Es gibt kein „am schnellsten“, sondern nur „schneller“. WLAN 6 hat sich gerade erst durchgesetzt, da ist schon WLAN 7 da.
Nach der Einführung von WLAN 6 (802.11ax) wurde der neue Standard 802.11be (Extremely High Throughput) vorgeschlagen. Analog dazu wird die Wi-Fi Alliance den Standard 802.11be als WLAN 7 bezeichnen.
Die Informationstechnologie verändert sich von Tag zu Tag, was der Menschheit zugutegekommen ist, den Beschäftigten in der Elektronik- und Chipindustrie jedoch das Leben schwer gemacht hat. Doch gerade aufgrund dieser Schwierigkeiten eröffnen sich uns Industriearbeitern neue Chancen.
Die WLAN-Technologie entstand 1999, und es dauerte vier Jahre, bis man von 802.11b zu 802.11a/g gelangte. Im Jahr 2009 war der WLAN-Standard 802.11n offiziell vorläufig und wurde als WLAN4 bezeichnet. Von WLAN 4 bis WLAN 5 dauerte es weitere vier Jahre, bis der 802.11ac-Standard eingeführt wurde. Der Übergang von WLAN 5 zu WLAN 6/6E wird sechs Jahre in Anspruch nehmen, wobei der erste neue Standard 802.11ax ist. 2020 ist das erste Jahr von WLAN 6. Obwohl der 802.11be-Standard bereits eingeführt wurde, wird die tatsächliche Markteinführung von WLAN 7 voraussichtlich erst in vier bis fünf Jahren erfolgen.
Quelle: Keysight Technologies
Von anfänglichen 1 Mbit/s bis zur aktuellen Spitzenrate von 9,6 Mbit/s nach 802.11ax (Wi-Fi 6). Die Weiterentwicklung der technischen Standards verbessert vor allem den Durchsatz und die Leistung der WLAN-Datenübertragung durch Mechanismen wie Bandbreitenerweiterung, Verbesserung der Kanalkodierung, MIMO-Technologie und Optimierung der Datenverbindungsschicht.
Die OFDMA-Mehrfachzugriffstechnologie kann das durch den vollständigen Nutzerzugriff verursachte Verzögerungsproblem verbessern und die durch den Kanalwettbewerbsmechanismus verursachte Netzwerküberlastung verringern. Das OFDMA-Mehrfachzugriffssystem unterteilt die Übertragungsbandbreite in eine Reihe orthogonaler und sich nicht überlappender Teilträgergruppen und weist verschiedenen Nutzern unterschiedliche Teilträgergruppen zu, um den Mehrfachzugriff zu realisieren. Das OFDMA-System kann verfügbare Bandbreitenressourcen dynamisch an bedürftige Nutzer zuweisen, wodurch sich die Nutzung der Systemressourcen leicht optimieren lässt. Da verschiedene Nutzer nicht überlappende Unterträgersätze belegen, treten unter idealen Synchronisationsbedingungen keine Interferenzen zwischen mehreren Haushalten auf, d. h., es gibt keine Mehrfachzugriffsinterferenzen (MAI).
Die IEEE-Organisation plant, eingehende Untersuchungen zu den physikalischen Schichten wie Frequenz, Bandbreite, Frequenzband oder Kanalaggregation durchzuführen und ein neues WLAN vorzuschlagen, das auf dem OFDMA-Mehrfachzugriffsverfahren von Wi-Fi 6 und anderen damit verbundenen Technologien basiert, um die Leistung weiter zu verbessern. Standard: IEEE 802.11be.
Quelle: Keysight Technologies
Je näher man an Wi-Fi 6 und Wi-Fi 7 herankommt, desto höher sind die Anforderungen an das HF-Frontend und desto höher sind die Anforderungen an den Fertigungsprozess.
WIFI4, 802.11n:
2,4-GHz-Router haben Einzug in Tausende von Haushalten gehalten. Die Chance für den HF-Frontend-Bereich liegt im 2,4-GHz-FEM, was vor allem auf den Bedarf an hoher Leistung zurückzuführen ist. Mittlere und niedrige Leistungsstufen sind mittlerweile integriert. Skyworks und Qorvo bringen keine neuen Produkte dieses Standards mehr auf den Markt, und bei den frühen Produkten kam der Galliumarsenid-Prozess zum Einsatz.
WLAN 5, 802.11ac:
Dieser Standard führt das 5,8-GHz-Frequenzband ein und ermöglicht damit den Einsatz von Dualband-Routern mit 2,4-GHz- und 5,8-GHz-Unterstützung. Zu den Möglichkeiten im Bereich der HF-Frontends gehören 2,4-GHz-FEM und 5,8-GHz-FEM.
Anfangs wurde jeder Router mit einem 2,4-GHz-FEM ausgestattet. Später konnte die in die Router-Plattform integrierte Ausgangsleistung des HF-Frontends 19 bis 20 dBm erreichen, sodass im Grunde kein FEM mehr hinzugefügt wurde. Skyworks hat 2,4-GHz-FEMs auf Galliumarsenid-Basis sowie 2,4-GHz-FEMs mit Silizium-Germanium-Prozess (SiGe) geliefert. Qorvo setzt weiterhin auf die Galliumarsenid-Technologie.
5,8-G-FEM: Skyworks brachte den 5,8-G-FEM vor sieben Jahren erstmals auf den Markt, hergestellt im Galliumarsenid-Prozess, mit einer Ausgangsleistung von 20 dBm bei EVM -35 dB. Später entwickelte ich einen 5,8-G-FEM im 2×2-Gehäuse mit Silizium-Germanium-Prozess (SiGe). Das Projekt schien jedoch nicht erfolgreich zu sein. Die Kosten waren zwar recht günstig, aber die Leistung war etwas schlechter. Qovor beharrt darauf, den 5,8-G-FEM im Galliumarsenid-Prozess herzustellen. Später übernahm die MTK-Plattform die DPD-Funktion, und die Ausgangsleistung des integrierten 5,8-G-FEM erreichte ebenfalls 19 dBm, sodass es weniger Möglichkeiten gab, einen zusätzlichen 5,8-G-FEM einzubauen.
WIFI6, 802.11ax:
Bei 2,4-GHz-FEM-Chips sind Skyworks und Qorvo einstimmig auf den Silizium-Germanium-Prozess (SiGe) umgestiegen, und die Leistung hat sich in Tests als sehr gut erwiesen. GF ist nach wie vor führend in der Silizium-Germanium-Technologie (SiGe) und wird auch von ausländischen Herstellern als Foundry bevorzugt. Die Forschungs- und Entwicklungskosten für den Silizium-Germanium-Prozess (SiGe) sind hoch und die Entwicklung ist schwierig. Inländische F&E-Fachkräfte, die mit diesem Prozess vertraut sind, sind rar. Der Vorteil besteht darin, dass die Simulation in der Planungsphase relativ genau ist und die Produktionskonsistenz hoch ist. Im Kostenvergleich liegt dieser Prozess jedoch in etwa auf dem Niveau von Galliumarsenid. Der Strom des mit dem Silizium-Germanium-(SiGe)-Prozess entwickelten FEM ist etwas besser. Im Vergleich zum neuesten FEM von SKY weist der von Sanwu Micro entwickelte Galliumarsenid-WIFI6-FEM einen Betriebsstrom von 150 mA bei3,3 V bei DVM-43 dB, während der Betriebsstrom des SKY-FEM bei 135mA@3.3V bei DVM-43 dB liegt, was einer Differenz von 15 mA entspricht.
5.8G FEM, Skyworks und Qorvo nutzen alle den Galliumarsenid-Prozess. Ausländische Forschungs- und Entwicklungserfahrungen mit diesen beiden Prozessen zeigen, dass zwar beide Prozesse realisierbar sind, der Silizium-Germanium-Prozess (SiGe) dem Galliumarsenid-Prozess jedoch stets unterlegen ist. Klicken. Da die Anforderungen an Design und Leistung immer höher werden, erweist sich der Silizium-Germanium-Prozess (SiGe) zunehmend als unzureichend, sodass der Galliumarsenid-Prozess zum Einsatz kommen muss.
Was die Technologie der WLAN-6-Hauptchips betrifft, insbesondere das zugrunde liegende Softwareprotokoll, liegt MTK noch weit hinter Qualcomm und Broadcom zurück. Der Abstand zu den einheimischen Chipherstellern ist sogar noch größer. Es wäre schon sehr gut, wenn China in zwei Jahren WLAN-6-Hauptchips in Serie produzieren könnte. Die Stärken von MTK liegen ebenfalls auf der Hand: Das Unternehmen verfügt über eine ausgewogene Technologiepalette. Es ist besonders stark in den Bereichen Basisband-Chips, Softwareprotokolle, HF-Transceiver, HF-Frontend und anderen Technologien – insbesondere bei der weltweit führenden HF-Frontend-Technologie.
Daher benötigt die MTK-WLAN-6-Lösung für den Einstiegsbereich weder einen 2,4-GHz-WLAN-6-FEM noch einen 5,8-GHz-WLAN-6-FEM, und das HF-Frontend ist vollständig integriert, um die gesamte Ausgangsleistung zu liefern. Qualcomm und Broadcom sind dazu nicht in der Lage, und andere inländische Hersteller sind es erst recht nicht.
Mit der Einführung von Wi-Fi 6 haben sich natürlich die Frequenzbänder in verschiedenen Ländern geändert. In meinem Land sind sie unverändert geblieben, und es ist nicht zu erwarten, dass sich daran in Zukunft etwas ändern wird. Die Vereinigten Staaten und Brasilien haben das Wi-Fi-Frequenzband jedoch auf 7,2 GHz erweitert, und Japan könnte diesem Beispiel folgen. Europa hat das Frequenzband auf 6 GHz angehoben. Aufgrund der Änderungen im Frequenzband muss auch der WLAN-FEM-Frontend-Chip angepasst werden. Je höher die Frequenz, desto größer die Bandbreite und desto höher die Anforderungen an Design und Fertigungsprozess. Als Fertigungsmaterial wird weiterhin Galliumarsenid verwendet. Gleichzeitig steigt der Schwierigkeitsgrad bei der Integration des HF-Frontends allmählich an.
WIFI7, 802.11.be:
2,4-GHz-FEM, Silizium-Germanium- (SiGe-) und Galliumarsenid-Prozesse werden alle nebeneinander bestehen.
Ich persönlich glaube, dass ein 5,8-G-FEM nur mit Galliumarsenid-Technologie hergestellt werden kann. Die Integration des HF-Frontends in den Hauptchip ist schwieriger, weshalb FEM-Steckmodule den Markt dominieren werden.
Je höher die Frequenz, je größer die Bandbreite und je höher die Geschwindigkeit, desto schwieriger ist die Entwicklung eines Chips. Der Galliumarsenid-Prozess bietet nach wie vor relative Vorteile, weshalb Galliumarsenid der vorherrschende Prozess und die zukünftige Richtung für WLAN-FEM sein wird.
Obwohl MTK sehr leistungsstark ist und integrierten HF-Frontends weiterhin Konkurrenz macht, ist es doch eine Tatsache, dass die Marktnachfrage nach WLAN-FEMs nicht immer geringer wird, sondern allmählich zunimmt. Auf dem Router-Markt wird die Integration nicht zum Mainstream werden. Mit der Weiterentwicklung der WLAN-Technologie werden die Marktanwendungen immer vielfältiger, und die Anforderungen an HF-Frontends steigen allmählich. Für HF-Frontend-FEMs bieten sich zahlreiche Chancen.
*Haftungsausschluss: Dieser Artikel ist ein Originalbeitrag des Autors. Der Hauptinhalt des Artikels gibt die persönliche Meinung des Autors wieder. Die Wiederveröffentlichung durch „Semiconductor Work Inquiry“ dient lediglich dazu, eine andere Sichtweise zu vermitteln. Dies bedeutet nicht, dass „Semiconductor Work Inquiry“ die darin vertretenen Ansichten teilt oder unterstützt. Sollten Sie Einwände haben, wenden Sie sich bitte an „Semiconductor Work Inquiry“.
Quelle: Der Inhalt stammt aus dem öffentlichen Account “Zhong Lin Tan Xin”, Autor: Zhong Lin, vielen Dank.
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