物聯(lián)網(wǎng)WIFI6芯片研發(fā)解決方案

做芯片難，做WIFI6芯片更難。

三伍微之前推出過一顆WIFI6開關(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。詢問是主芯片的問題還是市場(chǎng)的問題，得到的回復(fù)是物聯(lián)網(wǎng)WIFI6市場(chǎng)還沒有起來，預(yù)計(jì)在2021年上半年爆發(fā)。

三伍微WIFI6開關(guān)在國(guó)內(nèi)知名手機(jī)旗艦機(jī)上測(cè)試通過，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，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。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)得越來越像。

中國(guó)大陸WIFI芯片公司有：ASR、BK、樂鑫、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。

沒有差異化，國(guó)產(chǎn)芯片就沒有出路。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：樂鑫、南方硅谷、展銳。

2.4G+5.8GWIFI5芯片：主要用來傳輸視頻，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：主要用來傳輸數(shù)據(jù)、圖片和音頻，仍然是要求低成本。在未來，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)：

越來越多的客戶感覺到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

技術(shù)造就產(chǎn)品，耐心成就精品。三伍微從成立開始就承受壓力和挫折，我跟研發(fā)說，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。
責(zé)任編輯:tzh