的帶寬;802.11ax大概就是Wi-Fi 6,可以提供更高的頻段(2.4GHz和5GHz)。另外,美國政府在明年會開放6GHz的頻段,歐洲也在討論開放這個頻段,中國尚未討論。6GHz頻段開放以後會增長1.2GHz的頻段數。802.11ay是60GHz,還有現在在討論的Wi-Fi 7。mMTC是多連接;Wi-Fi 同樣在這方面努力探索。URLLC是802.11bb,用燈光傳輸信號;然後是bd。5G有V2X的應用,Wi-Fi 則在做下一代標準的eMMB——歐洲準備採用Wi-Fi,中國則是要做5G。INVednc

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Wi-Fi和5G實際是一個相輔相成的過程。Wi-Fi是伴隨移動通信的進化在進化——在3G時代是802.11g;4G時代是n和ac,即Wi-Fi 4和WI-Fi 5;5G時代是ax/Wi-Fi 6。INVednc

同時,通信建設需要頻段,但是頻段畢竟有限。中國5G上得比較快,因為我們有頻段。美國可用的低頻頻段不多,因此要上毫米波。Wi-Fi則有豐富的頻段,4G、5G,包括6G,都有「大量的土地可以去修路」。INVednc

5G和Wi-Fi各有各的頻段,數據量每年都在增長,單靠5G無法滿足需求,因此兩者是互補共生而不是相互取代的關係。INVednc

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還有很重要的一點,Wi-Fi是免費的,可以自己安裝。公司不能把所有的數據都放到運營商網絡上,家裡也需要Wi-Fi,不需要去申請,成本低,這是Wi-Fi的優勢。INVednc

TWS突然火了,成了網紅

藍牙跟Wi-Fi一樣是跟著手機一路成長,藍牙標準的最早推出者實際上是愛立信和諾基亞。最近TWS火起來的一個重要推手是蘋果——因為蘋果把耳機口取消了,藍牙耳機成為了剛需。而且蘋果另闢蹊徑,沒有做傳統藍牙耳機,而是做了TWS。INVednc

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明年將會出現的一個重要類別就是BLE Audio低功耗藍牙耳機。BLE音頻最主要解決的問題是TWS的各種轉發和監聽。另外就是藍牙的音質。SBC是最簡單的音質,還有AAC和蘋果的AEC,都是為了讓藍牙音質變好。但這些標準不一定開源。BLE則可以解決兩個根本問題,即音質問題與多連接問題。「BLE是明年的熱點。明年我們會推出BLE音頻耳機的方案,在標準發布的時候我們會有自己的方案。」他透露。INVednc

藍牙很大一塊市場是手機。藍牙在手機上的比例比Wi-Fi還高——Wi-Fi只是在智慧型手機上,功能機、老人手機上沒有,但藍牙在所有類型手機上都有。藍牙總共有40億,其中一半都是在手機上。然後一大塊就是音頻。藍牙標準協會的官方數據說差不多不到10億,其實市場上銷售的是不止。「這是因為很多華強北用麻袋裝的耳機(未獲藍牙標準組織認證)是沒有統計在這裡面的,這個數量非常大,就在中國。所以,這個數據其實是遠多於此。」再就是是數傳市場。另一個BLE市場則包括玩具、電子眼、燈控和智慧農業,在這些領域BLE具有非常廣闊的前景。INVednc

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藍牙耳機現在最火的是主動降噪。「蘋果的降噪做得非常好。以前降噪做得非常好的是Bose,蘋果的降噪比Bose還好——Bose頭戴的降噪最多30dB,蘋果是40dB。蘋果除了降噪做得好,通透模式也做得非常好,我們用儀器測量,戴和不戴耳機一模一樣。」他指出。未來,耳機還有可能實現支付。「人臉可以支付,耳機也可以,因為每個人的耳道形狀是不一樣的。但這些都需要跟生態系統一起合作。」他補充說。INVednc

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5G來了,國產射頻迎來東風?

射頻前端以紫光展銳的市場份額為例,其在2G的射頻市場佔到60%,3G佔到49%的市場,佔比非常大,但是4G佔的量卻不大,是什麼原因?「2G、3G射頻前端比較簡單,到了4G就變得很複雜。這個時候射頻基本上依賴國際大廠,2G、3G時代很多公司在做射頻,4G的時候已經減少了,後來越來越少。」他解釋說,「4G射頻前端的要求非常高,並不單單是設計,要設計+生產製作跟產能的整合,要走IDM的模式,基本上就是國際大廠形成了對主流市場的實際壟斷。」INVednc

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到了5G,射頻將會更加複雜。「因為頻段更多了,需要的濾波器更多了,未來射頻就更加複雜了,要求就更高了。」他指出,「在整個射頻前端,如果要講主晶片,第一名是高通,第二名是臺灣的聯發科。然後到中國的展銳,看不到其他的公司。然後就是自己做晶片的蘋果、三星和華為。但射頻前端,數到10名開外,可能才排到中國來。所以射頻前端跟主晶片不一樣。對於中國企業,射頻前端的機會非常大。」INVednc

對我們來說,因為我們要賣5G手機,所以我們要做Wi-Fi6。同樣的,射頻前端跟射頻整體解決方案我們得要做,現在手機有射頻前端,Wi-Fi也有射頻前端,都在做。而且,到了5G時代,除了它變複雜以外,還有一個很關鍵的問題,5G的性能大幅度的提高,所以需要了解基帶。所以看到高通一直投射頻前端,4G沒有做好,5G現在做好了。INVednc

「射頻前端這件事情非常重要,重要在於是整個射頻產業的問題。除了技術,而且它是化合物半導體。射頻現在基本上是採用砷化鎵,再高端需要氮化鎵,做濾波器需要氮化鎵。它需要不同的化合物材料,這個難度不僅僅是在設計,要理解化合物材料,還要理解工藝。半導體從根本來說是化學。為什麼美國人半導體第一名,是因為美國化學做得非常好,對化合物的理解很深刻。排到第二名的是臺灣,例如臺塑,臺灣的化學工藝當年做得非常好,基礎深厚。」他指出,「對於化合物半導體的研究,國外比我們更多,射頻前端特別明顯。其他東西基本上都是用矽做,只是不停地從當年的180nm一路降到7nm。射頻前端則不僅僅是矽片,還有各種各樣的半導體,酸化鎵、砷化鎵、碳化矽等等,所以更多的是化合物的問題。今天這些最高端的工藝不在中國,都需要進口。」INVednc

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