先进技术为连接、供电和感知赋能

日期:2024-04-23



科技日新月异,连接、供电和感知正变得日益复杂和关键。
连接性是现代社会的基石。随着物联网(IoT)、智能家居、自动驾驶汽车等技术的普及,对高速、稳定、安全的连接的需求日益增长。不过,不同设备、不同网络之间的连接,以及数据传输速度和安全性都是其面临的巨大挑战。
供电同样是一个艰巨的任务。随着全球能源需求的不断增长,如何实现可持续、高效的能源供应成为了紧迫问题,而电源的安全保护问题也亟待解决。
如何让感知和人机交互更加智能,让人机交互更加自然性和流畅,为人们的生产生活带来更多的方便也是一个普遍关注的问题。
在日前举办的以“春光作序,万物更‘芯’”为主题的Qorvo媒体日上,Qorvo亚太区市场公关部经理漆惠表示:“作为全球领先的连接和电源解决方案供应商,Qorvo的先进蜂窝和RF技术正在为创新智能手机和消费电子产品的高性能提供了强大的系统解决方案;简单、安全、可靠的连接(包括超宽带、蓝牙、Matter、Wi-Fi、蜂窝式loT)和传感器和传感器解决方案为智能家居、工厂、汽车等提供了有力支撑。”

射频最强,压力传感、电源管理当仁不让



漆惠介绍说,Qorvo有非常广泛的射频前端产品组合,从PA、滤波器到天线,从智能手机到基站一直处于射频领导者地位。Qorvo还有人们不太熟知的产品:UWB、压力传感和电源管理方案。
Qorvo已将移动端智能手机非常强的优势延伸到汽车领域,除了提供很好的汽车交互式连接外,还提供汽车内部Wi-Fi方案,包括低功耗Matter、Bluetooth,为人们带来更好的安全性和舒适性。
她认为,汽车行业推动了UWB的发展,如UWB数字钥匙,解决了蓝牙安全性、控制距离的问题。Qorvo提供汽车端手机控制、可穿戴控制,还可实现车内生物检测。
她还提道,车身、车门、车窗控制都可以用压力传感取代其他传感方式,如传统的机械按键。除了为汽车直流无刷电机提供充电外,Qorvo还提供汽车电池管理,并通过碳化硅实现高效电源供应,充电桩也可以通过碳化硅实现高功率电源输出。
作为传统强项,Qorvo的基站和数据中心应用帮助运营商将高速宽带送进千家万户,而Wi-Fi解决方案助力客户端设备实现数千兆带宽的高速连接。低功耗Zigbee、Bluetooth和Matter,也为智能家居市场提供了很好的连接应用。
媒体日上,Qorvo亚太区无线连接事业部高级行销经理林健富分享了Wi-Fi 7超快连接及其解决方案;Qorvo资深客户经理张亦弛分享了创新的智能电池管理解决方案;Qorvo资深客户经理雷益民则介绍了创新的压力传感器在智能表面中的应用。

用极速连接开启无线网络新时代



·Wi-Fi 7不止于上网
Wi-Fi 7被誉为下一代超快无线连接技术,其带宽越来越大,能做的事情越来越多,功能早已超出了上网的范畴。林健富强调,Wi-Fi 7已成为未来关键应用的创新催化剂,将极大地提升数据吞吐量和降低延迟,为用户带来前所未有的网络体验。
他介绍说,首先,使用Wi-Fi 7能够体验到显著的性能提升。凭借32MHz信道带宽,Wi-Fi 7可以提供巨大的吞吐量增益,这要归功于更宽的信道和6GHz频谱的共有性增益,特别是Wi-Fi 7超过40Gbps的峰值速率比Wi-Fi 6E提高了4倍。
其次,Wi-Fi 7引入了多链路操作(MLO)技术,同时利用多个频段和信道显著提高了吞吐量并减少延迟。利用两个同时在高频段(5或6GHz)运行的Wi-Fi无线电创建的聚合数据管道,即使在拥挤地区也能提供最佳性能。
第三,Wi-Fi 7的调制已演进到4K QAM,正在通过高级调制进行标准化,与使用1K QAM调制的Wi-Fi系统相比,可以提高峰值速率,以提高吞吐量和容量。
第四,基于前导码打孔(Preamble Puncturing)避免了有干扰的信道,可以实现更高效的频谱利用率,面对干扰时也能够使用更宽的信道。
那么,Wi-Fi 7究竟和之前的技术有何不同呢?林健富认为,这主要体现在Wi-Fi频谱扩展方面。在Wi-Fi 6E出现之前,只有2.4GHz和5GHz频段。FCC在2020年初批准6GHz频段(UNH 5-8)0.5.925-7.125GHz用于无授权运营,包括:分配更多约1200MHz带宽;14个非重叠8OMHz信道、7个160MHz和6个320MHz信道增加了131%;新频谱将仅支持Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7,使三频架构不受传统设备干扰;当与更高调制结合时,可以实现更宽带宽。



他介绍说,从Wi-Fi 6到Wi-Fi 7的演进可以使用12个流和8个天线。高阶调制4K QAM的每个符号可压缩更多数据(802.11be为4096-QAM),以实现更高的数据率。
·挑战接踵而至
林健富坦承:“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,例如需要更多前端模块(FEM)、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。”
他解释说,4096-QAM意味着更具挑战性的线性/EVM(矢量幅度误差)要求,包括:信道带宽增加到320MHz,需要隔离6GHz频段,使用两组可用320MHz信道(320MHz-1和320MHz-2)。
在域管理限制方面,由于LPI(低截获概率)受功率密度限制,允许在室内使用更高的Tx功率(FCC-160MHz 27 dBm,320MHz 30 dBm);只有信道31或63 320MHz可用于室外AFC(自动频率协调)。
另外,宽信道带宽上的eFEM(设备前端模块)Pout(输出功率)/Gain(增益)要求也更具挑战性。



他补充说,开发Wi-Fi 7解决方案也要面对一系列挑战。Wi-Fi 7的功能会对FEM/滤波器带来一些影响,包括:MLO需要多频段/多信道聚合和操作,CPE Wi-Fi有更多FEM,还要增加5/6GHz BAW Coex滤波;Wi-Fi STA三/四频段组合需要更多的5/6GHz BAW Coex滤波。
4K-QAM(4096-QAM)线性度要求最为严格:EVM<-47dB;退避(backoff)条件下的PAE(功率附加效率)至关重要,需要利用DPD的线性+非线性或纯非线性FEM。
此外,对于320MHz信道带宽,为了更有效地利用非连续频谱,实现更好的线性/平坦度与频率关系,滤波变得更加重要,尤其是要改善隔离。
因此,伴随FEM EVM要求的不断发展,需要解决非线性FEM+DPD-EVM的问题。



·创新解决方案和技术进步
非线性FEM能够提高功率效率,Qorvo的非线性FEM+DPD消耗更少的DC功率,领先的DC功率进一步降低了一半功耗。Qorvo的非线性FEM的三频12流路由器可以节约6W的功率。
Qorvo符合Wi-Fi 7规范的FEM器件与涵盖整个5GHz(UNII1-3)与6GHz(UNII5-8)的BAW(体声波)波器包括线性和非线性两种。前者具有极佳的线性度,同时具备低功耗、小封装、高集成特性;后者可大幅降低功耗,同时将PAE提升到极致,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。
林健富最后表示,Qorvo的Wi-Fi滤波器产品路线图各国通用,可以带来更高的数据传输速率、更低的延迟以及更强的网络连接稳定性,为用户提供更加流畅和高效的网络体验,同时为产品开发提供更大的空间和灵活性。

以“智”提效,为电池寿命和安全保驾护航



·电气化亟需提升能源效率
在政府法规、更高电压、更高性能等因素推动下,提升能源效率已成为重要的行业趋势。现在,越来越多的设备正逐渐从传统的内燃机驱动或交流供电转向更为灵活高效的电池供电模式。在这种背景下,如何确保电池的安全、稳定和使用寿命已成为业界关注的焦点。
张亦弛在分享智能电池管理解决方案的创新趋势时表示,近几年,Qorvo的强力出击,收购Active-Semi获得了可编程PMIC、电机控制和驱动、智能电池管理方面的专业知识;收购UnitedSiC构建了行业高性能SiC FET产品,能够为高电压、多千瓦应用提供行业领先的碳化硅效率,以应对电力电子的发展趋势;收购QSPICE一流的模拟技术能够支持数字化的SPICE引擎。
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,满足了工业、企业、消费电子和汽车领域的供电、保护和控制的需求。



他说:“我们10多年来致力于开发PAC电机控制器和电池管理解决方案,拥有40V-600V电机控制器的完整产品组合,有30多种量产产品。我们的QSPICE软件可帮助工程师提高工作效率,对其设计进行评估,并对结果充满信心。”
·智能BMS提升电池管理灵活性
张亦弛详细介绍了Qorvo的智能电池管理技术,它创新地将高性能MCU和模拟前端(AFE)集成到单个芯片中,不仅简化了系统架构,也提高了系统性能、可靠性和智能化水平。



作为业界首款以单芯片支持高达20串电芯精确管理的BMS解决方案,其电量计量、SOC、SOH等算法均集成到芯片内部,有效提高了数据采集和计算的精度与速度,同时提升了电池管理系统的灵活性。
这一高串数应用的完整解决方案包括智能(MCU)、先进监控和保护、通信等功能,是将模数结合合二为一的单芯片电池管理解决方案。



据介绍,这款单芯片、小尺寸电源管理SoC已经量产两个系列:PAC2214x 和PAC2514x。其中,PAC2214x内置Arm Cortex-M0 MCU,主频50MHz,闪存容量为32KB;PAC2514x则采用Arm Cortex-M4 MCU,主频提升至150MHz,闪存容量为128KB。针对电池管理所需的安全和长续航两大需求,Qorvo的BMS芯片以充电/放电、监测和测量、电芯平衡、短路保护、OC充电/放电保护、低功耗休眠六大功能为基础,优化和管理电池效率和寿命。



张亦弛强调,这款完整的电池管理解决方案的优势在于:在单个IC内提供了所有的电源,节省购买其他电源IC的成本;多个GPIO的Arm MCU支持通信、ADC输入、LED驱动器多种系统的灵活性;可以实现高侧和低侧驱动器保护控制;20串电芯平衡输入支持更宽范围的电芯;具有可编程增益级的专用16b电流ADC支持更宽的感测输入。



他最后总结道:“Qorvo单芯片电池管理解决方案采用数模混合技术,集成了控制器、存储和通信接口,可为多达20个串联电芯的电池组(锂离子、锂聚合物和磷酸铁锂)提供全面的充放电控制和监测、库仑计量、电芯平衡等功能,帮助客户在短时间内开发出极具竞争力的电池产品,同时提升产品的可靠性、安全性和效率。”

传感器融合打造触控新体验



·更好用户体验的追求
在数字化时代,电子设备已经深入到人们生活的方方面面,从智能手机、智能家居到自动驾驶汽车,这些设备不仅改变了人们的生活方式,也提高了工作效率。为了更好地满足这一需求,人机交互技术成为了电子设备研发的关键领域。
随着技术的不断进步,用户对电子设备的期望也在不断提高,他们希望设备能够更智能地理解自己的需求,提供更个性化的服务,从而获得更好的用户体验。
传感器融合(Sensor Fusion)通过MEMS传感器、ASIC芯片、软件和机电一体化结构形成了完整解决方案,将传统按键转变为时尚、智能的操控界面,能够惠及更多的应用领域。
雷益民表示,“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。”
Qorvo的技术面向多种输入方式,不受大多数环境因素的影响,并适用于任何材料。无论是在汽车应用还是消费电子领域,Qorvo都在通过自身的专利技术以及整套的开发支持,致力于改变触控方式,实现用户体验升级。
·压力传感器的融合创新
事实上,压力传感器并不是这两年才有的新物种,Qorvo的技术创新让老树开了新花。近年来,随着物联网、人工智能等技术的快速发展,压力传感器也在技术创新方面取得了显著成果,提高了数据传输速度和准确性,通过数据处理和分析提升压力监测的智能化水平。



雷益民介绍说,Qorvo 的Sensor Fusion方案旨在打造三维的人机交互体验,以更高的集成度、一致性和可靠性,可广泛应用于智能手机、AR/VR、汽车/两轮车/u-Mobility、可穿戴设备以及智能家居等多个领域。
在智能手机方面,Sensor Fusion方案可应用于边缘触控、3D触控以及屏幕唤醒等功能,以新颖的交互方式为行业创新开阔思路。
在车辆设计中,Sensor Fusion方案将压力传感器技术与智能表面相结合,防误触碰的特性不仅可以提升驾驶体验和行车安全,也进一步丰富了用户体验。
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,带来更轻薄、更简单的设计体验。
在智能家居应用中,这项技术同样关键,尤其是在防水、防污方面,Sensor Fusion提供的高灵敏度和精确度,可使人机交互更加便捷、智能、流畅。

写在最后

Qorvo以强大的技术为底蕴,从以人为本的创新出发,凭借广泛的产品矩阵,无论是在白色家电、消费类电子产品领域,还是在工业、物联网、汽车电子等领域的产品应用,都能满足市场对高功率、高能效、高性能系统的应用需求。同时,Qorvo也在用独到的技术为全行业实现“双碳”目标贡献力量,让世界变得更美好、更清洁、更互联。

订阅我们的通讯!

电子邮件地址