四川和芯微電子股份有限公司于10月18日舉辦了一場線上產品發布會,以“Cenchip”品牌發布了五款射頻芯片,包括國內首套2.4G&5G高功率WiFi6 FEM芯片,一款5G高功率WiFi5 FEM芯片和兩款高功率WiFi PA芯片,具有“高頻頻段”、“高線性輸出功率”和“高端進口產品管腳兼容替代”三大亮點。
高頻頻段,是指WiFi6(包含WiFi6E)的工作頻段是5~7GHz,遠高于4G/5G手機的2~4GHz工作頻段,芯片設計難度非常大。
高線性輸出功率,是指WiFi6的線性輸出功率是在-43dB DEVM條件下測得的,相比之下,WiFi5線性輸出功率是在-35dB DEVM條件下測得的,WiFi6的功放線性度指標要求高了很多;再考慮到WiFi6的最高帶寬是160MHz,是WiFi5最高帶寬80MHz的兩倍,傳統的WiFi5功放在WiFi6最高帶寬時進行測試,輸出線性功率往往不到原來的四分之一,WiFi6射頻芯片的設計難度大幅提升。
高端進口產品管腳兼容替代,本次發布的芯片主要對標美國Skyworks和Qorvo高功率WiFi6射頻FEM芯片,封裝尺寸為3x5mm QFN24。
無線通信系統都是由射頻前端和基帶處理兩個主要功能構成,基帶處理芯片一般是用CMOS工藝進行制造,射頻前端在功率比較小的時候可以集成在基帶芯片內部,這些集成了射頻功放的基帶芯片廣泛用在IOT通訊設備等。
對于很多高線性度高功率要求的無線通訊芯片,主要是用GaAs (砷化鎵)工藝進行制造,因為砷化鎵材料的電子遷移速率是硅材料的210倍,從物理性質上決定了砷化鎵工藝的高頻性能遠超硅工藝。美國三大巨頭Skyworks、Qorvo和Broadcom占據了全球獨立PA市場93%的市場份額。
WiFi6標準于2019年正式啟用,其最高傳輸速率接近10Gbps,這對射頻PA性能指標的要求大幅度提高。在移動蜂窩通信領域,從4G手機到5G手機產品,外置的砷化鎵獨立PA已成為產品的標配。在無線網通產品,從WiFi6路由器開始,外置的獨立PA也將成為標準配置。
繼2019年8月三星發布全球首款支持WiFi6的智能手機Galaxy Note 10之后,全球各大品牌手機廠商陸續發售支持WiFi6的智能手機。
2020年2月13日小米10新品直播發布會帶來了小米首款支持WiFi 6網絡技術的路由器—小米路由器AX3600。
根據【招商電子】2021年9月14日發布的《射頻前端篇:射頻前端千億藍海,國產化東風漸起》研究報告,“2020-2025年,WiFi6在手機中的滲透率持續提升,預計2025年超過60%;WiFi6在路由器中的滲透速度比手機更快,預計2025年超過90%;全球路由器WiFi FEM市場規模將從2020年8億美元提升到18億美元。”
和芯微電子的射頻技術來源于美國EPICOM通訊公司;美國EPICOM通訊公司是2002年在硅谷成立的射頻芯片設計公司,該公司2003年就開始批量出貨砷化鎵WiFi射頻PA,并與Atheros,Marvell和Ralink共同發布WiFi 802.11g平臺;2005年EPICOM公司的WiFi射頻 PA產品出貨超過4000萬顆,成為全球主流的WiFi射頻芯片供貨商,產品曾被華碩(ASUS)和阿爾卡特(Alcatel)大量采用。
2017年和芯微電子獲得了美國EPICOM公司的相關專利技術并開始組建射頻團隊,是國內首家專注于高功率WiFi射頻芯片研發的公司,現在已經開發了全系列3x5mm尺寸的WiFi6 2.4G&5G和WiFi5 5G的射頻FEM芯片,WiFi6E的產品也在研發當中,同時開始布局WiFi7的產品研發。
目前Cenchip產品線已能全面支持2.4G&5G兩個頻段的高功率WiFi6路由器,FEM芯片型號分別是CP3747、CP1333和CP3728,另外兩個獨立的PA芯片型號是CP5405和CP2623,對應的產品功能及對標的Skyworks/Qorvo產品型號詳見下表。
Cenchip系列芯片可以Pin-Pin無縫替換國際品牌的多款產品,客戶的PCB板無需做任何改動。
以下表格是Cenchip產品和對標產品線性輸出功率指標的對比結果,這是射頻FEM芯片設計難度最大也最具挑戰的指標。
以CP3747為例,在-43dB DEVM,1024QAM,160MHz帶寬WiFi6的嚴格標準下,CP3747的線性輸出功率性能,已經超過了QPF4588,和SKY85747的性能也相當。
CP1333和CP3728的性能指標完全可與Skyworks和Qorvo的產品媲美。
下面表格里面,有另外幾項關鍵指標和對標產品的對比結果,分別是發射增益,接收增益和接收噪聲系數。
可以看出來,這些指標與Skyworks和Qorvo的產品性能相比,也不遑多讓。
以下的幾張測試截圖,是CP3747和QPF4588的DEVM對比測試曲線。
從以上的對比數據可以看出,Cenchip系列芯片的各項參數指標,均已達到了國際先進水平,完全有能力實現進口替代,打破國外產品的壟斷。
除了從美國EPICOM公司購買的5項美國發明專利,和芯射頻團隊已經申請了16項中國發明專利,Cenchip系列產品完全擁有自主知識產權。
現在已經有多家海內外客戶測試了本次發布的射頻芯片,正在逐步導入到路由器終端產品當中。
公司將參展第98屆中國(上海)電子展(CEF),期待您的光臨!
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