Wi-Fi 7、BMS、傳感器融合……Qorvo多領(lǐng)域推動智能體驗和可持續(xù)發(fā)展

作為標普500公司之一，Qorvo以在射頻領(lǐng)域的行業(yè)地位而聞名。在此基石之上，Qorvo的產(chǎn)品線已經(jīng)廣泛覆蓋了天線、濾波器、UWB、壓力傳感和電源管理等多個方面，這些技術(shù)在移動設(shè)備、汽車、基站、數(shù)據(jù)中心、智能家居以及各種IoT設(shè)備中發(fā)揮著重要作用。迄今為止，Qorvo全球擁有8500名員工，上一財年營收達到了36億美元。

日前，在北京舉辦的“春光作序，萬物更‘芯’”為主題的媒體日上，Qorvo三位專家和<與非網(wǎng)>等媒體分享了在Wi-Fi 7、BMS及Sensor Fusion方面的革新之力和市場洞察，并展示了在多個領(lǐng)域的創(chuàng)新成果。

應(yīng)對Wi-Fi 7 射頻前端挑戰(zhàn)，支持高效連接

基于Wi-Fi 7、Matter、超寬帶（UWB）等技術(shù)，Qorvo當前致力于滿足智能家居市場需求，開發(fā)用于智能家居自動化、安全訪問以及自適應(yīng)體驗的互聯(lián)產(chǎn)品與設(shè)備。

其中，Wi-Fi 7作為下一代無線通信技術(shù)標準，引入了320MHz帶寬、多鏈路操作（MLO，Multi-Link Operation）、4096階正交幅度調(diào)制（4K QAM）以及靈活的信道選擇等多項突破性技術(shù)，將帶來更高的數(shù)據(jù)傳輸速率、更低的延遲以及更強的網(wǎng)絡(luò)連接穩(wěn)定性，為用戶提供更加流暢和高效的網(wǎng)絡(luò)體驗。

不過Wi-Fi 7 帶來了眾多技術(shù)突破的同時，對射頻前端也提出了更高的要求：例如需要更多的前端模塊、實現(xiàn)至少-47dB的EVM、兼容數(shù)字預(yù)失真（DPD）、高效利用非連續(xù)頻譜，并強化濾波性能以改善信號隔離。

如何應(yīng)對Wi-Fi 7的新挑戰(zhàn)？Qorvo亞太區(qū)無線連接事業(yè)部高級行銷經(jīng)理Jeff Lin（林健富）表示：“Qorvo采用非線性（Non-Linear）FEM+DPD方案，不僅解決了EVM問題，還在功率效率上實現(xiàn)了很大的提升，例如使用Qorvo的非線性FEM的三頻12流路由器，預(yù)計可以節(jié)省大約6瓦的功耗。此外，Qorvo 還為Wi-Fi 6、Wi-Fi 6E以及Wi-Fi 7提供了一系列專門針對不同無線電頻段（從U-NII-1至U-NII-8）的濾波器產(chǎn)品?！?/p>

Jeff Lin介紹了Qorvo 符合 Wi-Fi 7 規(guī)范的前端射頻模塊器件與涵蓋整個 5GHz（UNII1-3）與 6GHz（UNII5-8）的體聲波（BAW）濾波器。其中，F(xiàn)EM包括線性和非線性兩種：線性Wi-Fi 7 FEM 有著良好的線性度，同時具備低功耗、小封裝、高整合的特性；非線性前端射頻模塊可大幅降低功耗，同時將PAE提升到極致。

這種創(chuàng)新的非線性前端射頻模塊方案采用數(shù)字預(yù)失真補償（DPD）技術(shù)，可以在幾乎不需要任何處理器功耗的情況下實現(xiàn)與線性 FEM 相當?shù)男阅埽倚矢摺?/p>

根據(jù)Jeff Lin的介紹，在功率放大器（PA）的設(shè)計中，線性PA和非線性PA各有其特點和應(yīng)用場景。線性PA在大部分工作范圍內(nèi)提供可預(yù)測的線性放大，但在高功率輸出時可能會崩潰并引起失真。為了在高功率下保持線性放大，非線性PA可以結(jié)合DPD技術(shù)，通過算法對PA的非線性特性進行補償，以實現(xiàn)線性化的輸出。

DPD的作用在于，它通過對PA的非線性行為進行數(shù)學建模，并在信號處理中應(yīng)用一個反信號來抵消非線性效應(yīng)，能夠獲得所需的線性放大結(jié)果。此外，非線性PA相較于線性PA具有更高的能效比，可以在相同發(fā)射功率下節(jié)省約25%到30%的功耗，這使得非線性PA在能源成本較高或?qū)Νh(huán)保有特定要求的市場中更受歡迎。

Jeff Lin強調(diào)，非線性PA結(jié)合DPD技術(shù)在提高能源效率的同時，也對系統(tǒng)設(shè)計和算法支持提出了更高要求。隨著能源成本的上升和環(huán)保法規(guī)的加強，非線性PA應(yīng)用會繼續(xù)增加。

據(jù)他介紹，DPD存在多種算法，其中兩種主要的實現(xiàn)方法是查表法（Loop Up Table, LUT）和廣義記憶多項式（Generalized Memory Polynomial, GMP）。查表法易實現(xiàn)，不需要額外的復(fù)雜計算資源，適用于基本的DPD需求；而GMP算法可提供更深入的DPD效果，但需要更多的計算資源，可能導(dǎo)致更高的系統(tǒng)成本。

“DPD已成為Wi-Fi 7芯片廠商競爭的一個關(guān)鍵點，優(yōu)秀的DPD算法可以有效補償射頻器件的性能不足，甚至可能降低對高質(zhì)量PA的需求，從而有助于降低整體成本”，Jeff Lin補充。

今年1月9日，維護和開發(fā)Wi-Fi標準的組織Wi-Fi聯(lián)盟正式宣布，已完成并推出了Wi-Fi 7高級無線標準的認證，適用的終端產(chǎn)品可以正式獲得“Wi-Fi 7認證”（Wi-Fi CERTIFIED 7）并以此進行銷售。

目前，Qorvo在這一領(lǐng)域已經(jīng)取得顯著的進展，不僅提供完整的無線前端射頻模組和濾波器解決方案，還同時兼顧低功耗與小封裝的優(yōu)勢，可以為產(chǎn)品開發(fā)提供更大的空間和靈活性。

單芯片BMS，提高電池壽命與安全

當下，越來越多的設(shè)備正逐漸從傳統(tǒng)的內(nèi)燃機驅(qū)動或交流供電轉(zhuǎn)向更為靈活高效的電池供電模式。在這種背景下，如何確保電池的安全、穩(wěn)定和使用壽命成為業(yè)界關(guān)注的焦點。

Qorvo的電源產(chǎn)品組合包括電源管理芯片（PMIC）、斷電保護（PLP）、DC/DC穩(wěn)壓器、電池管理、智能電機控制和碳化硅產(chǎn)品，以滿足工業(yè)、企業(yè)、消費電子和汽車等多個行業(yè)的需求。Qorvo還提供了QSPICE軟件，以提高工程師的工作效率。

在智能電池管理技術(shù)方面，Qorvo創(chuàng)新地將高性能微控制器（MCU）和模擬前端（AFE）集成到單一芯片中，簡化了系統(tǒng)設(shè)計并提高了性能和可靠性。Qorvo的電池管理系統(tǒng)（BMS）解決方案是業(yè)界首個能夠精確管理高20串電芯的單芯片方案。該方案通過集成Fuel Gauging、SOC（State of Charge）、SOH（State of Health）等算法，提高了數(shù)據(jù)采集和處理的速度和精度。

Qorvo資深客戶經(jīng)理張亦弛認為，Qorvo的單芯片電池管理解決方案結(jié)合了數(shù)?；旌霞夹g(shù)，集成了控制器、存儲和通信接口，能夠為多20個串聯(lián)電芯的電池組（包括鋰離子、鋰聚合物和磷酸鐵鋰等類型）提供全面的充放電控制和監(jiān)測。此外，單芯片方案也有助于為客戶縮短開發(fā)流程和周期，以便產(chǎn)品更快上市。

他還特別強調(diào)了Qorvo的上位機軟件，即GUI程序已經(jīng)非常成熟和強大。通過這個軟件界面，客戶可以實時監(jiān)控每個電芯的狀態(tài)，并設(shè)置所需的保護門限或其他相關(guān)參數(shù)。一旦設(shè)定完成，軟件會自動將參數(shù)寫入固件，這樣客戶就可以節(jié)省編程的時間和精力，直接利用軟件進行相關(guān)開發(fā)。

目前，Qorvo的BMS芯片產(chǎn)品線包括兩個已量產(chǎn)的系列：PAC2214x和PAC2514x，均采用單芯片設(shè)計。PAC2214x系列內(nèi)置了Arm Cortex-M0 MCU，主頻為50MHz，F(xiàn)lash容量為32KB；而PAC2514x系列則采用了更高級的Arm Cortex-M4 MCU，主頻達到150MHz，F(xiàn)lash容量為128KB。Qorvo的BMS芯片具備充放電管理、短路保護、過流過壓保護、電池監(jiān)控、電池均衡和低功耗控制等六大功能，旨在優(yōu)化電池效率和延長電池壽命。

當前，無線BMS已經(jīng)成為一個顯著趨勢，Qorvo是否會對此進行布局？張亦弛談到，無線產(chǎn)品是Qorvo傳統(tǒng)強項，后續(xù)產(chǎn)品規(guī)劃也將布局具備無線功能的BMS產(chǎn)品。以電瓶車或電動兩輪車為例，無線BMS便于用戶通過手機等移動設(shè)備實時監(jiān)控電池充電狀態(tài)、接收電池電量低或過熱的提醒，以及電池壽命即將終結(jié)時的換電提醒等。

此外，在支持高達20串電芯的BMS解決方案中，關(guān)鍵在于如何在高耐壓環(huán)境下解決芯片發(fā)熱問題，以及實現(xiàn)高、低壓隔離。因為每增加一個電芯，電壓將會增加4.2V，對于20串電芯的系統(tǒng)，這意味著芯片需要能夠處理高達145V的電壓輸入。

Qorvo在馬達驅(qū)動產(chǎn)品設(shè)計中積累了多年的經(jīng)驗和優(yōu)勢，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)最高160V耐壓的直流輸入?；谶@些經(jīng)驗，Qorvo在設(shè)計多串數(shù)、高耐壓的BMS產(chǎn)品方面具有先天優(yōu)勢?！拔磥淼漠a(chǎn)品迭代中，Qorvo將持續(xù)提升單芯片支持的最高電芯串數(shù)，以解決客戶在堆疊設(shè)計方面的難題”，張亦弛補充。

交互革新，Sensor Fusion 打造觸控新體驗

在智能交互的趨勢下，Qorvo正在通過創(chuàng)新的傳感器融合（Sensor Fusion）技術(shù)，引領(lǐng)觸控體驗的革新。該技術(shù)整合了MEMS傳感器、ASIC芯片、軟件和機電一體化結(jié)構(gòu)，提供了一套全面的解決方案，能夠?qū)鹘y(tǒng)的物理按鍵轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代化、智能化的交互界面。Qorvo的技術(shù)能夠適應(yīng)多種輸入方式，并且不受大多數(shù)環(huán)境因素的影響，適用于各種材料，無論是在汽車行業(yè)還是消費電子產(chǎn)品中。

Qorvo的Renado Lei（雷益民）介紹，其Sensor Fusion產(chǎn)品在人機交互應(yīng)用領(lǐng)域提供了創(chuàng)新的解決方案。該產(chǎn)品由兩部分組成：一是利用MEMS工藝制造的Sensor芯片，負責將施加的力量轉(zhuǎn)換成電信號；二是CMOS工藝的ASIC芯片，它對Sensor芯片傳來的模擬電壓信號進行處理，包括信號放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換，并集成了內(nèi)部算法，最終提供精確的量化力度信號值。

Sensor Fusion解決方案具備高精度、高靈敏度、高線性度和超低功耗等特性，能夠?qū)鹘y(tǒng)的觸控按鍵轉(zhuǎn)變?yōu)闀r尚、智能且可靠的操作界面。該方案旨在創(chuàng)造三維的人機交互體驗，通過其高集成度、一致性和可靠性，可廣泛應(yīng)用于智能手機、AR/VR、汽車/兩輪車/u-Mobility、可穿戴設(shè)備以及智能家居等多個領(lǐng)域。

Renado Lei介紹，相較于傳統(tǒng)人機交互技術(shù)，Sensor Fusion技術(shù)具有以下優(yōu)勢：適應(yīng)性廣：能夠適應(yīng)多種不同的表面材料，包括塑料、玻璃、金屬和木材；輸入方式友好：不僅可以通過裸手操作，還能適應(yīng)戴手套等不同輸入情況；環(huán)境適應(yīng)性強：能夠在高低溫、潮濕、有水或油污的環(huán)境中穩(wěn)定工作。

在產(chǎn)品方案類型方面，主要包括：分立方案，包括單獨的MEMS FORCE、GAUGE和AFE芯片；集成方案，將MEMS Sensor和ASIC集成在一顆芯片中；融合方案，集成紅外接收功能，適用于需要紅外檢測的應(yīng)用場景。

Qorvo也提供必要的軟件支持，使客戶能夠?qū)崿F(xiàn)包括按鍵、滑條調(diào)節(jié)以及二維和三維位置信息識別在內(nèi)的多種人機交互功能。

此外，Qorvo提供跨學科的產(chǎn)品設(shè)計支持，包括推薦結(jié)構(gòu)堆疊方式，確保用戶操作的力量能有效傳遞到芯片并進行量化處理。兩個產(chǎn)品系列MEMS Force和Force Gauge，具有不同的結(jié)構(gòu)堆疊方式和工作原理。

談及與競品方案的差異化優(yōu)勢，Renado Lei表示，Qorvo的方案集成了MEMS Sensor和ASIC芯片，提供了全面的壓力傳感系統(tǒng)。與僅提供Sensor的方案相比，ASIC芯片內(nèi)置了信號放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換和算法處理功能，能夠簡化了客戶的設(shè)計和開發(fā)流程。

此外，ASIC芯片內(nèi)置算法能夠?qū)崟r監(jiān)控和適應(yīng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化，如環(huán)境溫度波動或結(jié)構(gòu)老化，通過濾波處理減少環(huán)境因素對傳感器性能的影響。此外，Qorvo還設(shè)計了特定的硅膠層，以優(yōu)化力的傳輸效率，并提供仿真支持，幫助客戶確保在設(shè)計公差范圍內(nèi)實現(xiàn)最佳性能。

迄今為止，Qorvo的Sensor Fusion已在多個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了創(chuàng)新的人機交互體驗，Renado Lei就一些關(guān)鍵應(yīng)用案例進行了分享。

在智能手機領(lǐng)域，Sensor Fusion技術(shù)可以應(yīng)用于邊緣觸控、3D觸控和屏幕喚醒等功能；在車輛設(shè)計中，Sensor Fusion結(jié)合了壓力傳感器和智能表面，提高了駕駛體驗和行車安全，同時豐富了用戶的體驗；在可穿戴產(chǎn)品中，Sensor Fusion技術(shù)克服了傳統(tǒng)電容式觸摸和滑動操作的挑戰(zhàn)，可實現(xiàn)更輕薄、更簡單的設(shè)計；而在智能家居應(yīng)用中，尤其是在防水和防污方面，該技術(shù)提供了高靈敏度和精確度，使得人機交互更加便捷、智能和流暢。

目前，在汽車、藍牙耳機、智能手表、電動牙刷、筆記本電腦、智能眼鏡、智能手環(huán)等領(lǐng)域，Qorvo都已經(jīng)有相關(guān)的量產(chǎn)案例。

寫在最后

正如本次媒體日上所傳達的，Qorvo 致力于憑借廣泛的產(chǎn)品矩陣，無論是在白色家電、消費類電子，還是在工業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子等領(lǐng)域，滿足市場對高功率、高能效、高性能系統(tǒng)的應(yīng)用需求，希望為全行業(yè)實現(xiàn)“雙碳”目標貢獻力量。