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搶頭香 博通發布全球首款Wi-Fi 6E晶片

Wi-Fi晶片大廠博通(Broadcom),發表全球首款Wi-Fi 6E的用戶端晶片方案BCM4389,並宣稱該晶片實際傳輸速度超過2Gbps,電池使用效率提升5倍,能符合未來旗艦級智慧型手機與擴增實境/虛擬實境(AR/VR)裝置的應用需求。 博通無線通訊及連線事業部行銷副總裁Vijay Nagarajan表示,BCM4389是全球首款Wi-Fi 6E行動裝置用晶片,能在6GHz頻帶的核心優勢上,提供Gb等級、低延遲的無線傳輸速度,開創無線連接擴增實境/虛擬實境的未來。 在Wi-Fi 6(802.11ax)產品開始擴大滲透市場之際,Wi-Fi聯盟已積極推動新的Wi-Fi 6E規格。Wi-Fi 6E建置在Wi-Fi 6豐富的功能選擇之上,是Wi-Fi 6標準的增強版本,將使用即將投入營運的6GHz頻段,可擁有多達160MHz的通道頻寬,因而能讓Wi-Fi傳輸速度加倍,提供Gb等級的傳輸速度。 此外,Wi-Fi 6E的延遲時間也能降至Wi-Fi 5標準的一半;在擁擠環境下也能有更好的連線效能,避免較舊裝置所造成的擁塞,同時還有更先進的漫遊功能與強化的安全性。 Wi-Fi 6E創新的功能,讓雙向高速影像應用得以實現,滿足未來旗艦級智慧型手機與擴增實境/虛擬實境裝置的應用需求,提供穩定、流暢與安全的使用者體驗。 IDC產業研究總監Phil Solis認為,Wi-Fi 6E在法規預期修改與晶片組推出之下,將會快速的普及。有眾多視訊相關的應用案例,其所需的距離較短,極適合採用6GHz頻段所能提供的160MHz通道頻寬。 全新6GHz頻段預計2020年就會開始在美國進行營運,預期在上線時就會有許多相容6GHz的裝置同步推出。
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Wi-Fi 6E實現6GHz傳輸 博通搶推新晶片

WiFi第六代802.11ax(Wi-Fi 6)目前雖可使用2.4GHz、5GHz頻段,但仍可能不敷使用。因應WiFi普及帶動資料運算需求,WiFi聯盟(Wi-Fi Alliance)日前宣布擴展至6GHz頻段,同時為與Wi-Fi 6區別,統一正名為Wi-Fi 6E,預計提供更高性能、低延遲並提升數據傳輸效率,待監管機構批准後可投入使用。 WiFi聯盟日前宣布將6GHz頻段納入,正名為Wi-Fi 6E。 Wi-Fi聯盟總裁兼首席執行官Edgar Figueroa表示,將頻譜擴展至6GHz頻段,有助於滿足Wi-Fi頻譜容量不斷成長的需求。而IDC研究總監Phil Solis亦表示,若能於2020年初提供頻譜,預計支援6GHz運作的產品趨勢將迅速成長,被Wi-Fi 6及更新版本的Wi-Fi利用。 Wi-Fi為公認的物聯網基礎技術,是實現5G技術發展的必要元素。Wi-Fi聯盟本次導入新標準Wi-Fi 6E,並與Wi-Fi 6等其他頻段區隔,其能於6GHz運作,開放高達1.2GHz的附加頻譜;透過容納14個額外的80MHz及7個額外的160MHz,以解決當前頻譜匱乏的問題。此外,由於該頻段比現有5GHz更寬,將不受傳統Wi-Fi 4或Wi-Fi 5干擾,使傳輸更快、實現更低延遲。 分析師預測一旦開放頻譜,將促進各界增強現實及虛擬現實(AR/VR)的發展,觸及消費性的智慧手機,進而延伸至企業使用;工業環境則將用於機械分析、遠距維護或虛擬員工培訓等應用。 博通超越Wi-Fi 6標準,針對新標準推出晶片。 而在WiFi聯盟甫發布Wi-Fi 6E不久後,已有通訊晶片業者推出相關解決方案。例如博通(Broadcom)發布新款企業/住宅的6GHz Wi-Fi AP解決方案。隨著6GHz可用性的趨勢加速,博通認為Wi-Fi 6E創新為8K影片串流、實時沉浸式遊戲、虛擬和增強現實及高速網路共享等高頻寬應用實現高容量,預計本次革新將擴展現有超過1.25億台智慧手機的Wi-Fi 6生態系統,帶來可預期的商機,因此將透過Wi-Fi 6E矽產品組合,持續推動企業、住宅WLAN以及行動裝置進一步加快Wi-Fi 6部署,邁向下個Wi-Fi革新。
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推動5G部署 多樣射頻半導體技術展妙用

儘管這些令人振奮的發展還未到來,但5G部署正在發生,速度遠超想像。例如,2018年底5G的毫米波頻譜拍賣就已開始,目前仍在進行;5G技術標準制定過程已基本完成;Verizon和AT&T已經在美國特定地區推出使用毫米波的固定無線服務,作為行動毫米波5G的先驅,而中國計畫在2019年部署20萬個5G基站,日本、韓國和瑞士也積極成為早期採用者;此外,5G所需的資料中心、網路基礎設施、用戶端設備(CPE)和行動系統也在大力發展。 因此,預計未來幾年的網路流量將呈指數成長。估計到2024年,行動資料流量的年複合成長率將達31%,年度全球行動資料流量每月約為136艾位元組(Exabyte),其中5G約占25%。此外,隨著新應用需求出現、用戶增加,越來越多的用戶參與傳輸和處理大量資料的活動,如高解析影片,流量不斷成長的同時,複雜性也會增加;體育、音樂會及其他活動的現場直播、串流式影片服務等。 5G催動半導體射頻技術演進 面對流量、複雜性和智慧手機5G化挑戰,架構更改勢在必行。而對於這些應用的晶片設計者來說,必須打造出射頻、功耗和性能優化的設備,才能使產品脫穎而出。隨著5G應用的發展,還必須在設計和製造生態系統中降低這些晶片的生產成本,說明晶片快速上市,從利用現有4G/LTE架構和6GHz以下頻段的初始設計,到針對毫米波頻率架構的設計。 為此,晶圓代工業者如格芯(GlobalFoundries)為智慧手機晶片設計者提供一系列久經考驗的創新型射頻技術,隨時可用於5G部署且具有廣泛的特性、功能和能力,可以不同方式組合,創建5G應用所需的特定屬性。 本文將探討格芯技術對智慧手機和其他移動設備5G部署的貢獻。首先討論6GHz以下頻率應用的晶片設計方法,充分利用部分現有4G頻段(700MHz、2.5GHz等)以及3.3GHz至5GHz頻段來實現5G。該頻率範圍內的晶片開發通常包括設計「改進」,而不是全部重新設計。因此,第一代5G智慧手機主要基於6GHz以下。 本文將探討在24GHz以上頻率毫米波(mmWave)頻段中的5G應用。這些頻段資料傳輸速率極高,但需要將多根天線組合成天線陣列,以擴展毫米波的覆蓋範圍。最後將討論Wi-Fi前端模組,因為Wi-Fi功能如今已包含在與5G系統交互的各種設備中(例如智慧手機、平板電腦、筆記型電腦、桌上型電腦、可穿戴設備和路由器)。 8SW RF SOI技術實現6GHz以下部署 在射頻電路設計中,射頻前端模組(FEM)通常包括天線與射頻收發器(發射器/接收器)之間的所有元件。包括處理從天線接收的訊號所需的開關、濾波器和低雜訊放大器(LNAs),以及透過濾波器和開關放大發送到天線的訊號的功率放大器(PA)。 對於6GHz以下的蜂窩架構,FEM是混合型,意味著使用多種技術,以便為每個元件帶來獨特的優勢,如圖1所示。GaAs用於PA,而RF SOI用於開關,SiGe或RF SOI都可用於LNA。 圖1 6GHz以下智慧手機蜂窩前端和收發器 格芯的8SW RF SOI技術採用300mm晶圓製造的全面認證高容量RF SOI代工解決方案。該解決方案經過優化,可為用於高階4G-LTE和6GHz以下5G應用的FEM中的LNA、開關和調諧器提供優異性能。 該技術基於含有大量陷阱、全銅互連、優化的金屬堆疊和MIM電容的高電阻襯底,提供較佳的導通電阻和關斷電容,可實現高隔離性能,大幅降低插入損耗(IL)和諧波。降低插入損耗是智慧手機原始設備製造商(OEM)和蜂窩網路運營商的關鍵需求,因為更低的IL會產生更強的訊號,進而減少通話斷線/斷開連接現象,提高資料速度,尤其是蜂窩邊緣。使用此一技術製造的開關在隔離性能和線性度上優於其他產品,這意味著更高的接收器靈敏度和更少的干擾,同樣會減少通話斷線/連接/串擾,最終改善用戶體驗。 另外,6GHz以下蜂窩智慧手機架構通常使用獨立收發器,直到最近,這些收發器都建立在28nm的CMOS技術上。現在,業界正在向更高性能的FinFET技術發展,使得5G系統能夠處理更多數位內容,並充分利用功耗較低的類比電路。 45RFSOI 技術滿足毫米波前端模組設計 毫米波頻段中的5G架構正在不斷發展,因此前端模組設計因客戶而異。 以FEM為中心的設計選項之一是部分整合方法,其中整合了毫米波PA、LNA、開關、移相器、功率合成器/分相器,某些情況下還有RF/毫米波上/下變頻轉換器。這些轉換器將毫米波從中間頻率(IF)轉換為高於6GHz但遠低於毫米波水準(反之亦然)。訊號通常處於7~12GHz的範圍內。這被稱為「高IF」架構,利用了IF頻率(而不是毫米波頻率)下FEM和收發器之間的較低互連損耗。選擇IF頻率是為了不干擾同一手機中的其他6GHz以下訊號。 另外一種整合方法是使PA保持獨立,而不是與其他FEM元件(LNA、開關、移相器和功率合成器/分相器)整合在同一晶片上。另一個以FEM為中心的設計選擇是完全整合的方法,其整合了包括收發器在內的整個子系統,但不包括數據機介面。 選擇使用獨立FEM模組的毫米波的客戶需要大功率高RF性能的PA,為此,可使用45RFSOI製程;透過增加以RF為中心的增強功能,利用久經驗證的45nm部分耗盡型絕緣體上矽(PD-SOI)技術的固有優勢,並可提供更佳的毫米波FEM性能。優勢包括: .用於高線性度開關的高電阻率襯底、LNA以及毫米波頻率下的低損耗互連。 .高High ft/fmax(290/410GHz)和堆疊能力的PA,具有更高的最大輸出功率(Psat)和功率增益,效率更高;高功率容限開關,提供低插入損耗(0.65dB5) .經優化的低損耗後段制程(BEOL)製程,提供低雜訊係數(NF)LNA(1.3 dB5)和低損耗互連,以及移相器和功率分相器/組合器等被動元件。 另外,使用45RFSOI製程可以實現更高的Psat和更低的NF,進而增加PA的功率附加效率(PAE),減少實現給定等效全向輻射功率(EIRP)輸出所需的天線列陣元件數量。這意味著更少的電池電量消耗和更好的熱管理。PA功率效率和熱管理至關重要,因為電池壽命是行動設備的關鍵要求,同時風扇或散熱器無法適應越來越輕薄的行動設備。此外,所需的陣列元件越少,天線模組就越小,最終降低封裝成本。該技術同樣非常適合毫米波5G小型蜂窩中的整合式FEM,因為它提供獨特功能,可設計Psat高達23dBm且最高效率>40%的晶片。 除了上述所提,還有22FDX製程可實現全整合5G毫米波無線解決方案。 與bulk CMOS技術相比,採用22FDX技術構建的功率放大器可節省34%的發射功耗和14%的總功耗,延長10%的電池使用時間並減少熱量。此外,22FDX不需要PA功率合成器,即可實現PA的完全整合,並縮小元件尺寸,提高效率。 在LNA性能方面,22FDX的雜訊係數比CMOS提高約30%,實現更佳的訊號覆蓋範圍和更少的通話斷線率。據估計,22FDX可將覆蓋距離增加約6%。此外,22FDX的開關性能至少比CMOS提高50%,同樣可增強訊號,減少通話斷線。這相當於將靈敏度提高了0.85dB,鑒於設計人員通常需要爭奪數十分之一dB的插入損耗差異,這一優勢尤為突出。 Wi-Fi 功能增加增添設計難度 多年來,Wi-Fi前端的功能不斷增加,以滿足Wi-Fi設備技術標準(例如802.11 a/b/g/n/ac)不斷成長的性能要求。最新的Wi-Fi標準是802.11ax,涵蓋2.4、5.8GHz以及新興的6GHz頻段,最高可達7.125GHz頻率範圍。 如圖2所示,Wi-Fi無線電架構各不相同。它們可能包括獨立的FEM和收發器,或整合式FEM和收發器,有時還包括整合式數據機。 獨立的Wi-Fi FEM可以是帶開關+PA+LNA的整合模組(圖2中的小點線框),也可以是帶有單獨分立PA的開關+LNA。8SW技術旨在為Wi-Fi開關+LNA提供更佳解決方案,同時實現與前面提到的蜂窩開關相同的性能優勢。此外,8SW經過優化,可在基於RF SOI的LNA中提供令人滿意的低雜訊、高增益和高線性度優勢。 圖2 2×2 MIMO的Wi-Fi模組原理圖 對於高性能分離PA,一些設計人員會選擇砷化鎵(GaAs)。而別的設計人員通常會採用整合方法;而SiGe BiCMOS功率放大器技術可說明他們在性能、整合和成本效率之間取得最佳平衡;而SiGe PA技術則基於矽基板,與砷化鎵替代品相比,性能相似但模組更小,因此具有整合優勢。所有SiGe PA產品均採用經過生產驗證的矽穿孔(TSV),可實現低成本封裝解決方案。 總結來說,晶圓代工者提供廣泛的差異化RF技術,幫助整個5G行業實現強勁成長。無論是6GHz以下應用、mmWave 5G應用,還是先進的Wi-Fi無線電,這些多樣化的技術都能為5G解決方案帶來特定的益處,幫助設計人員打造優化5G性能的設備,並在功率、性能、RF功能和特定應用功能之間取得平衡。 (本文由GlobalFoundries提供)
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是德科技/中國電信聯手加速5G技術商業部署

是德科技(Keysight Technologies)日前宣布將擴大與中國電信(China Telecom)的合作,以協助行動通訊業者加速5G技術之商業部署。 透過本次合作,中國電信將使用基於Keysight UXM 5G無線測試平台的5G NR網路模擬解決方案,對其5G New Radio(NR)裝置進行協定與射頻(RF)效能驗證。是德科技5G測試解決方案,使得中國電信及行動裝置生態系統能夠在新的5G裝置上市之前,確保其符合最新的3GPP 5G NR第15版標準的規範。 中國電信廣東研究院終端研發中心總經理李寶榮表示,中國電信正積極推動5G技術的商業部署。利用是德科技5G網路模擬解決方案,可加速5G技術的開發和部署,進而鞏固市場領導地位。 5G NR的問世帶來更複雜的整合式設計,使得業界亟需可擴充的解決方案,以涵蓋從研發初期至驗收、製造的整個工作流程。這些通用工具必須能在各個部門、工作流程與生態系統之間共用,並加速測試案例的建立、執行與分析。在早期階段與領先業界的晶片組和裝置製造商合作,使得是德科技能夠推出支援低於6GHZ與毫米波頻率的5G解決方案,以協助客戶對在這些頻段運作的裝置,進行協定、射頻、相符性和效能測試。
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