国产WiFi 6芯片走向何方？_风闻
半导体行业观察-半导体行业观察官方账号-专注观察全球半导体最新资讯、技术前沿、发展趋势。2022-01-04 17:48
前世为何世，今生为何生，WiFi 6芯片到底为谁而生？
WiFi芯片走过了20年，既有前程可奔赴，亦有岁月可回首，历经6代，从第一代802.11b走向未来WiFi7 802.11be。对于国内WiFi芯片公司而言，WiFi 6芯片正处在研发进行时。从数量上来看，国内WiFi 6芯片公司已超过50家，市场看好，资本热捧，物联网海量市场，似乎更多WiFi芯片公司也容得下。
事实如何，且看国产WiFi 6芯片走向何方。
WiFi 6芯片的前世与今生
在介绍国产WiFi 6芯片之前，我们先了解WiFi技术的起源。
WiFi无线网络技术由澳洲政府的研究机构CSIRO在90年代发明，并于1996年在美国成功申请了无线网技术专利，专利发明人是悉尼大学工程系毕业生奥沙利文（Dr John O’Sullivan）领导的一群由悉尼大学工程系毕业生组成的研究小组 。
实际上，早在1990年就有团队来开始制定无线通信协议 802.11标准，这早于研究机构CSIRO的工作3年之久，不过最终的结果是研究机构CSIRO申请了专利。
IEEE曾请求澳洲政府放弃其无线网络专利，让世界免费使用Wi-Fi技术，但遭到拒绝。澳洲政府随后在美国通过官司胜诉或庭外和解，收取苹果、英特尔、联想、戴尔、AT&T、索尼、东芝、微软、宏碁、华硕等等公司的专利使用费。
到2010年，全球有30亿台电子设备使用WiFi无线网络技术，而到2013年底研究机构CSIRO的WiFi无线网专利过期，使用WiFi无线技术的电子设备增加到了50亿+。
WiFi无线网络被誉为澳洲有史以来最重要的科技发明，其发明人奥沙利文（Dr John O’Sullivan）被称为”Wi-Fi之父“，并获得澳洲的国家最高科学奖和全世界的众多赞誉，其中包括欧盟机构，欧洲专利局，European Patent Office(EPO)颁发的European Inventor Award 2012，即2012年欧洲发明者大奖。
根据华为发布的WiFi白皮书，可以看到WiFi技术的整个发展历程。
1997年，IEEE制定出第一个无线局域网通信标准802.11，允许设备之间以每秒2Mbps的速度无线传输数据。
1999年，IEEE又发布了802.11b标准，传输速率为11Mbps，工作在2.4GHz频段。同年IEEE又发布了802.11a标准，不过是工作在5GHz频段，数据传输率达到了54Mbps。
2000年，第一代WiFi芯片产品上市，具有11Mbps的最大数据速率，工作在2.4GHz频段。
2003年，推出速度更快、距离覆盖更广的WiFi芯片产品，形成了802.11g标准，数据传输速度为54Mbps。
2009年，出现了802.11n协议标准，引入了“多输入多输出”数据 (MIMO)，使用多个天线来增强发射和接收通信，最大连接速率为 600 Mbit/s。802.11n标准WiFi芯片一直使用至今，工作频段在2.4GHz。
2014年，IEEE发布了802.11ac，速度高达3.5 Gbps，但只支持5GHz频段。
2019年，802.11ax由无线网络标准的WiFi联盟提出，同时支持2.4GHz和5.8GHz。IEEE也将802.11ax命名为WiFi 6，并将前两代技术802.11n和802.11ac分别命名为WiFi 4和WiFi 5。在这之后，WiFi 6的前面才有新的命名WiFi 5、WiFi 4，但没有WiFi 3/WiFi 2/WiFi 1；后面有WiFi 6E，WiFi 7。
WiFi 6速度高达9.6 Gbps，比WiFi 5的3.5 Gbps提高了近3倍。WiFi 6不但有WiFi 5的所有先进 MIMO 特性，WiFi 6下OFDMA和MU-MIMO的效果可以叠加，两者呈现出一种互补关系，OFDMA适用于小数据包的并行传输提高信道利用率和传输效率，而MU-MIMO则适用于大数据包的并行传输，提高单用户的有效带宽，同样能减少时延。更高阶的调制技术 (1024-QAM)、空分复用技术(SR）& BSS Coloring 着色机制、扩展覆盖范围 (ER)，使得WiFi 6可以更好地实现更多设备连接，可将每台设备的速度至少提升4倍。
2020年，WiFi联盟又宣布了WiFi 6的扩展版WiFi 6E（E代表Extended），工作频段除了原本的2.4GHz 、5GHz外，增加了6GHz频段（5925-7125 MHz，共1.2 GHz带宽），全新的6 GHz频带宽度为1.2 GHz，可容纳7个160MHz的频带，或14个80MHz的频带。美国联邦通信委员会将6GHz的1200 MHz免授权频段分配给WiFi 6，欧盟则将6GHz的400MHz频段分配给WiFi 6。
2021年，WiFi 7，即802.11be协议对外公布。高通、博通、联发科等芯片公司正在积极开发WiFi 7芯片。与WiFi 6的最多8个数据流相比，WiFi 7将支持16个数据流以及CMU-MIMO技术。其中，C代表Coordinated，意思是16个数据流可能不是由一个接入点提供，而是由多个接入点同时提供。其次，WiFi 7将继续支持6GHz频段，三个频段可以同时连接工作，将单个信道的宽度从WiFi 6的160MHz扩展到320MHz。
WiFi 7还将信号调制方式升级为4096QAM，以拥有更大的数据容量。所以WiFi 7最终速度可以达到30Gbps，是目前推出的最快Wi-Fi 6速度9.6Gbps的三倍。
国产WiFi 6芯片走向何方
智能手机领域是各大芯片厂商进入WiFi 6市场的重要入口，据市场调查机构Strategy Analytics的最新报告显示，到2021年，智能手机WiFi芯片市场规模将达43亿美元，高通、博通和联发科将占据该市场前三名。
目前支持WiFi 6的手机SoC处理器包括高通的骁龙888、骁龙865，华为海思的麒麟9000/9000E、麒麟900、麒麟985，苹果的A14，联发科的天玑1000+，还有博通的WiFi 6芯片BCM4375模组。
然而，国产WiFi 6芯片是进不了智能手机市场的，只有博通的四合一模组凭借其优异的性能指标独善其身，否则都是集成在SOC处理器里。
对于现在的国产WiFi 6芯片厂商来说，哪里才是真正属于他们的市场，是目前需要思考和解决的问题。除了智能手机市场，国产WiFi 6芯片究竟该走向何方？下面我们一起来分析和探讨。
WiFi 4芯片市场
WiFi芯片广泛应用在智能家居、智能监控，比如白色家电市场（冰箱、空调等）、模块市场、灯具市场、智能音箱监控、门铃、猫眼等产品。而其中网络摄像机、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。
NEST、小米、涂鸦智能、海尔、格力、美的等推出一系列智能家居产品。海外巨头NEST在智能家居领域推出智能摄像头、Hello智能可视门铃、NEST耶鲁锁、Thermostat恒温器等。这些应用WiFi 4芯片就能满足需求。WiFi 4只支持802.11n 2.4GHz频段，需要升级到WiFi 6芯片吗？
从现有的市场应用来看，是不需要WiFi 6芯片的，就像我们手机是5G还是4G，对现在的消费者来说都一样。5G做到4G差不多的价格，更多的人才会选择5G。同理，如果WiFi 6芯片做到WiFi 4芯片的价格，才会有市场。事实也如此，目前市场上出货最多的还是WiFi 4芯片。
为了抢占WiFi 4芯片市场，国产WiFi 6芯片公司正在推出2.4GHz WiFi 6单频芯片，以同价的方式去替换WiFi 4芯片。在技术实现上也没有太大难度，底层协议/通信协议和算法相对容易很多，射频前端（PA+LNA+SW）也不需要真正做到 802.11ax的标准，满足802.11n就行。
WiFi 5芯片市场
为了解决视频传输的需求，WiFi 5芯片应用而生。WiFi 5芯片市场主要是智能手机、机顶盒市场、模块市场、无人机与航模市场、游戏机市场、电脑市场等等。
据中研普华产业研究院数据来源，2019年WiFi芯片市场规模为168亿元，2020年市场规模上升至180.2亿元，，预估2021年市场规模达到210.8亿元。预计到2025年中国WiFi芯片市场规模将突破300亿元，达到335.1亿元，从2021年到2025年市场规模年平均复合增长率将达到12.2%。从出货量角度来看，据Gartner数据，2020年全球WiFi芯片共出货44亿颗，预计2022年达到约49亿颗。
2021年12月31日，市场分析机构DIGITIMES Research公布了2021年智能手机出货量情况，全年出货则约为13.2亿部，年增仅6.1%。智能手机是WiFi芯片最大的市场，从出货数量来看，占比大约是30%。由于手机上基本采用WiFi5或者WiFi6芯片，销售额预估占据60%以上。
智能手机之外，WiFi 5芯片的数量占比只有约20%，其中大部分来自WiFi 5路由器市场；近80%的出货数量来自WiFi 4芯片。最终，20%的WiFi 5芯片将会被WiFi 6芯片替换。
WiFi 6芯片市场
近两年，视频传输、视频监控、智慧城市等物联网领域对WiFi芯片性能要求不断提高，WiFi 6技术在VR/AR、超高清视频等新型高速率应用场景具有高适用性，未来对此类应用的WiFi 6芯片将不断增多。
有报告指出，WiFi 6和WiFi 6E推动了智能手机Wi-Fi芯片市场，这些技术的迅速采用为WiFi芯片厂商提供增长机会，带动WiFi6/WiFi6E路由器和物联网领域的发展，使得国产路由器WiFi6芯片迎来春天。从路由器市场来看，2019年国内WiFi 6路由器芯片市场规模约为5.3亿元，2023年预计突破百亿。作为国产路由器WiFi 6芯片的领头羊矽昌通信在2022年将推出国内首款WiFi 6路由器芯片。这个以前无人问津的赛道也引来了新的创业公司，实力不可小觑。
在手机WiFi 6市场，博通是除基带芯片厂商之外唯一的供应商，博通与苹果合作，iPhone 13采用博通产品。此外，博通的BCM4375产品已经应用在三星S20系列手机上。博通在高端WiFi芯片领域一直保持领先地位，早在2020年面向智能手机移动平台，博通就发布了全球首款WiFi 6E芯片BCM4389，采用16nm工艺，数据传输率达到2.4Gbps。这个市场，国产WiFi 6芯片厂商短期内只能旁观。
在竞争激烈的WiFi 赛道，国产芯片厂商都在寻找新的细分市场切入点，除了高通、博通、联发科等国际大厂，国内乐鑫科技、博通集成、翱翔科技、博流等WiFi芯片厂商也在加紧布局WiFi 6市场，乐鑫科技和博通集成已推出了支持WiFi 6物联网芯片。盤启微利用在无人机领域做到第一的优势加速研发WiFi 6芯片。珠海泰芯基于Wi-Fi联盟和IEEE推出的低功耗、长距离的Wi-Fi HaLow™ 新标准研发WiFi芯片，同时借助于其市场优势积极入局WiFi 6芯片。
WiFi 6走向MCU，MCU走向WiFi 6
近来，不断有国内MCU厂商找到三伍微，希望能一起配合WiFi射频前端芯片，三伍微在WiFi FEM性能和成本上都具有优势。
乐鑫科技从WiFi成功走向了MCU，国内MCU却正在走向WiFi 6。国内MCU厂商甘尧电子就是其中之一，甘尧电子开发的G32L473xx系列MCU集成WIFI协议栈及AFE前端收发器，WiFi射频前端外挂三伍微WiFi FEM。
2020年，国内MCU公司中颖电子出货量超过6亿颗，兆易创新MCU出货量接近2亿颗，虽然乐鑫科技出货量只有1.34亿颗，但在物联网WiFi MCU市场份额(按销量)占比达30%，位居全球第一，乐鑫科技2020年归属于上市公司股东的净利润约为1.04亿元，营业收入约为8.31亿元。从MCU的业务收入来看，中颖电子领先于兆易创新与乐鑫科技，2020年中颖电子MCU营业收入达9.5亿元。
近几年来物联网技术蓬勃发展，智能音箱、智能家电（智能冰箱，洗衣机）、扫地机器人、WiFi连接、工业设备接口等新鲜物件层出不穷，而WiFi MCU芯片领域就是实现物联网的关键器件。
2021年9月，兆易创新宣布将推出WiFi MCU产品，以围绕MCU生态完善解决方案为目的，围绕公司核心的、通用的MCU业务和客户需求配套打造。这就意味着兆易创新正式进入WiFi 6 MCU领域。
从市场布局来看，兆易创新MCU产品主要应用于汽车电子、工业等领域；中颖电子产品主要应用于小家电领域；乐鑫科技产品则主要应用于物联网领域。随着车联网和工业物联网的兴起，兆易创新WiFi 6 MCU将正在这一领域具备优势。这几年智能家电发展也非常迅猛，作为小家电领域的MCU老大，中颖电子的战略布局非常聚焦，对生态也有自己深刻的认知，通过收购澜至科技WiFi业务，横向整合带动协同效应，加入到WiFi 6 MCU赛道。
从目前来看，WiFi 6 MCU产品研发，乐鑫科技更胜一筹，在研发技术水平和工艺上都处于领先地位。短距离通信是物联网未来的主要连接方式，而WiFi又是短距离通信的主要应用技术，高性价比的WiFi MCU将会是趋势，且WiFi 6和MCU的集成过程中，WiFi 6技术难度更高。
从国内外企业来看，WiFi业务的收购可以加强他们在物联网、智能家居、智慧城市等方面的布局，从整个行业来看，对形成当前WiFi 6 MCU的市场格局起到了一定的影响作用，使得WiFi 6 MCU加速进入工业和消费类市场的全新物联网应用领域。
结语
潮来潮往，世界变迁。科技发展，万物互联。5G和WiFi 6，一个改变世界，一个改变生活。
在国产WiFi 6芯片的创业大潮中，多少岁月已流走，多少时光一去不回头，又有多少芯片公司加入其中。如果国产WiFi 6芯片能在这一次资本浪潮下成长起来，把握好时代赋予的机遇，那将收获满满。
最后给大家分享一个经典的故事：19世纪美国西部淘金热的时候，来自全世界的投机者，一窝蜂地涌入加利福尼亚州、俄勒冈州等地去淘金，希望一夜暴富。淘金的人那么多，相互竞争也很激烈，最后一夜暴富的是少数，大多数人空手而归，有些甚至倾家荡产。不过，也有一部分人来到西部卖铲子，潮水退去，赚得最多的是“卖铲子”的人。
在WiFi 6芯片创业热中，最终谁赚钱最多？也许是CEVA。
作者：
钟林，晋江三伍微电子有限公司