AI芯天下丨分析丨5G和Wi-Fi 7时代需要怎样的射频前端？

前言：

每隔十年左右的时间，通信技术就会升级迭代一次，需要支持更多的频段和更复杂的信号处理。

在新技术的带动下，各类终端设备对于性能的要求不断提高，不仅带来了芯片行业的大爆发，也让射频前端从默默无闻开始逐渐走进大家的视野当中。

作者 ｜ 方文

图片来源 ｜ 网 络

发展到5G时代的射频升级

从3G到4G，再从4G到5G，射频工程师从根本上重塑了射频前端的无线信令和传输架构，增加了载波聚合、高阶调制和多入多出天线等主要功能。

通过整合更多的无线频谱来整体改善无线连接及性能，移动设备中的射频设计也因此变得相当复杂。

4G的商用，让移动通信的射频设计发生了根本性的变化。

5G时代的来临，加深了射频设计的挑战。

5G更多的频段组合，以及诸多新技术的引入，都让5G射频前端的设计面临前所未有的复杂性挑战，同时还有功耗和体积的限制条件。

从调制解调器到天线的通信系统至关重要。

如果没有射频前端，手机将无法工作，没有先进的射频前端，手机也没办法实现全球通信。

5G与Wi－if7需共存，射频前端挑战加剧

5G、Wi－Fi 6／7速率能够大幅提升是得益于整个通信系统的升级。

为了提升通信性能引入新的频谱，增加新技术，尽可能利用更多频率、更高效率提升通信性能，最终让无线传输也能媲美有线传输的稳定性以及高速率和低时延。

Wi－Fi 6E的频率已经提升至6GHz，Wi－Fi 7有效带宽是Wi－Fi 6的2倍，可用频谱将是Wi－Fi 6的3倍，Wi－Fi射频前端的设计同样面临前所未有的挑战。

到了Wi－Fi 7时代，得益于更宽的信道和4K QAM调制技术，Wi－Fi得以获得更快的速度和更低时延的传输，还有Wi－Fi 7的三频连接技术，又将Wi－Fi的速度和体验推向新的高度。

Wi－Fi 7带来的技术挑战是全方位的，从芯片到天线再到射频都需要完善的解决方案。

5G与Wi－Fi 7是需要共存的，这也让射频前端的设计更加复杂。

而5G和Wi－Fi 7能够并发，将能够为终端设备提供更加稳定且高速的网络连接。

赋能网联终端，多领域扩展

当前无线通信技术正在影响几乎每个行业，数字化转型步伐日渐加速。

从元宇宙、物联网到汽车，最先进的5G和Wi－Fi连接都是实现产业潜能的技术利器。

国金证券研报显示，元宇宙行业正处于初期投资阶段，以10年来看，预计游戏、社交、商业等元宇宙价值链将占据科技行业的15％到20％；

VR、AR、MR等XR元宇宙硬件终端，5G、6G、WiFi 6E和WiFi 7的技术承载，AI数据中心高速运算芯片都是推进元宇宙落地的关键基础设施。

而无线局域网和WiFi的不断演进，又进一步提高了射频前端的复杂性，因为蜂窝连接和WiFi信号必须保持分离，否则就会出现大量射频干扰的风险。

WiFi 6E和WiFi 7标准已引入6GHz的频谱。因此，射频前端必须有先进的过滤技术，避免射频信号的重叠。

无线连接技术推动着射频市场的增长

有两个因素将导致连接性射频前端设备市场显着增长。

第一个是特定设备的数量增长，例如可穿戴设备；

第二个是为2×2和4×4 MIMO设备增加新的射频链，以及6GHz频段的射频链。

Yole射频研究团队预计，WiFi、蓝牙、UWB将在2026年为连接性射频前端市场带来30亿美元的规模；2021年至2026年的复合年增长率为8．4％，芯片组的市场价值不包括在内。

这一增长是由智能手机中转向更高的连接性射频BoM，包括UWB、WiFi 6E和2x2 MIMO的快速实施推动。

无线局域网和WiFi的不断演进，又进一步提高了射频前端的复杂性，因为蜂窝连接和WiFi信号必须保持分离，否则就会出现大量射频干扰的风险。

WiFi 6E和WiFi 7标准已引入6GHz的频谱。因此，射频前端必须有先进的过滤技术，避免射频信号的重叠。

单纯从速率来看，如果说WiFi6是千兆技术，WiFi7则是在此基础上速率提升10倍左右的技术。

结尾：射频领域企业杀成红海

在此背景之下，仅国内做射频芯片的企业就多达上百家，早已成为一片红海。

不过，国内相关企业虽然数量众多，但技术上还存在一定差距，很多还停留在某些射频器件的研发设计上。

但从全球来看，射频领域的核心地位目前被Murata、Skyworks、Qorvo和高通等公司牢牢占据，它们早已从分立器件走向了模组的研发阶段。

以高通公司为例，作为无线通信领域多年来的领军者，高通在四大重点关注的业务领域中就包括射频前端，而且已经发布了射频相关的整体解决方案。

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