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国产Wi-Fi芯片如何追回“失去的十年”

2022-4-23 10:33| 查看: 701| 评论: 1|原作者: 艾檬|来自: 爱集微

10年过去,当高通、博通、联发科等大厂都已宣布推出Wi-Fi 7时,大部分国内厂商仍停留在Wi-Fi 4,虽涌现出一众Wi-Fi6芯片创企,产品多处于研发路上。
集微网报道,自Wi-Fi 5在2013年推出后,由于技术难度大、导入难,国产Wi-Fi芯片与行业领先的差距就此拉开。

如今10年过去,当高通、博通、联发科等大厂都已宣布推出Wi-Fi 7时,大部分国内厂商仍停留在Wi-Fi 4,虽涌现出一众Wi-Fi6芯片创企,产品多处于研发路上。

“往者不可谏,来者犹可追。”国内Wi-Fi芯片业与海外领先技术的差距是否在拉大?能追回失去的“十年”吗?

Wi-Fi 5后 十年沉寂

正如罗马不是一天建成的,落差也不是陡然形成的。

从Wi-Fi的发展历史来看,至今也走过了25年的光阴。从1997年最早第一代802.11标准,再到1999年出现第二代IEEE 802.11b标准,Wi-Fi正式走入大众视野。到2002年左右,第三代802.11g/a标准推出;之后2007年开始一直沿用802.11n标准,就是俗称的Wi-Fi4。2013年Wi-Fi5问世,到2019年Wi-Fi6正式登场。

期间,无线技术获得了飞速发展。而高通、博通、英特尔通过收购或集成等先发优势,牢牢占据了主导地位,于2001年-2005年间纵横捭阖打下了江山。联发科、瑞昱等经过2007年-2010年的激烈拼杀后发先至,将优势一直延续至今。

反观国内,尽管华为海思力拔头筹,乐鑫、博通集成等在Wi-Fi4物联网芯片领域抓住了契机,强势出道,但可惜的是,当第5代Wi-Fi5标准发布之后,由于种种原因错失了扩大“战果”的契机,导致在这一市场的“缺席”。

而当Wi-Fi历史翻篇向Wi-Fi6/Wi-Fi6E晋阶之际,其在今年迎来了高速成长期。不止在消费级市场规模攀升,亦将成为企业级网络接入设备的主力军。据Gartner的数据,Wi-Fi 6企业与中小型商务用户规模将从2019年的2.5亿美元增至2023年的52.2亿美元,CAGR达到114%。Wi-Fi联盟也指出,2022年将有超过3.5亿台Wi-Fi6E设备进入市场。


集微咨询也乐观预计,全球Wi-Fi6/Wi-Fi6E终端出货比例将在2022年超过六成。在无数英雄竞折腰之后,大陆Wi-Fi6企业与海外的差距究竟会“延续”历史还是将实现“逆转”?

数据来源:集微咨询

作出判断需要基于与以往不同的情形,正如前文所述,国内Wi-Fi芯片厂商近年来风起云涌,不止是一众老将在主战沙场,在国内半导体热潮之下,也有数十家Wi-Fi新贵争相涌入。

对此CEVA中国区总经理万宇菁解读说,从第一梯队相比来看,海思虽然遭受禁运,但其技术积累比较深厚,相信他们仍在持续技术演进,并不见得技术落伍,因而不能断定差距拉大;从第二梯队相比来说,之前国内玩家较少,但最近几年国内实现Wi-Fi 4芯片的量产厂商已为数不少。近年来国内更是涌现了众多的Wi-Fi初创团队,其中不乏在技术背景、经验积累、运营服务等方面均颇具实力的公司,从整体来说差距应在缩小。

李明认为,经过这些年的积累和产业链环境的变化,从整体来看,国内在Wi-Fi 6领域与主流厂商的差距将逐步缩小。技术差距主要体现在IP成熟度、Wi-Fi兼容性,以及应用场景中的性能优化经验等方面。

对此集微咨询研究总监赵翼也提及,国内芯片厂商的差距体现在算法和射频前端方面,但国内近两年在射频前端的进步较大,整体差距应没有拉大,但要注意的是Wi-Fi的迭代速度加快了。

但锐成芯微副总经理杨毅则保持了相异的看法,他说,Wi-Fi芯片一直是半导体领域的硬骨头,难度高,投入大,特别是在路由器等高性能应用领域,长期被国际寡头企业垄断,参与的大陆企业厂商极少。

“在目前这一时间点,大陆厂商量产的Wi-Fi技术指标水平与国际tier1厂商Wi-Fi5技术水平接近,随着市场对数据吞吐率的需求越来越高,Wi-Fi版本即将更新至Wi-Fi7,技术门槛越来越高,将在未来一定时间内使得大陆企业与海外企业的差距拉大。”杨毅谨慎地说。

射频IP 主要掣肘

围绕Wi-Fi6的争夺,不得不提及加码的技术挑战。

Wi-Fi6芯片包括SoC芯片和射频前端FEM。SoC是高集成度的数模混合CMOS芯片,FEM属于射频特殊工艺,差别较大。

对于Wi-Fi6芯片的设计挑战,三伍微创始人钟林曾发文指出,Wi-Fi6芯片研发难点集中于底层协议/通信协议+算法,相比Wi-Fi4和Wi-Fi5,Wi-Fi6芯片的底层协议/通信协议和算法更加复杂,需多招资深团队、多理解协议、多做测试,提高设计水平。其中,路由器SoC涉及多项新技术挑战,研发难度最高,而且射频前端也是难啃的骨头。

杨毅则着重从射频层面进行了分析,随着Wi-Fi版本更新迭代,对射频的要求越来越高,尤其是对其中的CMOS功率放大器性能和频率综合器相位噪声性能要求极高。

一位行业资深人士许浩(化名)进一步剖析说,Wi-Fi6芯片研发甚至与CPU、GPU等不相伯仲,因Wi-Fi需集结具有多年数字、模拟、射频设计经验以及算法开发的团队,除了要攻克这些难关开发IC之外,包括底层驱动、应用接口、多个操作系统OS支持等均要全力应对,对国内厂商来说仍将是长征之路。

特别要指出的是,如同任何一个芯片的开发都以IP为基石,Wi-Fi6也不例外。以Wi-Fi IP为例,主要分为基带和射频IP。经过市场的几番洗礼,如今基带IP主要是CEVA供应,射频IP厂商Catena已被NXP收购且不再对外授权,之前Imagination亦有提供Wi-Fi5的射频和基带IP,但前几年此业务被Nordic并购,目前仅美Cybertek等极少数公司可提供Wi-Fi5的射频IP,以及新入局的大陆锐成芯微、台湾Sirius-Wireless等公司提供Wi-Fi6的射频IP。

在此情形下,如李明所指,国内Wi-Fi芯片厂商选择的路径大部分是采购CEVA的基带IP,射频IP则主要是通过自研来解决,通过整合MCU、Memory、电源管理等设计,以快速推出芯片导入终端客户。

但如果在Wi-Fi6芯片的研发中再走自研道路,真可谓是“道阻且长”。杨毅提及,Wi-Fi6因其高密度、高通量及多天线等特性,开发难度相比前一代大幅提升,而且Wi-Fi7标准即将出台,还要考虑融合Wi-Fi7的一些指标,这对RF的要求愈加严苛。现有Wi-Fi6芯片厂商要搞定Wi-Fi6 RF需很长时间,并且投入要以数千万元甚至上亿元,从经济上来说比购买IP更不划算。

“一来射频IP不多,授权渠道太少;二来很多公司觉得RF通过逆向工程可能会有机会,但其实这条路很难一直持续。”许浩透露。

可以说,射频IP已成为明显的掣肘。瞄准这一需求,大陆的锐成芯微以及台湾Sirius-Wireless公司相继推出了高性能、低功耗、高可靠性的Wi-Fi6 RF IP。“作为一家IP厂商,希望助力Wi-Fi6厂商降低开发难度,进一步加快产品上市。”杨毅强调。

据业内人士透露,欧美厂商的射频IP报价两百五十万美元以上。许浩建议,国内IC设计企业应着重前端发力,通过采用IP来加快产品上市时间,尽快在Wi-Fi芯片量产出货上盈利走向正循环,对公司和产业发展将更正向。

尽管射频IP看似已“破局”,但Wi-Fi芯片厂商或仍有担忧。钟林分析说,SoC芯片对射频有更多考量,射频与工艺、制程强相关,不同的工艺和制程,对射频指标的影响较大,而数字基带受工艺和制程的影响较小,数字电路的仿真准确性也高,但射频仿真则很难保证。IP厂商可以为Wi-Fi6芯片厂商提供射频IP参考,但整合起来仍需时间。

对此万宇菁也表达了自己的见解,一方面,国内厂商对射频IP有市场需求,但与数字IP不同,射频IP与工艺强相关,考虑到工艺的不断演进,需射频IP厂商提供IP+服务的能力。另一方面,若Wi-Fi芯片厂商依赖于第三方IP,在产品的持续迭代中会较为被动,从长远来看,头部的Wi-Fi芯片厂商或走向自研射频IP,这在技术层面将更可控更具竞争力。

从SoC芯片厂商的角度出发,李明认为与射频IP厂商合作可能适用于部分Wi-Fi规格的芯片,对于高性能和复杂的规格则需要基带和RF这两部分有深度整合,以推出架构设计和工艺制程都最优化的Wi-Fi6芯片方案。

分兵进击 剩者为王

可以说,技术攻关还只是万里长征第一步,国内Wi-Fi6芯片厂商的“进击”之路仍需从长计议。

从进度来看,李明表示,预计Wi-Fi联盟将在2023年底启动Wi-Fi7标准的认证,距离2019年9月发布Wi-Fi6认证有4年半左右, 一般参与Wi-Fi标准制定的大厂都会在新标准正式启动前抢先发布新品,国内走得最快的是华为海思,而且其对Wi-Fi7标准的贡献是所有参与者中最多的,但受制于制裁无法产出Wi-Fi7芯片。

因而,李明进一步补充到,目前国内其他Wi-Fi芯片厂商应着重跟进Wi-Fi6/6E标准, 以推出量产芯片为目标,部分芯片规格上要融合一些Wi-Fi7标准的功能。

需要指出的是,Wi-Fi芯片有不同的应用领域,涉及智能手机、路由器、物联网等,不同的细分应用对Wi-Fi6芯片规格亦有不同,加之Wi-Fi芯片有不同的组合形式,如纯连接芯片、连接芯片加多媒体应用,以及多种无线通信Combo等均有极大的发展空间,且产品平台及客户导入的难易程度也相差很大,更需分而治之。

从一众“选手”来看,因路由器Wi-Fi6芯片研发难度过高,只有华为海思以及矽昌通信、朗力半导体、尊湃、速通在发力。此外,大陆研发Wi-Fi6端侧芯片的厂商主要有展锐、速通、乐鑫、ASR、瑞芯微、博通集成、联盛德、南方硅谷等,专注射频FEM的公司则有康希、芯百特、三伍微等,加之不断涌现的新贵,国内厂商的火力正待全开。

对于取舍之道,李明的观点是,目前Wi-Fi6芯片主要出货量集中在手机、笔记本电脑、路由器及网关以及流媒体应用上(比如智能电视等),这几大市场对Wi-Fi6芯片的性能要求高,平台合作的绑定性较强,一直以来被高通、博通、联发科以及英特尔等占据,相对较难。

“大陆的老将新兵均在开发Wi-Fi6芯片,因为Wi-Fi4 IoT市场已被大陆厂商占据大半,预计Wi-Fi6 IoT也会延续同样的情况,但在中高端规格的Wi-Fi6芯片上将面临来在美系特别是台系厂商的竞争,会极大考验初创公司的技术研发和客户开拓能力,但相信未来几年从易到难一定会取得突破。”李明乐观表示。

对于未来的追赶,杨毅认为,华为海思是大陆芯片企业中少数掌握高性能Wi-Fi技术的企业。目前大陆涌现出一批Wi-Fi芯片初创企业,技术和资金都具备,在可见的未来,大陆芯片企业能够实现在先进Wi-Fi芯片研发上的追赶,预计在三到五年;要实现超越,还需要头部企业扛起大旗。

“以往只有一家公司一枝独秀,这对行业繁荣及供应链安全来说并不见得是好事。而现在为数众多的芯片公司进入这一赛道,可谓百舸争流,尽管不可避免地会出现一些泡沫,但也总体上还是有助于行业整体水准的提高。”万宇菁强调,“未来一段时间或仍是百花齐放,但经过竞争和大浪淘沙将来一定会出现整合。Wi-Fi芯片作为一个极其复杂的芯片,国内厂商需不断地进行迭代,最后只有沉下心来,一步步持续演进和迭代,坚持走下去才能实现剩者为王。”

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引用 boy6585948 2022-5-3 12:47
可惜了华为海思啊!

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