做芯片難,做WIFI6芯片更難。
三伍微之前推出過一顆WIFI6開關,成為某WIFI6芯片平臺的獨家供應商,出貨已達KK級,但遠低于之前給出的計劃每月10KK顆。詢問是主芯片的問題還是市場的問題,得到的回復是物聯網WIFI6市場還沒有起來,預計在2021年上半年爆發。
三伍微WIFI6開關在國內知名手機旗艦機上測試通過,也是國內唯一能夠完全替換Skyworks的廠家。
國產WIFI6芯片正在積極研發中,同時有廠家參考設計三伍微WIFI6開關;為了助力國產WIFI6芯片早日成功,三伍微相繼推出一顆2.4G WIFI6 FEM,解決國產WIFI6芯片射頻前端技術難題。
WIFI6芯片分為物聯網WIFI6芯片和路由器WIFI6芯片。
國產路由器WIFI6芯片只有兩個公司在做,華為和矽昌通信;而國產物聯網WIFI6芯片公司多達幾十家。無疑,路由器WIFI芯片的研發難度比物聯網WIFI芯片高太多。本文重點介紹物聯網WIFI6芯片,將從三方面來介紹:物聯網WIFI6芯片廠家、物聯網WIFI6芯片研發難點和物聯網WIFI6芯片研發解決方案。
物聯網WIFI6芯片廠家
MM研究數據顯示,2016年全球物聯網WIFI芯片模塊市場規模達到了158.9億美元,未來幾年內將以3.5%的年復合增長率增長,到2022年全球物聯網WIFI芯片模塊市場規模預計可達到197.2億美元。
據Gartner預測,到2025年,所有物聯網連接中的72%將使用WIFI和Zigbee傳輸技術。IDC數據顯示,全球物聯網WIFI芯片出貨量將于2022年達到49億顆。
物聯網WIFI6芯片已經上市量產廠商:
博通WIFI6芯片
博通已發布三款WIFI6芯片:BCM43684、BCM43694和BCM4375芯片。其中,BCM43684是物聯網WIFI6芯片,BCM43694是路由器WIFI6芯片,BCM4375是兼容WIFI6的四合一芯片。
博通最強的是底層協議和算法,不是芯片硬件技術。不看好博通物聯網WIFI6芯片,這個市場后續價格競爭激烈,博通是不打價格戰的。
高通WIFI6芯片
2019年8 月27日,高通于舊金山發布由高至低 Networking Pro 1200/800/600/400Platform 共四款WIFI6(802.11ax)平臺解決方案。物聯網WIFI6芯片型號為QCA6391。
高通憑借芯片技術的先進性和對市場的貼近,高通物聯網WIFI6芯片在市場上會占據高端應用。
MarvellWIFI6芯片
2018年公司推出了三款WIFI 6芯片:88W9068、88W9064和88W9064S。其中,88W9068支持5GHz;88W9064支持5GHz/2.4GHz,集成藍牙5.0,適用企業和零售接入點、運營商網關和固定無線服務;88W9064S支持5GHz/2.4GHz,集成藍牙5.0,適用于服務提供商和OTT機頂盒市場。
2019年,恩智浦半導體公司(NXP)收購Marvell無線連接業務,總價值17.6億美元。此次收購包括Marvell的WIFI連接業務部門,藍牙技術和其他相關業務。
MTK WIFI6芯片
重點總是放在最后介紹,MTK WIFI芯片是路由器市場和物聯網市場市占率最高的,MTK是性價比的王者。
路由器WIFI6芯片型號是MT7915DAN,支持2x2mimo的2.4G和2x2mimo的5G,在WIFI6模式下,2.4G(40Mhz)最高速率573Mbps,5G(80Mhz)最高速率1201Mbps,不支持160Mhz頻寬。所以這一款是AX1800的無線路由器,也支持MU-MIMO和OFDMA。
MTK物聯網WIFI6芯片型號為MTK7921,支持2.4GHz和5.8GHz,已量產。
物聯網WIFI6芯片研發難點
臺灣Realtek是WIFI市場份額僅次于MTK的芯片供應商,目前WIFI6芯片仍在研發中。
WIFI6芯片研發確實有難度,國產WIFI6芯片公司離不開兩家國外IP公司,CEVA和Imagination。CEVA能提供1*1的IP(BB+MAC),2*2的IP計劃年底推出;Imagination今年聲稱推出WIFI6整套方案IP,包括BB + MAC +PLL+TX/RX+RFFEM。
據國內公司反饋,WIFI6芯片研發難點有兩個:底層協議/通信協議+算法,射頻前端(PA+LNA+SW)
相比WIFI4和WIFI5,WIFI6芯片的底層協議/通信協議和算法更加復雜,射頻前端設計難度也大很多。解決底層協議/通信協議的方法是多加人,多理解協議標準,多做測試。算法是核心競爭力,和射頻前端設計一樣,不是人多就可以解決的,要設計水平高才行。射頻前端性能不達標,WIFI6芯片就出不來。如果調制不追求1024QAM(WIFI6標準),只做到256QAM,射頻前端研發難度大大降低,那么半年內很多國內公司都能研發出低版本WIFI6芯片。
BB是基帶,采用ARM內核。MAC(Medium Access Control/媒體接入控制)是L2鏈路層的一個功能子層,與L1物理層接口。MAC最早在Ethernet和WIFI接口上廣泛采用。
鎖相環路是一種反饋控制電路,簡稱鎖相環(PLL, Phase-Locked Loop)。鎖相環的特點是:利用外部輸入的參考信號控制環路內部振蕩信號的頻率和相位。PLL是WIFI6的重要技術部分,但不成為國產WIFI6技術瓶頸。
鎖相環原理:
鎖相環(PLL)各部分:
OSC:穩定的輸入頻率(晶振)
RDivider:R分頻器,鑒相器有最大檢測頻率,當本振信號頻率較高時,需要對其進行分頻。
PD:鑒相器,將R分頻器和N分頻器的兩路信號的相位差轉化為電壓,鑒相器不僅包括相位檢測器,同樣包括電荷泵;鑒相器輸出除了低頻相位差信號,還有高頻分量。
LF:環路濾波器(低通濾波),去除高頻分量,為VCO提供干凈的調諧信號。
VCO:壓控振蕩器,電壓—頻率轉換器。關鍵指標,頻率范圍:頻率范圍大,輸出頻率就更靈活,代價是犧牲相位噪聲性能。
物聯網WIFI6芯片研發解決方案
因為芯片IP公司的努力,國產數字芯片長得越來越像。
中國大陸WIFI芯片公司有:ASR、BK、樂鑫、展銳、中科威發、海思、新岸線、物奇、全志、南方硅谷、杰里、速通、亮牛、高拓、博流、瑞芯微、聯盛德微電子等等。
沒有差異化,國產芯片就沒有出路。如何研發設計國產物聯網WIFI6芯片差異化?可以從市場、產品、技術三個角度來尋找答案。
市場:
WIFI4芯片市場:主要是白色家電市場(冰箱、空調等),模塊市場,燈具市場、智能音箱。
WIFI5芯片市場:主要是機頂盒市場、模塊市場、無人機與航模市場、游戲機市場、電腦市場。
WIFI6芯片市場:主要是白色家電市場(冰箱、空調等),模塊市場,燈具市場,智能音箱、機頂盒市場、模塊市場、無人機與航模市場、游戲機市場、電腦市場。
產品:
2.4G WIFI4芯片:主要用來傳輸數據、圖片和音頻,要求低成本,市場期待提高射頻前端性能。2.4G WIFI4芯片市場需求約占WIFI芯片的90%,出貨最多的三家公司:樂鑫、南方硅谷、展銳。
2.4G+5.8GWIFI5芯片:主要用來傳輸視頻,難點是成本和性能的平衡。主要出貨公司:MTK、Realtek,市場需求約為15~20KK/M。
2.4GWIFI6芯片:主要用來傳輸數據、圖片和音頻,仍然是要求低成本。在未來,2.4G WIFI6芯片將逐漸替代2.4G WIFI4芯片,WIFI6可以多設備接入,抗干擾能力強,擁有喚醒功能,能耗更低。因此,未來WIFI市場主要需求將是2.4G WIFI6芯片,也是國產芯片的主戰場。
2.4G+5.8GWIFI6芯片:主要用來傳輸視頻,對性能的要求將提高,市場需求份額也會增加。
技術:
越來越多的客戶感覺到WIFI射頻前端性能是個痛點,射頻前端也是WIFI6芯片的研發技術難點。
三伍微小封裝2.4G WIFI6 FEM可以助力國產2.4G WIFI6芯片早日研發成功并獲得市場競爭力。在性能上一定優于內置射頻前端的WIFI6芯片,增加成本做到0.1+USD,量越大,越接近0.1USD。這個成本的增加,遠低于研發成本、市場成本和機會成本。
這是國內性能最好成本最優的一顆2.4G FEM,2.3*2.3封裝,支持3.3~5V,同功率相比工作電流低于Skyworks和Qorvo@11n/11ac,相比國內產品低30mA。支持2.4G WIFI6,功率16.3dBm@150~160mA@DVM -43dB。LNA NF做到1.8dB,提高了接收靈敏度。適用于手機、模塊和路由器。
結語
技術造就產品,耐心成就精品。三伍微從成立開始就承受壓力和挫折,我跟研發說,用心去努力,即使倒下也要像個英雄。
我們不想做英雄,只希望中國多一些有價值的芯。
責任編輯:tzh
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