不只5G Wi-Fi/BT/UWB無線技術迎戰RFFE市場

作者 : Yole Développement

受惠於裝置量以及RF BoM增加的帶動,Yole預計,全球射頻前端(RFFE)連接市場將在2026年達到43億美元,2021-2026年間CAGR達10%...

儘管目前所有人的目光都聚焦在5G,但諸如Wi-Fi、藍牙(Bluetooth)和超寬頻(Ultra-wideband;UWB)等其他無線連網技術,也在不斷進展中。

市場研究公司Yole Développement (Yole)射頻(RF)裝置與技術部技術和市場分析師Mohammed Tmimi表示:「我們在持續的COVID-19封鎖期間學習到的一件事是寬頻網際網路對於生存至關重要,正如在串流媒體和視訊通話也看到了數據流量達到峰值一樣。」

這是因為每個裝置的資料消耗量更高、每位使用者連接的裝置數量也在增加。包括Wi-Fi、藍牙和UWB等無線技術標準由於提供了行動的自由度,更大幅帶動了這一成長趨勢。儘管Wi-Fi的發展不如蜂巢式標準般備受關注,但在加速數位轉型的過程中,Wi-Fi和5G一樣重要。

路由器和網狀系統等用戶端設備(CPE)也將從這些新發展中受益。根據Yole電力和無線部門RF裝置和技術資深技術和市場分析師Cédric Malaquin說:「我們預期消費網狀系統將更快地滲透市場,從2021的1,500萬個單位增加到2026年約有5,600萬個單位。同時,消費路由器的年出貨量將持續穩定,但是隨著4×4 MIMO、Wi-Fi 6E和未來的Wi-Fi 7 6GHz頻段更進一步滲透市場,RF物料成本(BOM)將進一步增加。」

然而,Wi-Fi並非唯一可看到重大進展的標準。藍牙標準也在針對特定用例進行最佳化;例如,藍牙低功耗音訊(BLE Audio)對於服務真無線(TWS)立體聲聽戴裝置(hearable)市場變得更關鍵。新的BLE Audio支援一種新的高品質轉碼器(LC3 Codec),提供了更好的功耗/音訊品質折衷方案;這是透過多串流功能而完成的,能夠同時傳輸到多個音訊接收器裝置。這種新功能的出現正值聽戴裝置市場的關鍵時刻——TWS耳機和無線頭戴式耳機的數量預計將增加一倍以上,從2021年約3.87億台出貨量增加到2026年預計每年出貨量超過9億台,預計蘋果(Apple)將主導這一市場。」

UWB——超寬頻技術由於具有高精度的定位功能,同時也得益於COVID-19期間的求。隨著這一技術逐漸在消費市場獲得接觸追蹤、非接觸式存取控制應用(如非接觸式開門)等吸引力,其市場機會也正在擴展中。這項技術一開始由Apple發起,隨後則有三星(Samsung)、小米(Xiaomi)等公司加以發揚光大,BMW、福斯(VW)等公司更進一步將其導入汽車產業,最終可望取代汽車鑰匙。

Yole在最新發表的「2021年消費市場的無線連接RF前端技術」(Wireless Connectivity RF Front-End Technologies for Consumer Market 2021)報告中,分析了三大重要類別,包括1) 智慧型手機、平板電腦和筆記型電腦;2) 路由器、網狀裝置、中繼器/擴展器和4G/5G行動熱點與路由器等的連接射頻前端(RF Front End;RFFE);以及針對3) TWS耳機和無線頭戴式耳機以及智慧型手錶、健身手環和AR/VR智慧眼鏡等穿戴裝置加以探索分析。

Wireless connectivity RF Front-End technologies for consumer applications - 2021 overview

2026年可望達到43億美元的RFFE市場規模

根據Yole的分析,有兩項因素將導致連接RFFE裝置市場的顯著成長。第一是特定裝置的數量成長,例如嵌入2.4GHz聲表面波(SAW)濾波器的穿戴式裝置,其次是為2×2和4×4 MIMO裝置添加新的RF鏈(RF Chain),以及6GHz頻段RF鏈。6GHz鏈的數量將因裝置不同而異,而在網狀Wi-Fi裝置回程使用46GHz RF鏈正日益普及。Yole的分析師估計,RFFE市場將從2021年27億美元成長到2026年約有43億美元,在2021和2026年之間的複合年成長率約10% (不包括晶片組市場價值)。

智慧型手機、平板電腦和筆記型電腦佔據最大份額。據Yole的RF團隊估計,Wi-Fi/BT/UWB在2021年RFFE市場佔據20億美元的價值,並將在2026年達到30億美元的市場規模,2021到2026年之間的CAGR為8.4% (不包括晶片組市場價值)。這一成長力道來自於智慧型手機中快速導入UWB、Wi-Fi 6E和2×2 MIMO等技術的推動,並轉化為更高的連線性RF BoM。

更高頻率和更大頻寬:需要更多資源

Wi-Fi變得越來越可靠,更重要的是,它可以更快地滿足串流媒體和高解析(HD)視訊通話的需求。Wi-Fi的一些最新進展包括Wi-Fi 5中的波束成形,以及在Wi-Fi 6中重新導入2.4GHz頻段,以及升級到正交頻分多工(OFDMA)。Wi-Fi 6E由於增加6GHz頻段而有了更長遠的發展前景。這些發展顯著提高了資料傳輸的品質和容量。這一趨勢將延續至Wi-Fi 7­­——多鏈路操作可聚合不同頻段(2.4、5和6GHz)中的可用頻道,從而將資料速率提升到一個新的層級。

從RF前端的角度來看,Wi-Fi 6E (以及未來的Wi-Fi 7)面臨著相當多的技術挑戰,尤其是可同時實現蜂巢式和Wi-Fi連接的智慧型手機等裝置。這些裝置存在著訊號共存的問題;針對低階智慧型手機,OEM使用軟體在Wi-Fi和5G之間進行調度以「避免」這個問題。這種軟體調度方式在中國OEM中也很常見,因為5G連接通常是首選。

然而,對於中高階智慧型手機,由於需要高性能混合濾波器(例如MLC+IPD濾波器)​​來覆蓋整個160MHz頻寬。然而,體表面波(BAW)濾波器已被證明可以在更高頻率下作業,預計將迅速取代這種混合方法。而且,MLC仍然是僅實現Wi-Fi的路由器和網狀裝置的主要技術。Qualcomm、Qorvo、Skyworks、Broadcom和Murata等主要業者正致力於研究多種濾波器技術,提供SAW和BAW濾波器。

然而,濾波器、功率放大器(PA)/低雜訊放大器(LNA)和開關(Switch)設計仍需要進一步發展,因為增加頻寬的挑戰仍將繼續發生在Wi-Fi 7——預計將採用320MHz頻寬和4K QAM調變。為此,線性仍然是一項挑戰。

因應新的三頻段(2.4/5/6GHz)作業和2×2 MIMO上行路,智慧型手機需要更加整合的解決方案,但是,PA/LNA/Switch SoC解決方案變得越來越有吸引力,足以取代獨立式PA和LNA/Switch功能。另一方面,面積限制較少的CPE將持續實施前端模組(FEM)和離散式RF元件,而中高階裝置傾向於採用FEM以整合更多RF鏈。值得一提的是,目前的網狀系統平均包括8條RF鏈,到2024年將增加到12條。

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