智东西 04-22
射频巨头大秀创新成果:非线性前端射频模块方案、首创20串BMS方案、一体化结构传感器融合方案
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智东西(公众号:zhidxcom)

作者 | 程茜

编辑 | 心缘

智东西 4 月 22 日报道,近日,全球连接和电源解决方案供应商 Qorvo 召开媒体日,Qorvo 亚太区无线连接事业部高级行销经理林健富、Qorvo 资深客户经理张亦弛、Qorvo 资深客户经理雷益民对 Qorvo 在移动通讯、基础设施、电源管理、物联网、汽车电子、消费电子等多个应用领域创新成果进行了展示。

其中,在无线通信领域,Qorvo 提供了完整的无线前端射频模组(RF Front-End Module,FEM)和滤波器(Filters)解决方案,可同时兼顾低功耗与小封装优势;在马达驱动领域,张亦弛透露,Qorvo 将高性能 MCU 和模拟前端(AFE)整合到单个芯片中,简化了系统架构的基础,打造了业界首个能够以单芯片支持高达 20 串电芯精确管理的 BMS 解决方案;在智能触控领域,Qorvo 将 MEMS 传感器、ASIC 芯片、软件和机电一体化结构完整解决方案打造了传感器融合(Sensor Fusion),已经应用于智能手机、AR/VR、汽车、可穿戴设备以及智能家居等多个领域。

目前,Qorvo 的产品已经深入到移动通讯、基础设施、电源管理、物联网、汽车电子、消费电子等多个应用领域。

一、Wi-Fi 7 三大关键创新,Qorvo 方案兼顾低功耗、小封装

从 Wi-Fi 4 到 Wi-Fi 7,其带宽越来越宽、吞吐量越来越大,随之衍生出更多应用,如智慧化的基础建设、高清监视器设备、AR/VR 等头显设备、工业 4.0 中智慧化工厂的应用、车联网等,Wi-Fi 7 在这之中扮演的角色十分重要,

Qorvo 亚太区无线连接事业部高级行销经理林健富谈道,这也是为什么很多人都开始讨论 Wi-Fi 7 能够突破这些应用此前的瓶颈,从而打通整个产业。

Wi-Fi 7 标准有三大关键性创新,首先是调变方式,从此前 Wi-Fi 6 的 1024 QAM 变为现在的 4K QAM,林健富解释说,QAM 越高意味着同一个单位里可以传输的资料量越大。

此外,Wi-Fi 7 的 320MHz 频段,相比于 Wi-Fi 6 理论上增加了 2 倍,意味着其可以传输更大量数据。

Wi-Fi 7 还有一大杀手级技术为多链路聚合技术 MLO,Wi-Fi 7 支持 2.4GHz、5GHz、6GHz 三个频段,基于 MLO 就可以提升连接的效率。

林健富提到,Wi-Fi 7 最大的改进除了传输的速率、吞吐量以外,很重要的一点是其会尽量提升 Wi-Fi 连线的效率,可以使数据在传输过程当中不需要重复或浪费时间,能够快速找到可用的传输频段。

Wi-Fi 7 带来了众多技术突破,但对射频前端也提出了更高的要求,例如需要更多的前端模块(FEMs)、实现至少 -47dB 的 EVM、兼容数字预失真(DPD)、高效利用非连续频谱,并强化滤波性能以改善信号隔离等。

Qorvo 做 PA 采取了两种方式,一种是线性 PA,一种是非线性 PA。其中,线性 PA 可以确保在规定的工作范围里可以被预测。非线性的 PA 方案中,Qorvo 采用非线性(Non-Linear)FEM+DPD 方案,不仅解决了 EVM 问题,还在功率效率上实现了提升。

林健富谈道,例如使用 Qorvo 的非线性 FEMs 的三频 12 流路由器,预计可以节省大约 6 瓦的功率。此外,Qorvo 还为 Wi-Fi 6、Wi-Fi 6E 以及 Wi-Fi 7 提供了一系列专门针对不同无线电频段(从 U-NII-1 至 U-NII-8)的滤波器产品。"

他介绍了 Qorvo 旗下符合 Wi-Fi 7 规范的前端射频模块(Front End Module)器件与涵盖整个 5GHz(UNII1-3)与 6GHz(UNII5-8)的体声波(BAW)滤波器。Qorvo 的 FEM 模块包括线性和非线性两种。线性(Linear)Wi-Fi 7 FEM 有着极佳的线性度(Linearity)同时具备低功耗、小封装、高整合的特性;非线性(Non-Linear)前端射频模块可大幅降低功耗,同时将 PAE 提升到极致。

这种创新的非线性前端射频模块方案采用数字预失真补偿技术,可以在几乎不需要任何处理器功耗的情况下实现与线性 FEM 相当的性能,且效率更高。

二、剑指马达驱动市场变化,BMS 两大系列已量产

Qorvo 主要有三大类 Power 产品,目前主要有三大类,第一大类为 2019 年 Qorvo 收购的 Active-Semi 半导体全线的业务,主要包含电源管理 IC、马达驱动 IC、BMS 芯片三种类型产品;第二大类为 2021 年 Qorvo 收购联合碳化硅,将产品线拓展到碳化硅领域。第三大类为软件方案,目前 Qorvo 已经推出的软件方案主要以 QSPICE 为主,它是模拟和混合信号的仿真解决方案。

Qorvo 资深客户经理张亦弛谈道,马达驱动市场正从传统的交流电机和燃油机逐步转向 BLDC(直流无刷电机)以及 PMSM(永磁同步电机)等更先进的电机系统上。

在这种背景下,如何确保电池的安全、稳定和使用寿命成为业界关注的焦点。Qorvo 通过丰富的产品组合如电源管理芯片(PMIC)、断电保护(PLP)、DC/DC 稳压器、电池管理、智能电机控制以及碳化硅产品,来满足工业、企业、消费电子和汽车领域的供电、保护和控制需求。

与此同时 Qorvo 推出了用于模拟与混合信号仿真的 QSPICE 软件。Qorvo Power 产品可以为行业提供低功耗、紧凑、高效的解决方案。

具体到智能电池管理技术方面,Qorvo 将高性能 MCU 和模拟前端(AFE)整合到单个芯片中,实现以单芯片支持高达 20 串电芯精确管理的 BMS 解决方案。

Qorvo BMS 芯片产品已经量产两个系列:PAC2214x 和 PAC2514x,这两系列产品均为采用单芯片方案。其中,PAC2214x 内置 Arm Cortex-M0 MCU,主频 50MHz,Flash 容量为 32KB;PAC2514x 则采用 Arm Cortex-M4 MCU,主频提升至 150 MHz,Flash 容量为 128KB。

与此同时,针对电池管理所需的安全和长续航的两大需求,Qorvo 的 BMS 芯片通过充放电管理、短路保护、过流过压保护、电池监控、电池均衡、低功耗控制这六大功能优化和管理电池效率和寿命。

张亦弛称:"Qorvo 的单芯片电池管理解决方案采用数模混合技术,并集成控制器、存储和通信接口,可为多达 20 个串联电芯的电池组提供充放电控制和监测。借助丰富的软硬件开发资源,该方案能够极大地减少客户开发周期,降低产品成本,同时提升产品的可靠性和灵活性。"

他总结说,Qorvo BMS 有四大优势,第一是高集成度,其二合一的芯片可以做到更小的体积和更简洁的设计;第二,在二合一的基础上可以缩短客户开发的周期;第三,相对于分立的方案来说可以提供更好的成本;第四,单颗芯片方案对整个系统可靠性提升有帮助,单芯片的失效率足够低,整个系统更为可靠。

三、传感器融合一体化结构方案,Sensor Fusion 颠覆传统按键交互

在数字化时代,能够提供更好的用户体验,更智能的人机交互正成为电子设备的核心需求。Qorvo 打造的传感器融合 Sensor Fusion,提供了集成 MEMS 传感器、ASIC 芯片、软件和机电一体化结构的完整解决方案。

Qorvo 的 Sensor Fusion 产品包括两部分,一部分是基于 MEMS 工艺的 Sensor 芯片,可以将力转换成电信号。还有一部分是 CMOS 工艺的 ASIC 芯片,这部分主要对处理传感器受力转化的模拟电压信号,包括信号放大、模数转换以及内部集成的算法,基于 Qorvo 提供的一个整体方案,最终用户可以得到量化的力度信号值。

Qorvo 资深客户经理雷益民提到:"Sensor Fusion 解决方案不受大多数环境因素的影响,适用于任何材料,其具有高精度,高灵敏度,高线性度,超低功耗的特性,可以将传统的触控按键转变为时尚、智能、可靠的操作界面。"

Sensor Fusion 方案可广泛应用于智能手机、AR/VR、汽车、可穿戴设备以及智能家居等多个领域。在智能手机方面,其可应用于边缘触控、3D 触控以及屏幕唤醒等功能。在车辆设计中,Sensor Fusion 将压力传感器技术与智能表面相结合,可做到防误触碰。在可穿戴产品中,该技术可克服传统电容式触摸和滑动操控所带来的挑战。

结语:开启无线通信、人机交互新时代

Qorvo 打造了广泛的产品矩阵,已经在白色家电、消费类电子、工业、物联网、汽车电子等领域实现产品应用,满足了市场对高功率、高能效、高性能系统的应用需求。

此外,基于其对无线通信、人机交互、马达驱动等领域的市场判断与趋势,Qorvo 此前的技术积淀与布局,使得其能够根据市场趋势变化,快速打造出可用性高的产品。

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