做芯片難，做WIFI6芯片更難。三伍微之前推出過(guò)一顆WIFI6開(kāi)關(guān)，成為某WIFI6芯片平臺(tái)的獨(dú)家供應(yīng)商，出貨已達(dá)KK級(jí)，但遠(yuǎn)低于之前給出的計(jì)劃每月10KK顆。詢問(wèn)是主芯片的問(wèn)題還是市場(chǎng)的問(wèn)題，得到的回復(fù)是物聯(lián)網(wǎng)WIFI6市場(chǎng)還沒(méi)有起來(lái)，預(yù)計(jì)在2021年上半年爆發(fā)。
三伍微WIFI6開(kāi)關(guān)在國(guó)內(nèi)知名手機(jī)旗艦機(jī)上測(cè)試通過(guò)，也是國(guó)內(nèi)唯一能夠完全替換Skyworks的廠家。
國(guó)產(chǎn)WIFI6芯片正在積極研發(fā)中，同時(shí)有廠家參考設(shè)計(jì)三伍微WIFI6開(kāi)關(guān)；為了助力國(guó)產(chǎn)WIFI６芯片早日成功，三伍微相繼推出一顆2.4G WIFI6 FEM，解決國(guó)產(chǎn)WIFI6芯片射頻前端技術(shù)難題。
WIFI6芯片分為物聯(lián)網(wǎng)WIFI6芯片和路由器WIFI6芯片。
國(guó)產(chǎn)路由器WIFI6芯片只有兩個(gè)公司在做，華為和矽昌通信；而國(guó)產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)WIFI6芯片公司多達(dá)幾十家。無(wú)疑，路由器WIFI芯片的研發(fā)難度比物聯(lián)網(wǎng)WIFI芯片高太多。
本文重點(diǎn)介紹物聯(lián)網(wǎng)WIFI6芯片，將從三方面來(lái)介紹：物聯(lián)網(wǎng)WIFI6芯片廠家、物聯(lián)網(wǎng)WIFI6芯片研發(fā)難點(diǎn)和物聯(lián)網(wǎng)WIFI6芯片研發(fā)解決方案。
物聯(lián)網(wǎng)WIFI6芯片廠家
MM研究數(shù)據(jù)顯示，2016年全球物聯(lián)網(wǎng)WIFI芯片模塊市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到了158.9億美元，未來(lái)幾年內(nèi)將以3.5%的年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，到2022年全球物聯(lián)網(wǎng)WIFI芯片模塊市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)可達(dá)到197.2億美元。
據(jù)Gartner預(yù)測(cè)，到2025年，所有物聯(lián)網(wǎng)連接中的72%將使用WIFI和Zigbee傳輸技術(shù)。IDC數(shù)據(jù)顯示，全球物聯(lián)網(wǎng)WIFI芯片出貨量將于2022年達(dá)到49億顆。
物聯(lián)網(wǎng)WIFI6芯片已經(jīng)上市量產(chǎn)廠商：
博通WIFI6芯片
博通已發(fā)布三款WIFI6芯片：BCM43684、BCM43694和BCM4375芯片。其中，BCM43684是物聯(lián)網(wǎng)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(qiáng)的是底層協(xié)議和算法，不是芯片硬件技術(shù)。不看好博通物聯(lián)網(wǎng)WIFI6芯片，這個(gè)市場(chǎng)后續(xù)價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)激烈，博通是不打價(jià)格戰(zhàn)的。
高通WIFI6芯片
2019年8 月27日，高通于舊金山發(fā)布由高至低 Networking Pro 1200/800/600/400Platform 共四款WIFI6（802.11ax）平臺(tái)解決方案。物聯(lián)網(wǎng)WIFI6芯片型號(hào)為QCA6391。
高通憑借芯片技術(shù)的先進(jìn)性和對(duì)市場(chǎng)的貼近，高通物聯(lián)網(wǎng)WIFI6芯片在市場(chǎng)上會(huì)占據(jù)高端應(yīng)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(lán)牙5.0，適用企業(yè)和零售接入點(diǎn)、運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)關(guān)和固定無(wú)線服務(wù)；88W9064S支持5GHz/2.4GHz，集成藍(lán)牙5.0，適用于服務(wù)提供商和OTT機(jī)頂盒市場(chǎng)。
2019年，恩智浦半導(dǎo)體公司（NXP）收購(gòu)Marvell無(wú)線連接業(yè)務(wù)，總價(jià)值17.6億美元。此次收購(gòu)包括Marvell的WIFI連接業(yè)務(wù)部門(mén)，藍(lán)牙技術(shù)和其他相關(guān)業(yè)務(wù)。
MTK WIFI6芯片
重點(diǎn)總是放在最后介紹，MTK WIFI芯片是路由器市場(chǎng)和物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)市占率最高的，MTK是性價(jià)比的王者。
路由器WIFI6芯片型號(hào)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(wú)線路由器，也支持MU-MIMO和OFDMA。
MTK物聯(lián)網(wǎng)WIFI6芯片型號(hào)為MTK7921，支持2.4GHz和5.8GHz，已量產(chǎn)。
物聯(lián)網(wǎng)WIFI6芯片研發(fā)難點(diǎn)
臺(tái)灣Realtek是WIFI市場(chǎng)份額僅次于MTK的芯片供應(yīng)商，目前WIFI6芯片仍在研發(fā)中。
WIFI6芯片研發(fā)確實(shí)有難度，國(guó)產(chǎn)WIFI6芯片公司離不開(kāi)兩家國(guó)外IP公司，CEVA和Imagination。CEVA能提供1*1的IP（BB+MAC），2*2的IP計(jì)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(jù)國(guó)內(nèi)公司反饋，WIFI6芯片研發(fā)難點(diǎn)有兩個(gè)：底層協(xié)議/通信協(xié)議+算法，射頻前端（PA+LNA+SW）
相比WIFI4和WIFI5，WIFI6芯片的底層協(xié)議/通信協(xié)議和算法更加復(fù)雜，射頻前端設(shè)計(jì)難度也大很多。解決底層協(xié)議/通信協(xié)議的方法是多加人，多理解協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，多做測(cè)試。算法是核心競(jìng)爭(zhēng)力，和射頻前端設(shè)計(jì)一樣，不是人多就可以解決的，要設(shè)計(jì)水平高才行。射頻前端性能不達(dá)標(biāo)，WIFI6芯片就出不來(lái)。如果調(diào)制不追求1024QAM（WIFI6標(biāo)準(zhǔn)），只做到256QAM，射頻前端研發(fā)難度大大降低，那么半年內(nèi)很多國(guó)內(nèi)公司都能研發(fā)出低版本W(wǎng)IFI6芯片。
BB是基帶，采用ARM內(nèi)核。MAC（Medium Access Control/媒體接入控制）是L2鏈路層的一個(gè)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(huán)路是一種反饋控制電路，簡(jiǎn)稱鎖相環(huán)（PLL, Phase-Locked Loop）。鎖相環(huán)的特點(diǎn)是：利用外部輸入的參考信號(hào)控制環(huán)路內(nèi)部振蕩信號(hào)的頻率和相位。PLL是WIFI6的重要技術(shù)部分，但不成為國(guó)產(chǎn)WIFI6技術(shù)瓶頸。
鎖相環(huán)原理：
鎖相環(huán)(PLL)各部分：
OSC：穩(wěn)定的輸入頻率（晶振）
RDivider：R分頻器，鑒相器有最大檢測(cè)頻率，當(dāng)本振信號(hào)頻率較高時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行分頻。
PD：鑒相器，將R分頻器和N分頻器的兩路信號(hào)的相位差轉(zhuǎn)化為電壓，鑒相器不僅包括相位檢測(cè)器，同樣包括電荷泵；鑒相器輸出除了低頻相位差信號(hào)，還有高頻分量。
LF：環(huán)路濾波器（低通濾波），去除高頻分量，為VCO提供干凈的調(diào)諧信號(hào)。
VCO：壓控振蕩器，電壓—頻率轉(zhuǎn)換器。關(guān)鍵指標(biāo)，頻率范圍：頻率范圍大，輸出頻率就更靈活，代價(jià)是犧牲相位噪聲性能。
物聯(lián)網(wǎng)WIFI6芯片研發(fā)解決方案
因?yàn)樾酒琁P公司的努力，國(guó)產(chǎn)數(shù)字芯片長(zhǎng)得越來(lái)越像。
中國(guó)大陸WIFI芯片公司有：ASR、BK、樂(lè)鑫、展銳、中科威發(fā)、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(lián)盛德微電子等等。
沒(méi)有差異化，國(guó)產(chǎn)芯片就沒(méi)有出路。如何研發(fā)設(shè)計(jì)國(guó)產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)WIFI6芯片差異化？可以從市場(chǎng)、產(chǎn)品、技術(shù)三個(gè)角度來(lái)尋找答案。
市場(chǎng)：
WIFI4芯片市場(chǎng)：主要是白色家電市場(chǎng)（冰箱、空調(diào)等），模塊市場(chǎng)，燈具市場(chǎng)、智能音箱。
WIFI5芯片市場(chǎng)：主要是機(jī)頂盒市場(chǎng)、模塊市場(chǎng)、無(wú)人機(jī)與航模市場(chǎng)、游戲機(jī)市場(chǎng)、電腦市場(chǎng)。
WIFI6芯片市場(chǎng)：主要是白色家電市場(chǎng)（冰箱、空調(diào)等），模塊市場(chǎng)，燈具市場(chǎng)，智能音箱、機(jī)頂盒市場(chǎng)、模塊市場(chǎng)、無(wú)人機(jī)與航模市場(chǎng)、游戲機(jī)市場(chǎng)、電腦市場(chǎng)。
產(chǎn)品：
2.4G WIFI4芯片：主要用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)、圖片和音頻，要求低成本，市場(chǎng)期待提高射頻前端性能。2.4G WIFI4芯片市場(chǎng)需求約占WIFI芯片的90%，出貨最多的三家公司：樂(lè)鑫、南方硅谷、展銳。
2.4G+5.8GWIFI5芯片：主要用來(lái)傳輸視頻，難點(diǎn)是成本和性能的平衡。主要出貨公司：MTK、Realtek，市場(chǎng)需求約為15~20KK/M。
2.4GWIFI6芯片：主要用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)、圖片和音頻，仍然是要求低成本。在未來(lái)，2.4G WIFI6芯片將逐漸替代2.4G WIFI4芯片，WIFI6可以多設(shè)備接入，抗干擾能力強(qiáng)，擁有喚醒功能，能耗更低。因此，未來(lái)WIFI市場(chǎng)主要需求將是2.4G WIFI6芯片，也是國(guó)產(chǎn)芯片的主戰(zhàn)場(chǎng)。
2.4G+5.8GWIFI6芯片：主要用來(lái)傳輸視頻，對(duì)性能的要求將提高，市場(chǎng)需求份額也會(huì)增加。
技術(shù)：
越來(lái)越多的客戶感覺(jué)到WIFI射頻前端性能是個(gè)痛點(diǎn)，射頻前端也是WIFI6芯片的研發(fā)技術(shù)難點(diǎn)。
三伍微小封裝2.4G WIFI6 FEM可以助力國(guó)產(chǎn)2.4G WIFI6芯片早日研發(fā)成功并獲得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在性能上一定優(yōu)于內(nèi)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(gè)成本的增加，遠(yuǎn)低于研發(fā)成本、市場(chǎng)成本和機(jī)會(huì)成本。
這是國(guó)內(nèi)性能最好成本最優(yōu)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(guó)內(nèi)產(chǎn)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(jī)、模塊和路由器。
結(jié)語(yǔ)
技術(shù)造就產(chǎn)品，耐心成就精品。三伍微從成立開(kāi)始就承受壓力和挫折，我跟研發(fā)說(shuō)，用心去努力，即使倒下也要像個(gè)英雄。我們不想做英雄，只希望中國(guó)多一些有價(jià)值的芯。