Wi-Fi模組是影響戰(zhàn)事的“重頭” WiFi－6如何改變物聯(lián)網

如果將第一次技術升級比喻成戰(zhàn)場的話，那從Wi-Fi的演進歷程中不難發(fā)現(xiàn)，每一代都有每一代的“戰(zhàn)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(zhàn)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(yè)無線辦公網絡等新場景中有效應用，成為打開萬物互聯(lián)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(fā)布的Wi-Fi5開始支持工業(yè)互聯(lián)網，再到2019年的Wi-Fi6以萬物互聯(lián)為發(fā)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(lián)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(fā)展，全球光纖接入網絡發(fā)展正處于一個臨界點，Wi-Fi6將很快主導家庭網絡市場。根據(jù)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(xiàn)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(yè)有望進入發(fā)展新階段。

萬物互聯(lián)正在全方位興起，Wi-Fi6也打開了另一廣闊天地。據(jù)Gartner預測，到2025年，所有物聯(lián)網連接中的72%將使用Wi-Fi和藍牙技術。IDC數(shù)據(jù)顯示，全球物聯(lián)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(xiàn)比預期更好，特別是路由器、智能手機等應用發(fā)展快速?！?/p>

“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?lián)Q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(fā)的蘇州速通半導體科技有限公司市場總監(jiān)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(jù)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(fā)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(fā)難點有兩個：底層協(xié)議/通信協(xié)議+算法和射頻前端。相比Wi-Fi4和Wi-Fi5，Wi-Fi6芯片的底層協(xié)議和算法更加復雜，射頻前端設計難度也更大。解決底層協(xié)議/通信協(xié)議的方法是多理解協(xié)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(fā)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(fā)團隊來看，不僅要有收發(fā)器、射頻等經驗的人才，還需操作系統(tǒng)、微波、協(xié)議棧等人才，著力解決穩(wěn)定性、兼容性以及層出不窮的小概率掉線事件等挑戰(zhàn)。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(shù)?；旌螩MOS芯片，F(xiàn)EM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(fā)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(fā)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(zhàn)，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(tǒng)容量，還要解決系統(tǒng)穩(wěn)定性、時延、抗干擾以及功耗等挑戰(zhàn)。

從現(xiàn)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(lián)發(fā)科、瑞昱等，大陸主要有華為海思、展銳、速通、樂鑫、ASR、聯(lián)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(huán)節(jié)加強布局。

可以說，未來2.4G Wi-Fi6芯片將是國產芯片的主戰(zhàn)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(yè)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(jù)悉速通已完成了Wi-Fi6 SoC的研發(fā)，即將流片。面對全行業(yè)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，F(xiàn)oundry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(chuàng)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(xù)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(yè)辦公和學校局域網等 場景；5G網絡更適合在室外實現(xiàn)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(tǒng)一管理、統(tǒng)一數(shù)據(jù)的價值，可有效降低用戶管理成本，打破不同類型的數(shù)據(jù)壁壘，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的聯(lián)動。

模塊的生意

除芯片奪人耳目之外，Wi-Fi模組也是影響戰(zhàn)事的“重頭”。

據(jù)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(xié)議棧和驅動是在安卓、Windows、IOS 的系統(tǒng)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(xié)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(tǒng)；三是嵌入式Wi-Fi模塊，32位單片機，內置Wi-Fi驅動和協(xié)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(lián)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(yè)鏈企業(yè)創(chuàng)造了發(fā)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(jù)李明透露，模組的價格要看規(guī)格，不同Wi-Fi規(guī)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(fā)。 面向路由器產品應用，因對發(fā)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(fā)科技、必聯(lián)電子等。

“雖然在SoC市場還是博通、高通等國際大廠占據(jù)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?！崩蠲鳂酚^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(zhàn)事嗎？
編輯：hfy