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物联网WIFI6芯片研发解决方案

做芯片难 ， 做WIFI6芯片更难 。
三伍微之前推出过一颗WIFI6开关 ， 成为某WIFI6芯片平台的独家供应商 ， 出货已达KK级 ， 但远低于之前给出的计划每月10KK颗 。询问是主芯片的问题还是市场的问题 ， 得到的回复是物联网WIFI6市场还没有起来 ， 预计在2021年上半年爆发 。
三伍微WIFI6开关在国内知名手机旗舰机上测试通过 ， 也是国内唯一能够完全替换Skyworks的厂家 。
国产WIFI6芯片正在积极研发中 ， 同时有厂家参考设计三伍微WIFI6开关；为了助力国产WIFI６芯片早日成功 ， 三伍微相继推出一颗2.4G WIFI6 FEM ， 解决国产WIFI6芯片射频前端技术难题 。
WIFI6芯片分为物联网WIFI6芯片和路由器WIFI6芯片 。

物联网WIFI6芯片研发解决方案
文章插图
国产路由器WIFI6芯片只有两个公司在做 ， 华为和矽昌通信；而国产物联网WIFI6芯片公司多达几十家 。无疑 ， 路由器WIFI芯片的研发难度比物联网WIFI芯片高太多 。本文重点介绍物联网WIFI6芯片 ， 将从三方面来介绍：物联网WIFI6芯片厂家、物联网WIFI6芯片研发难点和物联网WIFI6芯片研发解决方案 。
物联网WIFI6芯片厂家
MM研究数据显示 ， 2016年全球物联网WIFI芯片模块市场规模达到了158.9亿美元 ， 未来几年内将以3.5%的年复合增长率增长 ， 到2022年全球物联网WIFI芯片模块市场规模预计可达到197.2亿美元 。
据Gartner预测 ， 到2025年 ， 所有物联网连接中的72%将使用WIFI和Zigbee传输技术 。IDC数据显示 ， 全球物联网WIFI芯片出货量将于2022年达到49亿颗 。
物联网WIFI6芯片已经上市量产厂商：
博通WIFI6芯片
博通已发布三款WIFI6芯片：BCM43684、BCM43694和BCM4375芯片 。其中 ， BCM43684是物联网WIFI6芯片 ， BCM43694是路由器WIFI6芯片 ， BCM4375是兼容WIFI6的四合一芯片 。
博通最强的是底层协议和算法 ， 不是芯片硬件技术 。不看好博通物联网WIFI6芯片 ， 这个市场后续价格竞争激烈 ， 博通是不打价格战的 。
高通WIFI6芯片
2019年8 月27日 ， 高通于旧金山发布由高至低 Networking Pro 1200/800/600/400Platform 共四款WIFI6（802.11ax）平台解决方案 。物联网WIFI6芯片型号为QCA6391 。
高通凭借芯片技术的先进性和对市场的贴近 ， 高通物联网WIFI6芯片在市场上会占据高端应用 。
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 ， 集成蓝牙5.0 ， 适用企业和零售接入点、运营商网关和固定无线服务；88W9064S支持5GHz/2.4GHz ， 集成蓝牙5.0 ， 适用于服务提供商和OTT机顶盒市场 。
2019年 ， 恩智浦半导体公司（NXP）收购Marvell无线连接业务 ， 总价值17.6亿美元 。此次收购包括Marvell的WIFI连接业务部门 ， 蓝牙技术和其他相关业务 。
MTK WIFI6芯片
重点总是放在最后介绍 ， MTK WIFI芯片是路由器市场和物联网市场市占率最高的 ， MTK是性价比的王者 。
路由器WIFI6芯片型号是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频宽 。所以这一款是AX1800的无线路由器 ， 也支持MU-MIMO和OFDMA 。
MTK物联网WIFI6芯片型号为MTK7921 ， 支持2.4GHz和5.8GHz ， 已量产 。
物联网WIFI6芯片研发难点
台湾Realtek是WIFI市场份额仅次于MTK的芯片供应商 ， 目前WIFI6芯片仍在研发中 。
WIFI6芯片研发确实有难度 ， 国产WIFI6芯片公司离不开两家国外IP公司 ， CEVA和Imagination 。CEVA能提供1*1的IP（BB+MAC） ， 2*2的IP计划年底推出；Imagination今年声称推出WIFI6整套方案IP ， 包括BB + MAC +PLL+TX/RX+RFFEM 。
据国内公司反馈 ， WIFI6芯片研发难点有两个：底层协议/通信协议+算法 ， 射频前端（PA+LNA+SW）
相比WIFI4和WIFI5 ， WIFI6芯片的底层协议/通信协议和算法更加复杂 ， 射频前端设计难度也大很多 。解决底层协议/通信协议的方法是多加人 ， 多理解协议标准 ， 多做测试 。算法是核心竞争力 ， 和射频前端设计一样 ， 不是人多就可以解决的 ， 要设计水平高才行 。射频前端性能不达标 ， WIFI6芯片就出不来 。如果调制不追求1024QAM（WIFI6标准） ， 只做到256QAM ， 射频前端研发难度大大降低 ， 那么半年内很多国内公司都能研发出低版本WIFI6芯片 。
BB是基带 ， 采用ARM内核 。MAC（Medium Access Control/媒体接入控制）是L2链路层的一个功能子层 ， 与L1物理层接口 。MAC最早在Ethernet和WIFI接口上广泛采用 。
锁相环路是一种反馈控制电路 ， 简称锁相环（PLL ，  Phase-Locked Loop） 。锁相环的特点是：利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位 。PLL是WIFI6的重要技术部分 ， 但不成为国产WIFI6技术瓶颈 。
锁相环原理：
锁相环（PLL）各部分：
OSC：稳定的输入频率（晶振）
RDivider：R分频器 ， 鉴相器有最大检测频率 ， 当本振信号频率较高时 ， 需要对其进行分频 。
PD：鉴相器 ， 将R分频器和N分频器的两路信号的相位差转化为电压 ， 鉴相器不仅包括相位检测器 ， 同样包括电荷泵；鉴相器输出除了低频相位差信号 ， 还有高频分量 。
LF：环路滤波器（低通滤波） ， 去除高频分量 ， 为VCO提供干净的调谐信号 。
VCO：压控振荡器 ， 电压—频率转换器 。关键指标 ， 频率范围：频率范围大 ， 输出频率就更灵活 ， 代价是牺牲相位噪声性能 。
物联网WIFI6芯片研发解决方案
因为芯片IP公司的努力 ， 国产数字芯片长得越来越像 。
中国大陆WIFI芯片公司有：ASR、BK、乐鑫、展锐、中科威发、海思、新岸线、物奇、全志、南方硅谷、杰里、速通、亮牛、高拓、博流、瑞芯微、联盛德微电子等等 。
没有差异化 ， 国产芯片就没有出路 。如何研发设计国产物联网WIFI6芯片差异化？可以从市场、产品、技术三个角度来寻找答案 。
市场：
WIFI4芯片市场：主要是白色家电市场（冰箱、空调等） ， 模块市场 ， 灯具市场、智能音箱 。
WIFI5芯片市场：主要是机顶盒市场、模块市场、无人机与航模市场、游戏机市场、电脑市场 。
WIFI6芯片市场：主要是白色家电市场（冰箱、空调等） ， 模块市场 ， 灯具市场 ， 智能音箱、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 。
产品：
2.4G WIFI4芯片：主要用来传输数据、图片和音频 ， 要求低成本 ， 市场期待提高射频前端性能 。2.4G WIFI4芯片市场需求约占WIFI芯片的90% ， 出货最多的三家公司：乐鑫、南方硅谷、展锐 。
2.4G+5.8GWIFI5芯片：主要用来传输视频 ， 难点是成本和性能的平衡 。主要出货公司：MTK、Realtek ， 市场需求约为15~20KK/M 。
2.4GWIFI6芯片：主要用来传输数据、图片和音频 ， 仍然是要求低成本 。在未来 ， 2.4G WIFI6芯片将逐渐替代2.4G WIFI4芯片 ， WIFI6可以多设备接入 ， 抗干扰能力强 ， 拥有唤醒功能 ， 能耗更低 。因此 ， 未来WIFI市场主要需求将是2.4G WIFI6芯片 ， 也是国产芯片的主战场 。
2.4G+5.8GWIFI6芯片：主要用来传输视频 ， 对性能的要求将提高 ， 市场需求份额也会增加 。
技术：
越来越多的客户感觉到WIFI射频前端性能是个痛点 ， 射频前端也是WIFI6芯片的研发技术难点 。
三伍微小封装2.4G WIFI6 FEM可以助力国产2.4G WIFI6芯片早日研发成功并获得市场竞争力 。在性能上一定优于内置射频前端的WIFI6芯片 ， 增加成本做到0.1+USD ， 量越大 ， 越接近0.1USD 。这个成本的增加 ， 远低于研发成本、市场成本和机会成本 。
这是国内性能最好成本最优的一颗2.4G FEM ， 2.3*2.3封装 ， 支持3.3~5V ， 同功率相比工作电流低于Skyworks和Qorvo@11n/11ac ， 相比国内产品低30mA 。支持2.4G WIFI6 ， 功率16.3dBm@150~160mA@DVM -43dB 。LNA NF做到1.8dB ， 提高了接收灵敏度 。适用于手机、模块和路由器 。
结语
技术造就产品 ， 耐心成就精品 。三伍微从成立开始就承受压力和挫折 ， 我跟研发说 ， 用心去努力 ， 即使倒下也要像个英雄 。
【物联网WIFI6芯片研发解决方案】 我们不想做英雄 ， 只希望中国多一些有价值的芯 。
责任编辑:tzh

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