Wi-Fi技術已正式進入Wi-Fi 7世代,但並非所有Wi-Fi晶片供應商都在第一時間推出Wi-Fi 7方案。由於物聯網、車聯網等非IT領域的應用興起,許多專攻這類市場的Wi-Fi晶片業者,都沒有快速進軍Wi-Fi 7的必要性。
2024年無線通訊晶片的一大熱點莫過於Wi-Fi 7。在技術方面,Wi-Fi 7大體為原有Wi-Fi 6/6E各項技術的升級,如原有最大160MHz通道頻寬再擴展成320MHz,理論上傳輸率再增一倍;原有最高1024QAM調變則擴展成4096QAM,理論傳輸率再增加20%(圖1)。
圖1 Wi-Fi 7主要技術特點 圖片來源:Wi-Fi Alliance
其他技術特點也多集中在Wi-Fi路由器端,如MLO允許路由器同時動用兩個以上的頻段(2.4GHz/5GHz/6GHz)來服務終端裝置,過往單一裝置同時間只能使用一個頻段;MRU允許裝置被同時配置多個RU,過往只能一個,MRU也進一步實現Preamble Puncturing機制,使頻譜資源利用率更高,再加上512壓縮塊確認機制等,都有助於提升路由器服務單一裝置時的傳輸效率,也有助於提升路由器的整體服務效率,例如同時服務多個裝置,傳輸速度更快、延遲更低等。
Wi-Fi 7技術發展方向分析
由上述看,Wi-Fi 7的技術升級方向與過往無異,如通道頻寬再拓寬、引入更複雜的調變方式等直接增加資料吞吐量的方法,都是過去Wi-Fi標準更新時經常出現的升級項目;另一個升級方向則是在路由器端對整體服務採用更合理化、更靈活的資源調度機制,過往如Wi-Fi 5/6/6E引進的MU-MIMO即屬此類,Wi-Fi 7則是MLO、MRU等。
另傳聞Wi-Fi 7未來的天線數量可能會從現有的8支增加為16根支,並導入WPA4。但目前WPA4加密防護標準未定,且加密機制升級不會與Wi-Fi 7速率升級有關,故本文先不探討與WPA4有關的議題。
16天線設計則確實是當前晶片業者正在努力,或已實現的設計目標。如MaxLinear的MxL31712晶片已可支援12個空間串流(Spatial Streams),高通(Qualcomm)的家用Wi-Fi晶片Immersive Home 3210平台則可支援10 個空間串流;企業用Wi-Fi晶片Networking Pro 1220可支援12個、Pro 1620則能支援16個。
還有一些跟Wi-Fi速率升級有關的技術標準仍未有共識,如自動頻率控制(AFC)、240MHz通道頻寬等。AFC在Wi-Fi 6E已開始強調,Wi-Fi 7持續強調,不能視為Wi-Fi 7獨有;240MHz通道頻寬是否存在,也因320MHz通道頻寬的提出,以及MLO、MRU機制的引入等,變成相對不重要。
此外,從Wi-Fi 5開始,Wi-Fi技術升級多採取Wave1與Wave2兩階段推展策略,約4年完成一個世代的升級。例如Wi-Fi 5 Wave 1在2014年推出、Wave 2則是到2016年才上路。Wi-Fi 5直到Wave 2才落實160MHz通道頻寬,Wave 1是以推行256QAM調變為主;Wi-Fi 6也同樣採取Wave 1、Wave 2來推行新技術,但Wi-Fi 7目前尚未見兩階段推行規劃。
也由於新的速率提升多半是透過更複雜的運算與更靈巧的資源調度來實現,所以晶片也以Wi-Fi路由器端的先行,而後才有裝置端的Wi-Fi 7晶片,且以筆記型電腦模組需求的為先,之後是平板與手機,物聯網(IoT)裝置升級Wi-Fi 7的速度最慢。
Wi-Fi 7晶片市場態勢
至於在市場競爭態勢方面,歷經數代競爭,現在光靠Wi-Fi晶片業務,已難以支撐一家晶片公司,如聯發科購併雷凌,高通購併創銳訊(Atheros)均是印證。即便是以Wi-Fi技術見長的新創晶片商Quantenna,也已在2019年被安森美(ONSemi)收購,或如2020年芯科實驗室(Silicon Labs)收購Redpine、2021年瑞薩(Renesas)收購以色列Celeno。
其他也陸續有高知名度的晶片商轉讓其Wi-Fi晶片事業單位,如恩智浦(NXP)收購邁威爾(Marvell)的Wi-Fi相關部門,MaxLinear收購英特爾(Intel)的家用閘道器、路由器業務,形同取得其Wi-Fi晶片產品線。
時至今日能持續在第一時間跟進支援Wi-Fi最新標準的晶片商,以此次Wi-Fi 7為例來檢視,主要為博通(Broadcom)、高通、MaxLinear、聯發科、瑞昱等,過往率先支援Wi-Fi 5、6標準的Quantenna此次不在列,而率先支援的晶片商很明顯過往有較大的市場斬獲在Wi-Fi路由器晶片上。
至於未在第一時間支援的,則以終端裝置用的Wi-Fi晶片為主,甚至是以產業用、IoT用的Wi-Fi晶片為主,如英飛凌(Infineon)、德州儀器(TI)、恩智浦、瑞薩等。
截至2024年4月上旬,英飛凌的Wi-Fi晶片支援標準仍在Wi-Fi 6E,並以1、2根天線版的晶片為多,明顯以終端裝置為目標市場;德州儀器仍停留在Wi-Fi 6,且傳輸率相對低,明顯以產業應用為目標市場,芯科的產品定位跟德儀近似;NXP也還停留在Wi-Fi 6E,並以車用、IoT為主。
瑞薩也停留在Wi-Fi 6E,但其晶片編號為CL開頭,明顯是出自Celeno團隊的手筆,然其天線數可到4、6、8根,依然有角逐Wi-Fi路由器市場的規格定位;ONSemi雖收購Quantenna,但尚未將其晶片產品納入ONSemi旗下,Quantenna為Wi-Fi 6E標準。
歸結上述Wi-Fi晶片已拉出三個層次,一是仍能追趕最新標準的Wi-Fi路由器晶片,例如博通、高通、聯發科等五家首發業者,Renesas/Celeno、ONSemi/Quantenna仍有躋身第一梯隊的技術能力;二是以終端裝置為主的Wi-Fi晶片,三是以產業、IoT為主的Wi-Fi晶片。
AI能力將成晶片商差異化關鍵
既然Wi-Fi 7的重點側重於路由器端,博通、高通、MaxLinear、聯發科、瑞昱估計為主要晶片供應商,但各業者都依循標準推出Wi-Fi晶片,又如何能差異性勝出?
由於Wi-Fi路由器晶片運作機制日益複雜,晶片商是否能進一步提升整體服務效能、更淋漓盡致地發揮Wi-Fi技術的潛力,就成了一大訴求空間,如聯發科的Filogic 880強調內建NPU網路處理單元,瑞昱則在Wi-Fi 6就開始強調AI Channel功能,Wi-Fi 7也將強調AI Engine,均呼應此趨勢。這也意味著,AI功能將成為Wi-Fi 7市場競爭的焦點,也是廠商可以各顯神通的環節。