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射频前端国产替代正当时,和芯微发布国内首套2.4G&5G高功率WiFi 6 FEM芯片

时间:2021-10-19 作者:和芯微电子 阅读:
四川和芯微电子近日以“Cenchip”品牌发布了五款射频芯片,包括国内首套2.4G&5G高功率WiFi6 FEM芯片,一款5G高功率WiFi5 FEM芯片和两款高功率WiFi PA芯片,具有“高频频段”、“高线性输出功率”和“高端进口产品管脚兼容替代”三大亮点。
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2021年10月18日,四川和芯微电子股份有限公司举办了一场线上产品发布会,以“Cenchip”品牌发布了五款射频芯片,包括国内首套2.4G&5G高功率WiFi6 FEM芯片,一款5G高功率WiFi5 FEM芯片和两款高功率WiFi PA芯片,具有“高频频段”、“高线性输出功率”和“高端进口产品管脚兼容替代”三大亮点。

高频频段,是指WiFi6(包含WiFi6E)的工作频段是5~7GHz,远高于4G/5G手机的2~4GHz工作频段,芯片设计难度非常大。

高线性输出功率,是指WiFi6的线性输出功率是在-43dB DEVM条件下测得的,相比之下,WiFi5线性输出功率是在-35dB DEVM条件下测得的,WiFi6的功放线性度指标要求高了很多;再考虑到WiFi6的最高带宽是160MHz,是WiFi5最高带宽80MHz的两倍,传统的WiFi5功放在WiFi6最高带宽时进行测试,输出线性功率往往不到原来的四分之一,WiFi6射频芯片的设计难度大幅提升。

高端进口产品管脚兼容替代,本次发布的芯片主要对标美国Skyworks和Qorvo高功率WiFi6射频FEM芯片,封装尺寸为3x5mm QFN24。

无线通信系统都是由射频前端和基带处理两个主要功能构成,基带处理芯片一般是用CMOS工艺进行制造,射频前端在功率比较小的时候可以集成在基带芯片内部,这些集成了射频功放的基带芯片广泛用在IOT通讯设备等。

对于很多高线性度高功率要求的无线通讯芯片,主要是用GaAs (砷化镓)工艺进行制造,因为砷化镓材料的电子迁移速率是硅材料的210倍,从物理性质上决定了砷化镓工艺的高频性能远超硅工艺。美国三大巨头Skyworks、Qorvo和Broadcom占据了全球独立PA市场93%的市场份额。

WiFi6标准于2019年正式启用,其最高传输速率接近10Gbps,这对射频PA性能指标的要求大幅度提高。在移动蜂窝通信领域,从4G手机到5G手机产品,外置的砷化镓独立PA已成为产品的标配。在无线网通产品,从WiFi6路由器开始,外置的独立PA也将成为标准配置。

继2019年8月三星发布全球首款支持WiFi6的智能手机Galaxy Note 10之后,全球各大品牌手机厂商陆续发售支持WiFi6的智能手机。

2020年2月13日小米10新品直播发布会带来了小米首款支持WiFi 6网络技术的路由器—小米路由器AX3600。

根据【招商电子】2021年9月14日发布的《射频前端篇:射频前端千亿蓝海,国产化东风渐起》研究报告,“2020-2025年,WiFi6在手机中的渗透率持续提升,预计2025年超过60%;WiFi6在路由器中的渗透速度比手机更快,预计2025年超过90%全球路由器WiFi FEM市场规模将从2020年8亿美元提升到18亿美元。

和芯微电子的射频技术来源于美国EPICOM通讯公司;美国EPICOM通讯公司是2002年在硅谷成立的射频芯片设计公司,该公司2003年就开始批量出货砷化镓WiFi射频PA,并与Atheros,Marvell和Ralink共同发布WiFi 802.11g平台;2005年EPICOM公司的WiFi射频 PA产品出货超过4000万颗,成为全球主流的WiFi射频芯片供货商,产品曾被华硕(ASUS)和阿尔卡特(Alcatel)大量采用。

2017年和芯微电子获得了美国EPICOM公司的相关专利技术并开始组建射频团队,是国内首家专注于高功率WiFi射频芯片研发的公司,现在已经开发了全系列3x5mm尺寸的WiFi6 2.4G&5G和WiFi5 5G的射频FEM芯片,WiFi6E的产品也在研发当中,同时开始布局WiFi7的产品研发。

目前Cenchip产品线已能全面支持2.4G&5G两个频段的高功率WiFi6路由器,FEM芯片型号分别是CP3747、CP1333和CP3728,另外两个独立的PA芯片型号是CP5405和CP2623,对应的产品功能及对标的Skyworks/Qorvo产品型号详见下表。

Cenchip系列芯片可以Pin-Pin无缝替换国际品牌的多款产品,客户的PCB板无需做任何改动。

以下表格是Cenchip产品和对标产品线性输出功率指标的对比结果,这是射频FEM芯片设计难度最大也最具挑战的指标。

以CP3747为例,在-43dB DEVM,1024QAM,160MHz带宽WiFi6严格标准下,CP3747的线性输出功率性能,已经超过了QPF4588,和SKY85747的性能也相当

CP1333和CP3728的性能指标完全可与Skyworks和Qorvo的产品媲美。

下面表格里面,有另外几项关键指标和对标产品的对比结果,分别是发射增益,接收增益和接收噪声系数。

可以看出来,这些指标与Skyworks和Qorvo的产品性能相比,也不遑多让。

以下的几张测试截图,是CP3747和QPF4588的DEVM对比测试曲线。

从以上的对比数据可以看出,Cenchip系列芯片的各项参数指标,均已达到了国际先进水平,完全有能力实现进口替代,打破国外产品的垄断。

除了从美国EPICOM公司购买的5项美国发明专利,和芯射频团队已经申请了16项中国发明专利,Cenchip系列产品完全拥有自主知识产权。

据悉,现在已经有多家海内外客户测试了本次发布的射频芯片,正在逐步导入到路由器终端产品当中。

责编:Luffy Liu

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