如果將第一次技術升級比喻成戰場的話,那從Wi-Fi的演進歷程中不難發現,每一代都有每一代的“戰事”。
隨著Wi-Fi6認證計劃啟動,2019年可謂“5G+Wi-Fi6”的元年。而在經過了2020年不尋常之年的洗禮,Wi-Fi6又經歷了怎樣的流變?它的高調起步能加快全面普及嗎?這一戰事將如何演變?
市場的回應
與以往標準不同的是,Wi-Fi6引入OFDMA、1024-QAM、MU-MIMO、TWT等革新性通信技術,相應地可提供更大容量、更低時延、更高頻譜效率、更廣覆蓋范圍的網絡能力,可在AR/VR/高清直播、智能家居、企業無線辦公網絡等新場景中有效應用,成為打開萬物互聯時代的新“鑰匙”。
翻閱Wi-Fi 20多年的歷史,從最早的僅支持簡單通信、到隨后的多媒體通信以及實時視頻通信,2013年發布的Wi-Fi5開始支持工業互聯網,再到2019年的Wi-Fi6以萬物互聯為發展目標,可以說Wi-Fi的歷史迎來了新的篇章。
而在Wi-Fi6的兩大主力市場路由器及物聯網市場中,亦各有斬獲。2020年的新冠疫情,進一步加速了寬帶接入和家庭網絡的發展,全球光纖接入網絡發展正處于一個臨界點,Wi-Fi6將很快主導家庭網絡市場。根據IDC預測,2020年中國Wi-Fi6市場達到2萬億美元,到2023年,Wi-Fi6在中國無線AP市場出貨量占比中將超過90%。
此外,運營商正推進5G蜂窩+寬帶+WiFi6的“三千兆時代”。集微咨詢高級分析師陳躍楠指出,2020年中國電信計劃采購包含雙頻Wi-Fi6功能的產品1432.6萬臺,占全年采購產品的52%,Wi-Fi6產品實現逐步替代,推動AP端口設備升級換代,Wi-Fi6設備將最大化其效益,因此,Wi-Fi6產業有望進入發展新階段。
萬物互聯正在全方位興起,Wi-Fi6也打開了另一廣闊天地。據Gartner預測,到2025年,所有物聯網連接中的72%將使用Wi-Fi和藍牙技術。IDC數據顯示,全球物聯網Wi-Fi芯片出貨量將于2022年達到49億顆,而Wi-Fi6芯片將快速成長到超過20億套。
以國內某知名Wi-Fi射頻公司負責人辛輝(化名)的話來說就是“2020年市場表現比預期更好,特別是路由器、智能手機等應用發展快速。”
“從2020年來看確實算是Wi-Fi6的元年,各大路由器品牌廠商如小米、華為、TP-LINK等紛紛推出一系列性價比高的Wi-Fi6路由器。2019年一個Wi-Fi6路由器可能還需要上千元,但2020年價位已下探到幾百元,有的甚至200多元即可買到,中低端的路由器也進一步促進了市場的更新換代。預計2020年國內Wi-Fi6路由器市場出貨量接近千萬,今年普及趨勢將更明顯,因為路由器存量市場巨大。” 專注于Wi-Fi6 SoC芯片開發的蘇州速通半導體科技有限公司市場總監李明樂觀指出。
躬逢其盛,參與其中的廠商也交出了精彩不一的答卷。據悉某知名Wi-Fi射頻公司的出貨量也在大增,Wi-Fi6 FEM已有幾千萬片的出貨量,預計2021年包括Wi-Fi5、Wi-Fi6的整體出貨量將突破2億片左右。
技術的進擊
市場在期待Wi-Fi6的入局,亦攪動芯片市場一片漣漪。畢竟,Wi-Fi6芯片的開發難度相比前一代亦不可同日而語。
晉江三伍微電子有限公司鐘林曾指出,Wi-Fi6芯片研發難點有兩個:底層協議/通信協議+算法和射頻前端。相比Wi-Fi4和Wi-Fi5,Wi-Fi6芯片的底層協議和算法更加復雜,射頻前端設計難度也更大。解決底層協議/通信協議的方法是多理解協議標準,多做測試。算法是核心競爭力,需要高設計水平。而射頻前端性能不達標,Wi-Fi6芯片就出不來。
以親身經歷為藍本,上海矽昌通信技術有限公司董事長兼總裁李興仁總結了開發的難度:從應用入手,如側重終端應用,則除了Wi-Fi功能,還要兼容藍牙、NFC功能;在網絡側,要搞定Wi-Fi6及上一代的兼容;從研發團隊來看,不僅要有收發器、射頻等經驗的人才,還需操作系統、微波、協議棧等人才,著力解決穩定性、兼容性以及層出不窮的小概率掉線事件等挑戰。如果決心面向基站、路由器應用切入,至少需5000萬美元、三年以上周期。
從芯片分類來看,Wi-Fi6芯片方案有SoC芯片或者射頻前端FEM。SoC是高集成度的數模混合CMOS芯片,FEM屬于射頻特殊工藝,差別較大。辛輝指出,面向不同的應用,性能等需求亦有差異,比如路由器對性能要求更高,而智能手機等終端對功耗、尺寸更敏感,面向IoT設備一般支持2.4G頻段即可。確定無疑的是,路由器Wi-Fi6芯片的研發難度最高。
速通半導體的李明更具體而微地提到,SoC技術的難點在于Wi-Fi6的Modem開發和軟件算法處理,射頻模擬部分性能以及方案成本與功耗的平衡。整體來說,面向終端側應用的SoC芯片與路由器SoC難度相差很大,后者比前者難度提升了多倍不止。因涉及多項新技術挑戰,如上下行OFDMA、MU-MIMO等,路由器芯片不僅要面對多用戶提供高效的無線資源調度, 達到更高的吞吐率和系統容量,還要解決系統穩定性、時延、抗干擾以及功耗等挑戰。
從現有的市場格局來看,SoC大頭由博通、高通、英特爾等巨頭把持,我國臺灣有聯發科、瑞昱等,大陸主要有華為海思、展銳、速通、樂鑫、ASR、聯盛德、南方硅谷、矽昌通信、瑞芯微等,國內主攻射頻FEM的公司有康希、芯百特、三伍微等。
對于Wi-Fi6芯片的考量,辛輝認為主要還側重于功耗以及成本等。一方面要力求達到Wi-Fi6對應的指標,而隨著網絡容量的擴大,更多終端的接入,很多高端SoC廠商都采用8+8天線方案,對功耗的要求也水漲船高。同時,在成本方面,要在包括工藝選擇、國產化替代等各個環節加強布局。
可以說,未來2.4G Wi-Fi6芯片將是國產芯片的主戰場。對于在這一領域強攻的大陸芯片廠商而言,誠如鐘林所指,要以差異化打開出路,在市場、產品、技術三個角度來尋求定位,以點帶面進行突破。
值得注意的是,產業鏈蔓延的產能緊缺之勢不可避免波及Wi-Fi6芯片廠商。辛輝對此強調,今年Wi-Fi6廠商重心還是供應鏈的交付,這是第一位的,因預計產能與出貨量會暴增,一定要深化供應鏈供應問題。
速通半導體也在未雨綢繆,據悉速通已完成了Wi-Fi6 SoC的研發,即將流片。面對全行業蔓延的產能緊缺問題,李明表示有信心應對,一方面速通與Foundry廠建立了良好的合作關系,Foundry廠比較重視速通,認可速通的實力、客戶以及未來的市場前景。另一方面初創公司產能有一個逐步爬坡過程,有時間來緩沖。
此外,對于Wi-Fi6和5G的競合之勢,也將走向長期保持相互促進、競爭與共存的關系。陳躍楠分析說,Wi-Fi6與5G兩大技術由于不同的技術特點,將繼續維持一個主內一個主外的格局,兩者在很多場景下是互相補充的。Wi-Fi6可快速部署,適合企業辦公和學校局域網等 場景;5G網絡更適合在室外實現廣域無縫公網覆蓋,在對漫游、時延有較高要求的場景中更為適用。Wi-Fi6+5G+IoT融合方案靈活的擴容、統一管理、統一數據的價值,可有效降低用戶管理成本,打破不同類型的數據壁壘,實現數據的聯動。
模塊的生意
除芯片奪人耳目之外,Wi-Fi模組也是影響戰事的“重頭”。
據悉,Wi-Fi模塊可分為三類:一是通用Wi-Fi模塊,比如智能手機、筆記本、平板電腦上的USB或者SDIO接口模塊,Wi-Fi協議棧和驅動是在安卓、Windows、IOS 的系統里運行并需要非常強大的CPU來完成應用;二是路由器方案Wi-Fi模組,典型的是家用路由器,協議和驅動是借助擁有強大Flash和RAM資源的芯片加 Linux 操作系統;三是嵌入式Wi-Fi模塊,32位單片機,內置Wi-Fi驅動和協議,接口為一般的MCU接口如 UART等,適合于各類智能家居或智能硬件。
與市場需求強相關的是,Wi-Fi模組的重點正從智能手機、平板向物聯網遷移,因而推動Wi-Fi芯片和標準的低功耗轉型,而這一轉型也為眾多產業鏈企業創造了發展機會,包括SoC廠商和射頻廠商。
面向路由器的Wi-Fi6模組方案一般以SoC搭配射頻前端FEM出售。據李明透露,模組的價格要看規格,不同Wi-Fi規格的模組差異非常大,有十幾元的Wi-Fi4 IoT模組,也有五、六十元的可提供千兆吞吐率的網卡模組,接近Wi-Fi6的理論傳輸速率。而今年Wi-Fi6模組則隨著出貨量提升而成本進一步降低, 有加快普及之勢。
從技術趨勢來看,李明分析說,Wi-Fi6如果面向終端側應用,因終端產品要求小體積、高集成度,會將射頻前端PA用CMOS技術集成到SoC中,從而讓外圍器件盡量簡化,這樣也便于客戶模組的開發。 面向路由器產品應用,因對發射功率有更高要求,射頻前端會采用砷化鎵工藝,而非CMOS,因而沒辦法集成還是分立為主。速通在射頻前端方案上已有一些合作廠商,可推出路由芯片的整體方案。
目前Wi-Fi模塊的海外廠商主要包括日本村田、TDK、太陽誘電,韓國的三星機電等;中國廠家包括我國臺灣的正基科技、海華科技,大陸的博鵬發科技、必聯電子等。
“雖然在SoC市場還是博通、高通等國際大廠占據主流,但隨著國產替代需求走高,國內Wi-Fi芯片人才越來越多,更多的新老公司也在向這一方向努力,與國際大廠的差距將逐步縮小。”李明樂觀期待說。而在市場風起云涌之際,更多的大陸廠商能浪遏飛舟,開啟未來中場新戰事嗎?
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