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国产 WiFi 芯片大有可为

作者:时间:2023-06-25来源:半导体产业纵横收藏

WiFi 芯片是一种用于无线网络连接的芯片,内部包括射频收发器、基带处理器、天线等组件。它的工作原理是通过射频收发器将数字信号转换成无线电波信号,然后通过天线将信号发送出去。当其他设备接收到这个信号后,它们会将信号转换成数字信号,并通过基带处理器进行解码和处理,然后将处理后的数据传输到计算机或其他设备上。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202306/447937.htm

WiFi 芯片的使用频率包括 2.4GHZ 和 5GHZ。在其工作过程中,还需要进行一系列的协议来规定其工作方式和数据传输方式,以确保设备之间的互通性和兼容性。如今的无线局域网标准已经演进到第六代(802.11ax),第七代正在开发中。

WiFi 芯片的市场格局

WiFi 芯片的应用场景主要分为三种:分别是用于智能手机、平板和电视等需要大流量接入终端的 WiFi 芯片;IoT 场景和用于路由器的 WiFi 芯片。它在不同的应用领域呈现不同的市场格局。

首先看智能手机 WiFi 芯片的市场格局。智能手机用 WiFi 芯片的主要参与者是高通和联发科,这两家公司的发展策略相似,都是推行 WiFi 芯片与处理器 SoC 芯片集成化策略,高通的 FastConnect 系列产品主要与自家骁龙处理器绑定使用,联发科则搭配着自家的天玑处理器。

例如在骁龙 888+、骁龙 8Gen1 和骁龙 888 处理器上都集成了高通的 FastConnect 6900 芯片,类似的,联发科的天玑 9000 和天玑 8000 系列也集成着支持 2x2 MIMO 和蓝牙 5.3 的 WiFi 6E 芯片。

不同于高通和联发科,博通主张的是差异化的竞争策略,其采取了单芯片的策略主打高端市场。高通和联发科的 WiFi 芯片主要面向众多手机厂商,而博通的大客户则是苹果公司。不过,随着 WiFi 芯片被集成在移动处理器 SoC 中的趋势愈发明显,对博通的影响愈发不利。

其次是路由器场景下 WiFi 芯片的应用。目前家用路由器上的 WiFi 芯片竞争格局与智能手机端类似,整体渗透率相对较高,各系统厂商都在积极主推 WiFi 6 产品。但是路由器 WiFi 6 芯片技术壁垒较高,目前只有少数芯片厂商可以供货,包括高通、博通、英特尔以及海思,但系统厂商使用高通和博通的主芯片居多。

最后是 IoT 场景下 WiFi 芯片的应用。相较于智能手机,IoT 场景下 WiFi 芯片技术壁垒、成本投入都要高出不少,虽然国际大厂一直在紧随最新的技术规范,不断地更新产品世代,但是在 IoT 场景的实际需求中,仍然有大部分停留在 WiFi 4/5,这也使得国内厂商在 IoT WiFi 芯片上占据一席之地。

在竞争激烈的 WiFi 赛道,持续加速的不止是国外的通信芯片大厂,中国大陆的 WiFi 芯片公司也在快速起步。

中国的 WiFi 芯片公司

在 IoT 市场的持续刺激下,2015 年国内应用于 IoT 的 WiFi 芯片迎来了第一次「爆发式」增长。国内的芯片公司如华为海思、乐鑫、博通集成等在 WiFi 4IoT 芯片领域抓住契机,强势出道。此后多年,国内 WiFi 芯片市场一直风起云涌,不止是一众老将在主战沙场,在国内半导体热潮之下,也有数十家 WiFi 新贵争相涌入。

华为海思开始研发 WiFi 芯片的时间相对较早,2015 年的时候其产品已经开始在市场小批量出货,磨炼至今海思已经成为国产 WiFi 芯片赛道里的优秀标的。2020 年初海思就发布了自研的 WiFi 6+技术,并曝光了两款自研的 WiFi 6 芯片:凌霄 650 和麒麟 W650。

乐鑫科技在 IoT WiFi MCU 通信芯片领域具有领先的市场地位,根据 Techno Systems Research 2021 年 5 月发布的研究报告 2021 Wireless Connectivity Market Analysis 显示,乐鑫科技是 IoT WiFi 芯片领域的主要供应商之一,2020 年度全球出货量市占率第一,累计出货 IoT WiFi 芯片 7 亿颗以上。早年乐鑫科技单靠着一颗型号为 ESP8089 的单 WiFi 芯片打天下,以超高的性价比在白牌平板市场占据了不小的市场份额。目前其产品以 2.4GHz 频段上的 WiFi 4 和 WiFi 6 产品为主,正在研发 5GHz 频段上的 IoT WiFi 6 芯片,并着手准备更高频段 6GHz 的 WiFi 6E 产品线。

博通集成长期专注于研发设计高集成度、低能耗的无线数传类芯片产品和无线音频类芯片产品,公司目前已积累了上百个产品,覆盖几十个不同的无线传输协议,例如最新国标 ETC 芯片、应用于 IoT 的 WiFi 芯片、蓝牙芯片以及 GPS 芯片等。2021 年,博通集成通过 WiFi 联盟的 WiFi 6 认证,推出了全球首款 WiFi 6 IoT 芯片。

紫光展锐在 2019 年就发布了一款 WiFi 5 (801.11ac) 无线连接解决方案—春藤 5623,这是国内首款 WiFi 5 + BT 5 + MCU 的高集成 AIoT 解决方案,采用 22nm 工艺打造,在功耗方面表现不错,主要面向智慧家庭应用。近几年又推出了 RDA5995 和 RDA5621 等系列,主打极致性价比,可替代部分来自中国台湾的进口 WiFi 芯片。
在这个领域,这几年也崛起了不少新秀,目前已经有一些厂商取得了突破性的进展。比如:康希通信的 WiFi 5 射频前端芯片推出市场不久即出货千万片以上,更是率先在国内实现最新的 WiFi 6 技术射频前端芯片的量产。南方硅谷在 2018 年单月 WiFi 出货量曾超过 300 万颗。瑞芯微自主研发的 WiFi 芯片—RK912,搭配自家的 SoC 主控捆绑销售,也有着不错的出货量。此外还有澜起科技和灵芯微等都在 WiFi 芯片领域有所布局。

得益于近年来 IoT 等领域的快速发展,全球整体 WiFi 芯片市场规模呈现稳步增长态势,根据 Gartner 预估,WiFi 6 到 2025 年市场规模将达到 220 亿美金,年均复合增长率为 114%。未来数年内,基于 WiFi 6 的无线产品将会迅速进入市场,并成为无线连接应用的关键力量。

如今,中国的 WiFi 芯片公司虽然与国际巨头还有着明显差距,但是也不乏优秀者具备研发 WiFi 5 和 WiFi 6 的能力,各家厂商都在寻找新的细分市场切入点,具体看一下中国 WiFi 市场的竞争格局。

国产 WiFi 芯片竞争格局

内卷 WiFi 4

WiFi 4 芯片具有应用范围广、市场空间大、技术壁垒相对较低、入局易的特点,因此受到中国 WiFi 厂商的青睐。WiFi 4 芯片主要应用在智能家居、智能监控,白色家电等市场,其中网络摄像机、智能插座、WiFi 智能灯等应用的市场规模较大,是目前的主流智能家居产品。

如今,各大芯片厂商都在追随着协议标准的步伐逐步推出符合新协议的 WiFi 芯片,但是就中国市场来说,目前出货最多的还是 WiFi 4 芯片。根据与非研究院对中国 29 家 WiFi 芯片厂商的研究数据显示,有 57% 的企业正在研发 WiFi 4 技术,18% 的企业正在研发 WiFi 5 技术,只有 25% 的企业正在研发 WiFi 6/6E 技术。上文提到乐鑫科技现有产品就是以 WiFi 4 为主。

WiFi 芯片与射频芯片有着相似的竞争格局,细分市场对手众多且毛利低导致恶性竞争。如今,随着 WiFi 技术的进步,WiFi 6 芯片厂商也开始挤压 WiFi 4 芯片厂商的市场份额,他们正在推出 2.4GHz WiFi 6 单频芯片,以同价的方式去替换 WiFi 4 芯片。可见,WiFi 4 芯片市场的内卷正在加速。

缺席 WiFi 5

相较于 WiFi 4 芯片,WiFi 5 芯片可提供更快的数据传输速度和更好的性能,但是其市场浪潮相比 WiFi 4 和 WiFi 6 芯片似乎要小得多,这是因为 WiFi 5 在 IoT 领域应用较少,在智能手机上的应用要相对多一些,再加上 WiFi 6 具有兼容 WiFi 4 和 WiFi 5 的特性,因此 WiFi 5 更容易被更先进的 WiFi 6 所取代,这也使得许多国内厂商不愿意重蹈 WiFi 5 的覆辙,直接投入 WiFi 6 的研发。

发力 WiFi 6

在错过 WiFi 5 后,国内的厂商将更多精力放在了 WiFi 6 上,WiFi 6 芯片也成为当下竞争的焦点。

WiFi 6 兼容了 WiFi 4 与 WiFi 5 的优点,不仅能兼容低速和高速设备,还能拥有更高的数据容量和更高的传输速度。目前 WiFi 6 芯片的主要出货量集中在手机、笔记本电脑、路由器及网关以及流媒体应用上(比如智能电视等),这几大市场对 WiFi6 芯片的性能要求高,平台合作的绑定性较强,一直以来被高通、博通、联发科以及英特尔等占据,国内厂商想要赶超相对较难。

不过,目前中国大陆已经涌现出一批 WiFi 芯片初创企业,技术和资金都已具备,正在 WiFi 6 芯片赛道持续发力。除了上文提到的公司,晶晨科技、恒玄科技、翱捷科技等公司也都已有产品实现量产。

根据来自 Global Market Insights 的数据显示,2021 年全球 WiFi 芯片市场规模超过 200 亿美元。从 2021 年到 2028 年,预计年平均复合成长率为 2.5%。到 2025 年,全球 WiFi 芯片市场规模将达到 220 亿美元。WiFi 6 芯片从 2019 年开始出货,预计到 2025 年,WiFi 6 的市场份额将占到全部 WiFi 芯片的 52% 左右,其中包括 WiFi 6E 芯片。

在可预见的未来,中国大陆芯片企业想要实现在先进 WiFi 芯片研发上的追赶,还需要华为海思、乐鑫科技等头部企业扛起大旗。

逐鹿 WiFi 7

现阶段全球 WiFi 7 技术规范尚未落定,但在元宇宙、自动驾驶、AIOT 等新概念、新应用的推动下,业界自然普遍看好后续市场的发展。面对未来可观的蓝海市场,WiFi 芯片头部厂商都在抢夺先机。

截至 2022 年底,三大芯片厂商(高通、博通、联发科)均已发布了 WiFi 7 芯片方案,博通发布了完整的 WiFi 7 产品组合;高通推出全球首款 WiFi 7 芯片「FastConnect 7800」;联发科也发布 WiFi 7 无线连接平台解决方案—Filogic 880 和 Filogic 380。同时各大路由器厂商和网卡厂商均积极推出了 WiFi 7 产品。2023 年初,TP-Link,小米,华三等路由器厂商先后发布了搭载上述芯片的 WiFi 7 路由器。

目前在国产 WiFi 7 领域,还未有厂商推出新技术、产品。不过,WiFi 7 全面商用的第一枪已经打响。随着芯片的规模出货,相信会有更多 WiFi 7 商用产品推出,期待国产 WiFi 7 芯片的亮相。

不得不提的 WiFi FEM

WiFi FEM 是 WiFi 通信中的一系列射频前端电路,如功率放大器(PA)、射频开关、低噪声放大器(LNA)集成在一起的射频模组芯片,主要应用在路由器、企业 AP 以及各种无线收发场景上。

随着 WiFi 6 芯片市场的发展,WiFi 6 FEM 市场也是一个值得关注的重点。

对于 WiFi 6 芯片的设计挑战,三伍微创始人钟林曾发文指出,WiFi 6 芯片研发难点集中于底层协议/通信协议+算法,相比 WiFi 4 和 WiFi 5,WiFi 6 芯片的底层协议/通信协议和算法更加复杂,需多招资深团队、多理解协议、多做测试,提高设计水平。其中,路由器 SoC 涉及多项新技术挑战,研发难度最高,而且射频前端也是难啃的骨头。

全球 WiFi FEM 大部分市场被 Skyworks 和 Qorvo 两大巨头占据,随着国内 WiFi 6 市场的爆发,包括卓胜微、三伍微和上海康希等本土厂商都在布局 WiFi 6 FEM 市场。然而,这一市场的竞争—难、恶劣且复杂。

自进入 2023 年后,国内 WiFi 6 FEM 市场就开启了价格战,市场价格开始一路走低。有业内人士透露,谈好的项目被竞争对手以 WiFi 6 芯片亏本 30% 的代价抢走,市场开始陷入高强度内卷中。在这之后的逻辑不言而喻,那便是产品的同质化,逼迫国内厂商只能依靠价格来进行竞争。

想要逃离这场恶劣的战争,还需要国内厂商推出更有性能竞争力的 WiFi 射频前端产品,同时也可以助力中国 WiFi 技术向更高的阶层发展。



关键词: Wi-Fi 国产芯片

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