去年，WiFi 7標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)、CERTIFIED 7認(rèn)證計(jì)劃啟動。這在標(biāo)志著WiFi 7時(shí)代逐漸開啟的同時(shí)，也加速了WiFi 8的進(jìn)程。根據(jù)IEEE的計(jì)劃，WiFi 8預(yù)計(jì)在2028年左右發(fā)布，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（IEEE 802.11bn）自2023年項(xiàng)目授權(quán)請求（PAR）獲得批準(zhǔn)后，工作組已經(jīng)開始敲定更多細(xì)節(jié)。
盡管距離正式發(fā)布還有一段時(shí)間，市場上也還沒有支持WiFi 8的產(chǎn)品完成，但是大致的原則方向已經(jīng)確定，WiFi 8 在不增加頻寬、頻道數(shù)量的基礎(chǔ)上，將關(guān)注重點(diǎn)放在有效吞吐量的提升和用戶體驗(yàn)的改善之上。這一改變對于射頻器件的開發(fā)或?qū)砀蟮奶魬?zhàn)，也給射頻廠商帶來更多新的發(fā)展機(jī)會。
WiFi 8轉(zhuǎn)換發(fā)展路徑
近年來，WiFi 標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)更新迭代。WiFi 6的推出讓人們看到了無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一次質(zhì)變，它不僅提高了網(wǎng)絡(luò)的速度，還改善了多設(shè)備同時(shí)連接時(shí)的表現(xiàn)。WiFi 6E則在WiFi 6的基礎(chǔ)上進(jìn)一步拓展了頻段，讓網(wǎng)絡(luò)的表現(xiàn)更加出色。WiFi 7繼承并發(fā)揚(yáng)了WiFi 6E的優(yōu)點(diǎn)，在其基礎(chǔ)上進(jìn)行了多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，比如320MHz頻寬、4096QAM基頻接入、MultiRU等。
WiFi 8 標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定卻改變這一發(fā)展趨勢，從增加頻寬、頻道數(shù)量，提升數(shù)據(jù)傳輸速度，轉(zhuǎn)向了著重改善傳輸質(zhì)量。WiFi 8 保持WiFi 7標(biāo)準(zhǔn)的23Gbps帶寬、4096QAM調(diào)制方式、信道數(shù)量及頻段（如2.4GHz、5GHz和6GHz）不變，引入?yún)f(xié)調(diào)空間重用（Co - SR）、協(xié)調(diào)波束成形（Co - BF）、動態(tài)子信道操作（DSO）和更精細(xì)的數(shù)據(jù)速率控制等技術(shù)。
“WiFi 8追求的是超高可靠性。從WiFi 8 功能的設(shè)定上就可以看出，并沒有追求更高的頻寬、更高的吞吐量，而是注重AP和Client之間如何更有效率地連接，考慮如何提供一個(gè)更穩(wěn)定、更少延遲的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境?！盦orvo亞太區(qū)無線連接事業(yè)部高級行銷經(jīng)理林健富表示。
慧智微副總裁彭洋洋也指出，在傳輸速率上，目前來看WiFi 8與WiFi 7沒有明顯區(qū)別，同樣是采用2.4/5/6GHz三個(gè)頻段，同樣采用最高4096-QAM的調(diào)制方式，同樣支持最大320MHz信道帶寬，同樣理論最高達(dá)到46Gbps的峰值速率。然而，速率沒有明顯提升，并不意味著WiFi技術(shù)就不再演進(jìn)了。WiFi 8的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向優(yōu)化實(shí)際效率與可靠性，在相同硬件參數(shù)下提升多設(shè)備、高密度場景的體驗(yàn)，而非進(jìn)一步提高理論速率。
一種現(xiàn)實(shí)選擇？
之所以會出現(xiàn)這樣的轉(zhuǎn)變，或許是業(yè)界的一種現(xiàn)實(shí)選擇。
唯捷創(chuàng)芯市場經(jīng)理趙星指出：“過往幾代的WiFi標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)，主要是通過增加新頻譜，信號流數(shù)，使用更寬的信號帶寬，更高階的調(diào)制信號來提高系統(tǒng)吞吐量；同時(shí)通過MU-MIMO，MLO等技術(shù)提高數(shù)據(jù)傳輸效率。發(fā)展到WiFi 7，理論最大吞吐量已經(jīng)達(dá)到46Gbps。雖然實(shí)際使用無法達(dá)到理論值，但是一般使用場景WiFi7提供的理論吞吐量能力已經(jīng)是足夠了。然而，在一些復(fù)雜使用場景下，信號傳輸?shù)目煽啃院蛿?shù)據(jù)傳輸效率以及時(shí)延表現(xiàn)還是是有所不足，不能很好地滿足諸如AR，VR，高清流媒體、遠(yuǎn)程醫(yī)療，智能工廠、智慧城市級等需要實(shí)時(shí)響應(yīng)的應(yīng)用。”
WiFi 8也就是802.11bn(Ultra High Reliability)，從命名上來看就可以看出，這一代標(biāo)準(zhǔn)就是旨在提高傳輸可靠性的。通過WiFi8新增的一系列功能，優(yōu)化現(xiàn)有資源，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)可靠性，減小時(shí)延的效果，從而滿足未來一系列對時(shí)延和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理有較高要求的應(yīng)用的需求。
之所以WiFi 8沒有走之前標(biāo)準(zhǔn)的老路，加大信號帶寬，使用更高階調(diào)制，使用更多信號流數(shù)，趙星認(rèn)為主要有兩個(gè)方面原因：一是目前WiFi 7在吞吐量上已經(jīng)滿足一般日常應(yīng)用需求。單純在上述技術(shù)點(diǎn)做升級，也無法解決未來新應(yīng)用對于可靠性和時(shí)延需求上的痛點(diǎn)。
二是在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上的難度和回報(bào)不如目前WiFi 8的方案更優(yōu)。比如在增加信號帶寬方面，6GHz~7GHz范圍內(nèi)，只有6個(gè)320MHz的信道，其中不重疊的只有3個(gè)信道。如果進(jìn)一步增大帶寬，可用信道數(shù)會進(jìn)一步降低，實(shí)際使用效率較低。同時(shí)更大帶寬對于實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的信號傳輸也有很大挑戰(zhàn)。在更高階調(diào)制方式上，目前WiFi 7已經(jīng)使用4K-QAM調(diào)制方式，進(jìn)一步升級就需要到16K-QAM，這部分升級只能帶來16%的理論最大速率提升。但是實(shí)現(xiàn)上的復(fù)雜度和代價(jià)很大。如果再考慮覆蓋，實(shí)際投報(bào)并不高。
更高的精度，更多的協(xié)調(diào)！
盡管沒有進(jìn)一步追求傳輸速率，WiFi 8對于射頻器件等硬件設(shè)備的要求卻沒有降低。“在WiFi 8的時(shí)代，很多東西都是需要進(jìn)行協(xié)調(diào)的。多鏈路操作(Multi-Link Operation)、多資源單元(MRU)等，都是WiFi 7標(biāo)準(zhǔn)下的一些功能，但是如何讓這些協(xié)調(diào)器或者是不連續(xù)的頻帶能夠更有效地利用？這就給FEM（前端模塊）在設(shè)計(jì)上造成了很多問題。在2.4G、5G、6G上的多個(gè)頻段，怎樣避免頻段和頻段之間的干擾，也是射頻廠商需要解決的問題。如果說以前開發(fā)FEM只要考慮發(fā)射和接收兩個(gè)方面，那么WiFi 8時(shí)代需要考慮的問題就更多，要做更多的協(xié)調(diào)器，要考慮支持更多的發(fā)射模式。”林富健表示。
根據(jù)彭洋洋的介紹，WiFi 8的變化對射頻器件的要求具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是多接入點(diǎn)協(xié)同技術(shù)驅(qū)動器件精度躍升。如果需要實(shí)現(xiàn)多個(gè)AP連接同一個(gè)終端設(shè)備，則需要對多個(gè)AP的功率、相位等有精確的控制。所以就需要射頻器件有更高的性能一致性和性能穩(wěn)定性。另外，協(xié)調(diào)波束成形（Co-BF）也是WiFi 8中的重要潛在技術(shù)，這種技術(shù)利用多個(gè)AP設(shè)備，將信號集中對準(zhǔn)正在活動的用戶設(shè)備，減少向不需要的區(qū)域和空閑設(shè)備發(fā)送信號。這種技術(shù)也需要射頻器件有極高的控制精度。
二是動態(tài)資源管理催生的軟件定義射頻需求。動態(tài)協(xié)調(diào)機(jī)制也是WiFi8中所強(qiáng)調(diào)的重要特性。為了實(shí)現(xiàn)這一特性，需要射頻器件也具備動態(tài)調(diào)節(jié)能力，以適應(yīng)協(xié)議所要求的資源調(diào)度需求。在WiFi 7及之前的射頻器件中，射頻器件的工作狀態(tài)相對單一，僅有1到2個(gè)工作狀態(tài)，無法支持復(fù)雜的資源配置需求。WiFi 8到來之后，可根據(jù)資源調(diào)度而進(jìn)行配置的射頻器件成為必需。
三是系統(tǒng)復(fù)雜度指數(shù)級增長。在WiFi 7及之前的射頻系統(tǒng)中，射頻器件的作用主要是功能實(shí)現(xiàn)。所以系統(tǒng)架構(gòu)與方案都相對簡化。用到的射頻器件也較少。在WiFi 8中，為了實(shí)現(xiàn)連接的可靠與靈活，需要搭建更為復(fù)雜的射頻系統(tǒng)。可能引入更多的濾波器等器件，解決不同頻段間的信號干擾問題。也將引入更多的智能天線切換開關(guān)器件，實(shí)現(xiàn)天線系統(tǒng)的靈活切換。
四是成本優(yōu)化壓力顯著增大。WiFi 8中，對于連接可靠性及運(yùn)行效率的提升，本質(zhì)是為了支持更多設(shè)備的連接。參考WiFi 6/7商業(yè)化路徑，WiFi 8需在性能與成本間取得平衡。2025年，WiFi 6和WiFi 7有望逐漸成為市場出貨的主流。根據(jù)TSR的預(yù)測，2025年WiFi 6終端出貨將達(dá)到17億部，而WiFi 7的出貨也將超過2億部。與此同時(shí)，已有廠商將WiFi 6 FEM的價(jià)格降至0.15美元/顆，WiFi 7 FEM的價(jià)格降至0.2美元/顆。當(dāng)協(xié)議演進(jìn)至WiFi 8協(xié)議之后，為了實(shí)現(xiàn)新協(xié)議的快速商用，有競爭力的方案價(jià)格也是必要支撐。所以，對射頻器件的成本要求也將更加極致。
射頻器件廠商積極應(yīng)對需求
面對這些變化趨勢，射頻器件廠商也在對自身的技術(shù)產(chǎn)品進(jìn)行積極地優(yōu)化。彭洋洋指出：“原來的WiFi技術(shù)對于連接可靠性考慮較少，而WiFi 8技術(shù)演進(jìn)將連接可靠性置于核心地位，要求射頻廠商從器件級創(chuàng)新到系統(tǒng)級優(yōu)化全面考慮。”
具體而言，在器件級干擾抑制技術(shù)方面，可以在關(guān)鍵頻段采用BAW/FBAR等高性能濾波器；可以采用電磁屏蔽強(qiáng)化，對PA/LNA模組進(jìn)行電磁屏蔽處理等。也可以進(jìn)行射頻前端的架構(gòu)優(yōu)化，比如通過多頻段協(xié)同設(shè)計(jì)，解決頻段共發(fā)時(shí)的干擾問題；在共發(fā)頻段采用多工器合路，解決頻段間干擾等。在系統(tǒng)級干擾管理方面，對于敏感器件，可以進(jìn)行系統(tǒng)布局優(yōu)化，必要時(shí)采用動態(tài)頻段切換避免不同信號在時(shí)間上的交疊。
林健富在減少功耗設(shè)計(jì)方面介紹了當(dāng)前的一些做法?！皬腤iFi 7以后，前端射頻器件會慢慢從傳統(tǒng)的線性放大器走到非線性放大器。非線性不需要維持本身PA的線性度，所以在設(shè)計(jì)PA的時(shí)候耗電量會變得比較低。但由于在系統(tǒng)層面對器件的要求是線性的。這個(gè)時(shí)候就需要通過數(shù)字預(yù)失真（DPD）技術(shù)，配合本身非線性的放大器達(dá)到線性效果。也就是說，未來射頻廠商將要花費(fèi)更多資源與主芯片廠商合作，開發(fā)一個(gè)更好的非線性PA+DPD的方案。
趙星指出，WiFi 8雖然在頻段、帶寬、調(diào)制方式上沒有變化，但根據(jù)目前看到的WiFi 8新特性分析，射頻器件相比WiFi 7可能會有一些方案上的變化。同時(shí)，在功耗和其他一些系統(tǒng)指標(biāo)上也有可能面臨更加嚴(yán)格的要求。唯捷創(chuàng)芯在一年前已經(jīng)開始關(guān)注和跟進(jìn)WiFi 8標(biāo)準(zhǔn)的定義和演進(jìn)方向，并提前規(guī)劃技術(shù)儲備以及正式項(xiàng)目計(jì)劃。
中國企業(yè)面臨新機(jī)遇
從當(dāng)前的市場格局來看，WiFi芯片市場仍然由國際巨頭所主導(dǎo)，但是近年來中國廠商的進(jìn)步也很多，特別是射頻廠商的進(jìn)步更大。未來WiFi 8將給中國企業(yè)帶來更多新的發(fā)展機(jī)遇。
趙星認(rèn)為，國產(chǎn)廠家這幾年確實(shí)取得了顯著進(jìn)步和成績。甚至有的產(chǎn)品國產(chǎn)器件在某些方面做得比國際大廠還好。但是，綜合來看，國產(chǎn)廠家還是處于追趕的過程?！拔覀冊谶M(jìn)步的同時(shí)，國際大廠也在進(jìn)步。對我們而言，更好地滿足客戶需求才是做產(chǎn)品的目標(biāo)。基于客戶需求，公司制定了技術(shù)路標(biāo)和產(chǎn)品路標(biāo)。相信只要堅(jiān)持以客戶為中心，持續(xù)給客戶提供有競爭力、有價(jià)值的產(chǎn)品，在成就客戶的過程中，也會把自身的產(chǎn)品打磨得越來越好?！?/p>
彭洋洋指出，過去10年期間，我國無線通信技術(shù)快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善。在蜂窩領(lǐng)域，我國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了3G突破、4G并跑以及5G的引領(lǐng)。在WiFi領(lǐng)域，我國也構(gòu)建了從芯片、系統(tǒng)到應(yīng)用的全產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建。如果要在WiFi 8時(shí)代實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，首先是要深耕底層技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對底層技術(shù)的掌握。不再只是對已有技術(shù)的跟隨與替代，而是構(gòu)建技術(shù)創(chuàng)新底層邏輯；突破原有技術(shù)封鎖的唯一出路，在于重構(gòu)技術(shù)創(chuàng)新的底層邏輯。這要求企業(yè)從“技術(shù)跟隨”轉(zhuǎn)向“規(guī)則顛覆”，在基礎(chǔ)理論層面發(fā)起非對稱突破。
其次是以用戶應(yīng)用為導(dǎo)向，解決用戶實(shí)際問題。WiFi 8在定義上就是為解決用戶使用過程中的痛點(diǎn)，我國具有廣大的用戶基礎(chǔ)與豐富的用戶場景。開發(fā)WiFi 8產(chǎn)品時(shí)，必須跟隨用戶痛點(diǎn)，解決用戶面對的實(shí)際問題。
第三是做好產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同，發(fā)揮產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢。除設(shè)計(jì)公司外，我國還具備生產(chǎn)、材料、系統(tǒng)應(yīng)用、用戶終端等全產(chǎn)業(yè)鏈；在發(fā)展WiFi 8時(shí)，可以利用產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢，緊抓WiFi 6/7向WiFi 8協(xié)議轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵窗口期，實(shí)現(xiàn)技術(shù)和產(chǎn)品的躍遷。
