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    2. 首頁分析研究

      國產Wi-Fi芯片如何追回“失去的十年”
      來源:愛集微    發布時間:2022/04/24   瀏覽:()次


        自Wi-Fi 5在2013年推出后,由于技術難度大、導入難,國產Wi-Fi芯片與行業領先的差距就此拉開。


        如今10年過去,當高通、博通、聯發科等大廠都已宣布推出Wi-Fi 7時,大部分國內廠商仍停留在Wi-Fi 4,雖涌現出一眾Wi-Fi6芯片創企,產品多處于研發路上。


        “往者不可諫,來者猶可追。”國內Wi-Fi芯片業與海外領先技術的差距是否在拉大?能追回失去的“十年”嗎?


        Wi-Fi 5后 十年沉寂


        正如羅馬不是一天建成的,落差也不是陡然形成的。


        從Wi-Fi的發展歷史來看,至今也走過了25年的光陰。從1997年最早第一代802.11標準,再到1999年出現第二代IEEE 802.11b標準,Wi-Fi正式走入大眾視野。到2002年左右,第三代802.11g/a標準推出;之后2007年開始一直沿用802.11n標準,就是俗稱的Wi-Fi4。2013年Wi-Fi5問世,到2019年Wi-Fi6正式登場。


        期間,無線技術獲得了飛速發展。而高通、博通、英特爾通過收購或集成等先發優勢,牢牢占據了主導地位,于2001年-2005年間縱橫捭闔打下了江山。聯發科、瑞昱等經過2007年-2010年的激烈拼殺后發先至,將優勢一直延續至今。


        反觀國內,盡管華為海思力拔頭籌,樂鑫、博通集成等在Wi-Fi4物聯網芯片領域抓住了契機,強勢出道,但可惜的是,當第5代Wi-Fi5標準發布之后,由于種種原因錯失了擴大“戰果”的契機,導致在這一市場的“缺席”。


        而當Wi-Fi歷史翻篇向Wi-Fi6/Wi-Fi6E晉階之際,其在今年迎來了高速成長期。不止在消費級市場規模攀升,亦將成為企業級網絡接入設備的主力軍。據Gartner的數據,Wi-Fi 6企業與中小型商務用戶規模將從2019年的2.5億美元增至2023年的52.2億美元,CAGR達到114%。Wi-Fi聯盟也指出,2022年將有超過3.5億臺Wi-Fi6E設備進入市場。
       


        集微咨詢也樂觀預計,全球Wi-Fi6/Wi-Fi6E終端出貨比例將在2022年超過六成。在無數英雄競折腰之后,大陸Wi-Fi6企業與海外的差距究竟會“延續”歷史還是將實現“逆轉”?
       


      數據來源:集微咨詢


        作出判斷需要基于與以往不同的情形,正如前文所述,國內Wi-Fi芯片廠商近年來風起云涌,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Wi-Fi新貴爭相涌入。


        對此CEVA中國區總經理萬宇菁解讀說,從第一梯隊相比來看,海思雖然遭受禁運,但其技術積累比較深厚,相信他們仍在持續技術演進,并不見得技術落伍,因而不能斷定差距拉大;從第二梯隊相比來說,之前國內玩家較少,但最近幾年國內實現Wi-Fi 4芯片的量產廠商已為數不少。近年來國內更是涌現了眾多的Wi-Fi初創團隊,其中不乏在技術背景、經驗積累、運營服務等方面均頗具實力的公司,從整體來說差距應在縮小。


        李明認為,經過這些年的積累和產業鏈環境的變化,從整體來看,國內在Wi-Fi 6領域與主流廠商的差距將逐步縮小。技術差距主要體現在IP成熟度、Wi-Fi兼容性,以及應用場景中的性能優化經驗等方面。


        對此集微咨詢研究總監趙翼也提及,國內芯片廠商的差距體現在算法和射頻前端方面,但國內近兩年在射頻前端的進步較大,整體差距應沒有拉大,但要注意的是Wi-Fi的迭代速度加快了。


        但銳成芯微副總經理楊毅則保持了相異的看法,他說,Wi-Fi芯片一直是半導體領域的硬骨頭,難度高,投入大,特別是在路由器等高性能應用領域,長期被國際寡頭企業壟斷,參與的大陸企業廠商極少。


        “在目前這一時間點,大陸廠商量產的Wi-Fi技術指標水平與國際tier1廠商Wi-Fi5技術水平接近,隨著市場對數據吞吐率的需求越來越高,Wi-Fi版本即將更新至Wi-Fi7,技術門檻越來越高,將在未來一定時間內使得大陸企業與海外企業的差距拉大。”楊毅謹慎地說。


        射頻IP 主要掣肘


        圍繞Wi-Fi6的爭奪,不得不提及加碼的技術挑戰。


        Wi-Fi6芯片包括SoC芯片和射頻前端FEM。SoC是高集成度的數?;旌螩MOS芯片,FEM屬于射頻特殊工藝,差別較大。


        對于Wi-Fi6芯片的設計挑戰,三伍微創始人鐘林曾發文指出,Wi-Fi6芯片研發難點集中于底層協議/通信協議+算法,相比Wi-Fi4和Wi-Fi5,Wi-Fi6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。


        楊毅則著重從射頻層面進行了分析,隨著Wi-Fi版本更新迭代,對射頻的要求越來越高,尤其是對其中的CMOS功率放大器性能和頻率綜合器相位噪聲性能要求極高。


        一位行業資深人士許浩(化名)進一步剖析說,Wi-Fi6芯片研發甚至與CPU、GPU等不相伯仲,因Wi-Fi需集結具有多年數字、模擬、射頻設計經驗以及算法開發的團隊,除了要攻克這些難關開發IC之外,包括底層驅動、應用接口、多個操作系統OS支持等均要全力應對,對國內廠商來說仍將是長征之路。


        特別要指出的是,如同任何一個芯片的開發都以IP為基石,Wi-Fi6也不例外。以Wi-Fi IP為例,主要分為基帶和射頻IP。經過市場的幾番洗禮,如今基帶IP主要是CEVA供應,射頻IP廠商Catena已被NXP收購且不再對外授權,之前Imagination亦有提供Wi-Fi5的射頻和基帶IP,但前幾年此業務被Nordic并購,目前僅美Cybertek等極少數公司可提供Wi-Fi5的射頻IP,以及新入局的大陸銳成芯微、臺灣Sirius-Wireless等公司提供Wi-Fi6的射頻IP。


        在此情形下,如李明所指,國內Wi-Fi芯片廠商選擇的路徑大部分是采購CEVA的基帶IP,射頻IP則主要是通過自研來解決,通過整合MCU、Memory、電源管理等設計,以快速推出芯片導入終端客戶。


        但如果在Wi-Fi6芯片的研發中再走自研道路,真可謂是“道阻且長”。楊毅提及,Wi-Fi6因其高密度、高通量及多天線等特性,開發難度相比前一代大幅提升,而且Wi-Fi7標準即將出臺,還要考慮融合Wi-Fi7的一些指標,這對RF的要求愈加嚴苛?,F有Wi-Fi6芯片廠商要搞定Wi-Fi6 RF需很長時間,并且投入要以數千萬元甚至上億元,從經濟上來說比購買IP更不劃算。


        “一來射頻IP不多,授權渠道太少;二來很多公司覺得RF通過逆向工程可能會有機會,但其實這條路很難一直持續。”許浩透露。


        可以說,射頻IP已成為明顯的掣肘。瞄準這一需求,大陸的銳成芯微以及臺灣Sirius-Wireless公司相繼推出了高性能、低功耗、高可靠性的Wi-Fi6 RF IP。“作為一家IP廠商,希望助力Wi-Fi6廠商降低開發難度,進一步加快產品上市。”楊毅強調。


        據業內人士透露,歐美廠商的射頻IP報價兩百五十萬美元以上。許浩建議,國內IC設計企業應著重前端發力,通過采用IP來加快產品上市時間,盡快在Wi-Fi芯片量產出貨上盈利走向正循環,對公司和產業發展將更正向。


        盡管射頻IP看似已“破局”,但Wi-Fi芯片廠商或仍有擔憂。鐘林分析說,SoC芯片對射頻有更多考量,射頻與工藝、制程強相關,不同的工藝和制程,對射頻指標的影響較大,而數字基帶受工藝和制程的影響較小,數字電路的仿真準確性也高,但射頻仿真則很難保證。IP廠商可以為Wi-Fi6芯片廠商提供射頻IP參考,但整合起來仍需時間。


        對此萬宇菁也表達了自己的見解,一方面,國內廠商對射頻IP有市場需求,但與數字IP不同,射頻IP與工藝強相關,考慮到工藝的不斷演進,需射頻IP廠商提供IP+服務的能力。另一方面,若Wi-Fi芯片廠商依賴于第三方IP,在產品的持續迭代中會較為被動,從長遠來看,頭部的Wi-Fi芯片廠商或走向自研射頻IP,這在技術層面將更可控更具競爭力。


        從SoC芯片廠商的角度出發,李明認為與射頻IP廠商合作可能適用于部分Wi-Fi規格的芯片,對于高性能和復雜的規格則需要基帶和RF這兩部分有深度整合,以推出架構設計和工藝制程都最優化的Wi-Fi6芯片方案。


        分兵進擊 剩者為王


        可以說,技術攻關還只是萬里長征第一步,國內Wi-Fi6芯片廠商的“進擊”之路仍需從長計議。


        從進度來看,李明表示,預計Wi-Fi聯盟將在2023年底啟動Wi-Fi7標準的認證,距離2019年9月發布Wi-Fi6認證有4年半左右, 一般參與Wi-Fi標準制定的大廠都會在新標準正式啟動前搶先發布新品,國內走得最快的是華為海思,而且其對Wi-Fi7標準的貢獻是所有參與者中最多的,但受制于制裁無法產出Wi-Fi7芯片。


        因而,李明進一步補充到,目前國內其他Wi-Fi芯片廠商應著重跟進Wi-Fi6/6E標準, 以推出量產芯片為目標,部分芯片規格上要融合一些Wi-Fi7標準的功能。


        需要指出的是,Wi-Fi芯片有不同的應用領域,涉及智能手機、路由器、物聯網等,不同的細分應用對Wi-Fi6芯片規格亦有不同,加之Wi-Fi芯片有不同的組合形式,如純連接芯片、連接芯片加多媒體應用,以及多種無線通信Combo等均有極大的發展空間,且產品平臺及客戶導入的難易程度也相差很大,更需分而治之。


        從一眾“選手”來看,因路由器Wi-Fi6芯片研發難度過高,只有華為海思以及矽昌通信、朗力半導體、尊湃、速通在發力。此外,大陸研發Wi-Fi6端側芯片的廠商主要有展銳、速通、樂鑫、ASR、瑞芯微、博通集成、聯盛德、南方硅谷等,專注射頻FEM的公司則有康希、芯百特、三伍微等,加之不斷涌現的新貴,國內廠商的火力正待全開。


        對于取舍之道,李明的觀點是,目前Wi-Fi6芯片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Wi-Fi6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,相對較難。


        “大陸的老將新兵均在開發Wi-Fi6芯片,因為Wi-Fi4 IoT市場已被大陸廠商占據大半,預計Wi-Fi6 IoT也會延續同樣的情況,但在中高端規格的Wi-Fi6芯片上將面臨來在美系特別是臺系廠商的競爭,會極大考驗初創公司的技術研發和客戶開拓能力,但相信未來幾年從易到難一定會取得突破。”李明樂觀表示。


        對于未來的追趕,楊毅認為,華為海思是大陸芯片企業中少數掌握高性能Wi-Fi技術的企業。目前大陸涌現出一批Wi-Fi芯片初創企業,技術和資金都具備,在可見的未來,大陸芯片企業能夠實現在先進Wi-Fi芯片研發上的追趕,預計在三到五年;要實現超越,還需要頭部企業扛起大旗。


        “以往只有一家公司一枝獨秀,這對行業繁榮及供應鏈安全來說并不見得是好事。而現在為數眾多的芯片公司進入這一賽道,可謂百舸爭流,盡管不可避免地會出現一些泡沫,但也總體上還是有助于行業整體水準的提高。”萬宇菁強調,“未來一段時間或仍是百花齊放,但經過競爭和大浪淘沙將來一定會出現整合。Wi-Fi芯片作為一個極其復雜的芯片,國內廠商需不斷地進行迭代,最后只有沉下心來,一步步持續演進和迭代,堅持走下去才能實現剩者為王。”

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