本文来自微信公众号“半导体产业纵横”。
中国企业加大了Wi-Fi6芯片的研发力度。
近两年,视频传输、视频监控、智慧城市等物联网领域对WiFi芯片性能要求不断提高,WiFi6技术在VR/AR、超高清视频等新型高速率应用场景具有高适用性,未来对此类应用的WiFi6芯片将不断增多。
有报告指出,WiFi6和WiFi6E推动了智能手机Wi-Fi芯片市场,这些技术的迅速采用为WiFi芯片厂商提供增长机会,带动WiFi6/WiFi6E路由器和物联网领域的发展,使得国产路由器WiFi6芯片迎来春天。
从路由器市场来看,2019年国内WiFi6路由器芯片市场规模约为5.3亿元,2023年预计突破百亿。作为国产路由器WiFi6芯片的领头羊矽昌通信在2022年将推出国内首款WiFi6路由器芯片。
在手机WiFi6市场,博通是除基带芯片厂商之外唯一的供应商,博通与苹果合作,iPhone13采用博通产品。此外,博通的BCM4375产品已经应用在三星S20系列手机上。博通在高端WiFi芯片领域一直保持领先地位,早在2020年面向智能手机移动平台,博通就发布了全球首款WiFi6E芯片BCM4389,采用16nm工艺,数据传输率达到2.4Gbps。
在竞争激烈的WiFi赛道,国产芯片厂商都在寻找新的细分市场切入点,除了高通、博通、联发科等国际大厂,国内华为海思、乐鑫科技、博通集成、翱翔科技、博流等WiFi芯片厂商也在加紧布局WiFi6市场。
华为海思开始研发WiFi芯片的时间相对较早,2015年的时候其产品已经开始在市场小批量出货,磨炼至今海思已经成为国产WiFi芯片赛道里的优秀标的。2020年初海思就发布了自研的WiFi6+技术,并曝光了两款自研的WiFi6芯片:凌霄650和麒麟W650。
乐鑫科技在IoTWiFiMCU通信芯片领域具有领先的市场地位,根据Techno Systems Research2021年5月发布的研究报告显示,乐鑫科技是IoTWiFi芯片领域的主要供应商之一,2020年度全球出货量市占率第一,累计出货IoTWiFi芯片7亿颗以上。早年乐鑫科技单靠着一颗型号为ESP8089的单WiFi芯片打天下,以超高的性价比在白牌平板市场占据了不小的市场份额。目前其产品以2.4GHz频段上的WiFi4和WiFi6产品为主,正在研发5GHz频段上的IoTWiFi6芯片,并着手准备更高频段6GHz的WiFi6E产品线。
博通集成长期专注于研发设计高集成度、低能耗的无线数传类芯片产品和无线音频类芯片产品,公司目前已积累了上百个产品,覆盖几十个不同的无线传输协议,例如最新国标ETC芯片、应用于IoT的WiFi芯片、蓝牙芯片以及GPS芯片等。2021年,博通集成通过WiFi联盟的WiFi6认证,推出了全球首款WiFi6IoT芯片。
WiFi6的特点
相比上一代WiFi5,WiFi6拥有“两高两低”四大优势。高带宽:1024-QAM高阶调制、最大支持160MHz频宽,速度快近3倍;高并发:智能分频,多台设备并发连接,4倍容量提升;低时延:多设备并发,大幅减少排队等待,时延降低2/3;低功耗:终端设备按需唤醒功耗降低30%。
Wi-Fi6(802.11ax)继承了Wi-Fi5(802.11ac)的所有先进MIMO特性,并新增了许多针对高密部署场景的新特性。以下是Wi-Fi6的核心新特性:
1、OFDMA频分复用技术
通过将子载波分配给不同用户并在OFDM系统中添加多址的方法来实现多用户复用信道资源。
2、DL/ULMU-MIMO技术
MU-MIMO在802.11ac就已经引入,但只支持DL4x4MU-MIMO(下行)。在802.11ax中进一步增加了MU-MIMO数量,可支持DL8x8MU-MIMO,借助DLOFDMA技术(下行),可同时进行MU-MIMO传输和分配不同RU进行多用户多址传输,既增加了系统并发接入量,又均衡了吞吐量。
3、更高阶的调制技术(1024-QAM)
802.11ac采用的256-QAM正交幅度调制,每个符号传输8bit数据,802.11ax将采用1024-QAM正交幅度调制,每个符号位传输10bit数据,从8到10的提升是25%,也就是相对于802.11ac来说,802.11ax的单条空间流数据吞吐量又提高了25%。
4、空分复用技术(SR)&BSSColoring着色机制
802.11ax中引入了一种新的同频传输识别机制,叫BSS Coloring着色机制,在PHY报文头中添加BSS color字段对来自不同BSS的数据进行“染色”,为每个通道分配一种颜色,该颜色标识一组不应干扰的基本服务集(BSS),接收端可以及早识别同频传输干扰信号并停止接收,避免浪费收发机时间。如果颜色相同,则认为是同一BSS内的干扰信号,发送将推迟;如果颜色不同,则认为两者之间无干扰,两个Wi-Fi设备可同信道同频并行传输。以这种方式设计的网络,那些具有相同颜色的信道彼此相距很远,此时可将这种信号设置为不敏感,从而实现空间复用。
5、扩展覆盖范围(ER)
由于802.11ax标准采用的是LongOFDMsymbol发送机制,每次数据发送持续时间从原来的3.2us提升到12.8us,更长的发送时间可降低终端丢包率;另外802.11ax最小可仅使用2MHz频宽进行窄带传输,有效降低频段噪声干扰,提升了终端接收灵敏度,增加了覆盖距离。
6、目标唤醒时间(TWT)
Wi-Fi6采用一种叫TWT(目标唤醒时间)的功能,允许终端设备在不进行数据传输时进入休眠状态,从而可节省高达7倍的电池功耗。