WiFi芯片是一種用于無線網絡連接的芯片,內部包括射頻收發器、基帶處理器、天線等組件。它的工作原理是通過射頻收發器將數字信號轉換成無線電波信號,然后通過天線將信號發送出去。當其他設備接收到這個信號后,它們會將信號轉換成數字信號,并通過基帶處理器進行解碼和處理,然后將處理后的數據傳輸到計算機或其他設備上。
WiFi芯片的使用頻率包括2.4GHZ和5GHZ。在其工作過程中,還需要進行一系列的協議來規定其工作方式和數據傳輸方式,以確保設備之間的互通性和兼容性。如今的無線局域網標準已經演進到第六代(802.11ax),第七代正在開發中。
01
WiFi芯片的市場格局
WiFi芯片的應用場景主要分為三種:分別是用于智能手機、平板和電視等需要大流量接入終端的WiFi芯片;IoT場景和用于路由器的WiFi芯片。它在不同的應用領域呈現不同的市場格局。
首先看智能手機WiFi芯片的市場格局。智能手機用WiFi芯片的主要參與者是高通和聯發科,這兩家公司的發展策略相似,都是推行WiFi芯片與處理器SoC芯片集成化策略,高通的FastConnect系列產品主要與自家驍龍處理器綁定使用,聯發科則搭配著自家的天璣處理器。
例如在驍龍888+、驍龍8Gen1和驍龍888處理器上都集成了高通的FastConnect 6900芯片,類似的,聯發科的天璣9000和天璣8000系列也集成著支持2x2 MIMO和藍牙5.3的WiFi 6E芯片。 不同于高通和聯發科,博通主張的是差異化的競爭策略,其采取了單芯片的策略主打高端市場。高通和聯發科的WiFi芯片主要面向眾多手機廠商,而博通的大客戶則是蘋果公司。不過,隨著WiFi 芯片被集成在移動處理器 SoC中的趨勢愈發明顯,對博通的影響愈發不利。
其次是路由器場景下WiFi芯片的應用。目前家用路由器上的WiFi 芯片競爭格局與智能手機端類似,整體滲透率相對較高,各系統廠商都在積極主推 WiFi 6 產品。但是路由器 WiFi 6 芯片技術壁壘較高,目前只有少數芯片廠商可以供貨,包括高通、博通、英特爾以及海思,但系統廠商使用高通和博通的主芯片居多。
最后是IoT場景下WiFi芯片的應用。相較于智能手機,IoT場景下WiFi 芯片技術壁壘、成本投入都要高出不少,雖然國際大廠一直在緊隨最新的技術規范,不斷地更新產品世代,但是在IoT場景的實際需求中,仍然有大部分停留在WiFi 4/5 ,這也使得國內廠商在IoT WiFi 芯片上占據一席之地。 在競爭激烈的WiFi 賽道,持續加速的不止是國外的通信芯片大廠,中國大陸的WiFi芯片公司也在快速起步。
02
中國的WiFi芯片公司
在IoT市場的持續刺激下,2015年國內應用于IoT的WiFi芯片迎來了第一次“爆發式”增長。國內的芯片公司如華為海思、樂鑫、博通集成等在WiFi 4IoT芯片領域抓住契機,強勢出道。此后多年,國內WiFi芯片市場一直風起云涌,不止是一眾老將在主戰沙場,在國內半導體熱潮之下,也有數十家WiFi新貴爭相涌入。
華為海思開始研發WiFi芯片的時間相對較早,2015年的時候其產品已經開始在市場小批量出貨,磨煉至今海思已經成為國產WiFi芯片賽道里的優秀標的。2020年初海思就發布了自研的WiFi 6+技術,并曝光了兩款自研的WiFi 6芯片:凌霄650和麒麟W650。
樂鑫科技在IoT WiFi MCU通信芯片領域具有領先的市場地位,根據 Techno Systems Research 2021 年 5 月發布的研究報告 2021 Wireless Connectivity Market Analysis 顯示,樂鑫科技是IoT WiFi 芯片領域的主要供應商之一, 2020 年度全球出貨量市占率第一,累計出貨IoT WiFi 芯片 7 億顆以上。早年樂鑫科技單靠著一顆型號為ESP8089的單WiFi芯片打天下,以超高的性價比在白牌平板市場占據了不小的市場份額。目前其產品以 2.4GHz 頻段上的 WiFi 4 和 WiFi 6 產品為主,正在研發 5GHz 頻段上的IoT WiFi 6 芯片,并著手準備更高頻段 6GHz的 WiFi 6E 產品線。
博通集成長期專注于研發設計高集成度、低能耗的無線數傳類芯片產品和無線音頻類芯片產品,公司目前已積累了上百個產品,覆蓋幾十個不同的無線傳輸協議,例如最新國標ETC芯片、應用于IoT的WiFi芯片、藍牙芯片以及GPS芯片等。2021 年,博通集成通過 WiFi 聯盟的 WiFi 6 認證,推出了全球首款 WiFi 6 IoT芯片。
紫光展銳在2019年就發布了一款WiFi 5 (801.11ac) 無線連接解決方案—春藤5623,這是國內首款 WiFi 5 + BT 5 + MCU 的高集成 AIoT 解決方案,采用22nm工藝打造,在功耗方面表現不錯,主要面向智慧家庭應用。近幾年又推出了RDA5995和RDA5621等系列,主打極致性價比,可替代部分來自中國臺灣的進口WiFi芯片。
在這個領域,這幾年也崛起了不少新秀,目前已經有一些廠商取得了突破性的進展。比如:康希通信的WiFi 5射頻前端芯片推出市場不久即出貨千萬片以上,更是率先在國內實現最新的WiFi 6技術射頻前端芯片的量產。南方硅谷在2018年單月WiFi出貨量曾超過300萬顆。瑞芯微自主研發的WiFi芯片—RK912,搭配自家的SoC主控捆綁銷售,也有著不錯的出貨量。此外還有瀾起科技和靈芯微等都在WiFi芯片領域有所布局。
得益于近年來IoT等領域的快速發展,全球整體WiFi芯片市場規模呈現穩步增長態勢,根據Gartner預估,WiFi 6到2025年市場規模將達到220億美金,年均復合增長率為114%。未來數年內,基于WiFi 6的無線產品將會迅速進入市場,并成為無線連接應用的關鍵力量。 如今,中國的WiFi芯片公司雖然與國際巨頭還有著明顯差距,但是也不乏優秀者具備研發WiFi 5和WiFi 6的能力,各家廠商都在尋找新的細分市場切入點,具體看一下中國WiFi市場的競爭格局。
03
國產WiFi芯片競爭格局
內卷WiFi 4
WiFi 4芯片具有應用范圍廣、市場空間大、技術壁壘相對較低、入局易的特點,因此受到中國WiFi廠商的青睞。WiFi 4芯片主要應用在智能家居、智能監控,白色家電等市場,其中網絡攝像機、智能插座、WiFi智能燈等應用的市場規模較大,是目前的主流智能家居產品。
如今,各大芯片廠商都在追隨著協議標準的步伐逐步推出符合新協議的 WiFi 芯片,但是就中國市場來說,目前出貨最多的還是WiFi 4芯片。根據與非研究院對中國29家WiFi芯片廠商的研究數據顯示,有57%的企業正在研發WiFi 4技術,18%的企業正在研發WiFi 5技術,只有25%的企業正在研發WiFi 6/6E技術。上文提到樂鑫科技現有產品就是以WiFi 4為主。
WiFi芯片與射頻芯片有著相似的競爭格局,細分市場對手眾多且毛利低導致惡性競爭。如今,隨著WiFi技術的進步,WiFi 6芯片廠商也開始擠壓WiFi 4芯片廠商的市場份額,他們正在推出2.4GHz WiFi 6單頻芯片,以同價的方式去替換WiFi 4芯片??梢?,WiFi 4芯片市場的內卷正在加速。
缺席WiFi 5
相較于WiFi 4芯片,WiFi 5芯片可提供更快的數據傳輸速度和更好的性能,但是其市場浪潮相比WiFi 4和WiFi 6芯片似乎要小得多,這是因為WiFi 5在IoT領域應用較少,在智能手機上的應用要相對多一些,再加上WiFi 6具有兼容WiFi 4和WiFi 5的特性,因此WiFi 5更容易被更先進的WiFi 6所取代,這也使得許多國內廠商不愿意重蹈WiFi 5的覆轍,直接投入WiFi 6的研發。
發力WiFi 6
在錯過WiFi 5后,國內的廠商將更多精力放在了WiFi 6上,WiFi 6芯片也成為當下競爭的焦點。 WiFi 6兼容了WiFi 4與WiFi 5的優點,不僅能兼容低速和高速設備,還能擁有更高的數據容量和更高的傳輸速度。目前WiFi 6芯片的主要出貨量集中在手機、筆記本電腦、路由器及網關以及流媒體應用上(比如智能電視等),這幾大市場對WiFi6芯片的性能要求高,平臺合作的綁定性較強,一直以來被高通、博通、聯發科以及英特爾等占據,國內廠商想要趕超相對較難。
不過,目前中國大陸已經涌現出一批WiFi芯片初創企業,技術和資金都已具備,正在WiFi 6芯片賽道持續發力。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產品實現量產。
根據來自 Global Market Insights 的數據顯示,2021 年全球WiFi芯片市場規模超過200億美元。從 2021 年到 2028 年,預計年平均復合成長率為 2.5%。到2025年,全球WiFi 芯片市場規模將達到 220 億美元。WiFi 6 芯片從2019年開始出貨,預計到2025年,WiFi 6 的市場份額將占到全部 WiFi芯片的 52%左右,其中包括 WiFi 6E 芯片。 在可預見的未來,中國大陸芯片企業想要實現在先進WiFi芯片研發上的追趕,還需要華為海思、樂鑫科技等頭部企業扛起大旗。
逐鹿WiFi 7
現階段全球WiFi 7技術規范尚未落定,但在元宇宙、自動駕駛、AIOT等新概念、新應用的推動下,業界自然普遍看好后續市場的發展。面對未來可觀的藍海市場,WiFi芯片頭部廠商都在搶奪先機。 截至2022年底,三大芯片廠商(高通、博通、聯發科)均已發布了WiFi 7芯片方案,博通發布了完整的WiFi 7產品組合;高通推出全球首款WiFi 7芯片“FastConnect 7800”;聯發科也發布 WiFi 7 無線連接平臺解決方案 — Filogic 880 和 Filogic 380。同時各大路由器廠商和網卡廠商均積極推出了WiFi 7產品。
2023年初,TP-Link,小米,華三等路由器廠商先后發布了搭載上述芯片的WiFi 7路由器。 目前在國產WiFi 7領域,還未有廠商推出新技術、產品。不過,WiFi 7全面商用的第一槍已經打響。隨著芯片的規模出貨,相信會有更多WiFi 7商用產品推出,期待國產WiFi 7芯片的亮相。
04 不得不提的WiFi FEM
WiFi FEM是WiFi通信中的一系列射頻前端電路,如功率放大器(PA)、射頻開關、低噪聲放大器(LNA)集成在一起的射頻模組芯片,主要應用在路由器、企業AP以及各種無線收發場景上。
隨著WiFi 6芯片市場的發展,WiFi 6 FEM市場也是一個值得關注的重點。 對于WiFi 6芯片的設計挑戰,三伍微創始人鐘林曾發文指出,WiFi 6芯片研發難點集中于底層協議/通信協議+算法,相比WiFi 4和WiFi 5,WiFi 6芯片的底層協議/通信協議和算法更加復雜,需多招資深團隊、多理解協議、多做測試,提高設計水平。其中,路由器SoC涉及多項新技術挑戰,研發難度最高,而且射頻前端也是難啃的骨頭。
全球WiFi FEM大部分市場被Skyworks和Qorvo兩大巨頭占據,隨著國內WiFi 6市場的爆發,包括卓勝微、三伍微和上海康希等本土廠商都在布局WiFi 6 FEM市場。然而,這一市場的競爭—難、惡劣且復雜。 自進入2023年后,國內WiFi 6 FEM市場就開啟了價格戰,市場價格開始一路走低。
有業內人士透露,談好的項目被競爭對手以WiFi 6芯片虧本30%的代價搶走,市場開始陷入高強度內卷中。在這之后的邏輯不言而喻,那便是產品的同質化,逼迫國內廠商只能依靠價格來進行競爭。 想要逃離這場惡劣的戰爭,還需要國內廠商推出更有性能競爭力的WiFi射頻前端產品,同時也可以助力中國WiFi技術向更高的階層發展。
審核編輯:劉清
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原文標題:國產WiFi芯片大有可為
文章出處:【微信號:ICViews,微信公眾號:半導體產業縱橫】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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