万物互联时代 WiFi芯片市场硝烟四起

[导读] 在物联网万物互联的驱动下,嵌入式WiFi芯片市场成为了“引爆点”,预计2017年的总出货量将达到2亿颗。面对如此巨大的“诱惑”,国内外WIFI芯片企业自然干劲十足,准备好好大干一场。万万没想到,WiFi芯片企业还没来得及丰收,残酷的价格竞争就已经先一步到来。可谓是硝烟四起,就系统应用企业而言,这无疑是一个最好的消息。但这对WiFi芯片厂商而言,是残酷的,今天就来看一下那些置身混战的芯片厂和它的常用芯片。

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众所周知,物联网的基础是物物之间的互连互通,因此,简单、稳定、可靠的连网能力是物联网发展的最重要的元素之一。在有线和无线两种方式中,由于连接入网的设备和物品的广泛分布,以及无线通信技术在组网便捷性方面的优势,无线IoT互联的重要性不言而喻。

在众多的无线连接技术中,应用最广泛和普遍的当属WiFi/BT/ZigBee,这三种技术,各有所长,分别适用不同的应用场景,成为物联网无线连接最流行的通信协议。

在物联网万物互联的驱动下,嵌入式WiFi芯片市场成为了“引爆点”,预计2017年的总出货量将达到2亿颗。面对如此巨大的“诱惑”,国内外WIFI芯片企业自然干劲十足,准备好好大干一场。万万没想到,WiFi芯片企业还没来得及丰收,残酷的价格竞争就已经先一步到来。可谓是硝烟四起,就系统应用企业而言,这无疑是一个最好的消息。但这对WiFi芯片厂商而言,是残酷的,今天就来看一下那些置身混战的芯片厂和它的常用芯片。

博通Broadcom Corporation

wifi02博通是Wi-Fi芯片一哥,作为领先的半导体厂商,博通在无线领域的优势有目共睹,芯片集成度高,功耗低。WICED平台提供一站式的多样化应用,客户在上面做不同的软件开发以实现不同的应用。2015年,安华高收购博通后,形成了更大的公司战略,将在光纤和服务器相关产品领域投入更多资源。

然而和其他业务相比,Wi-Fi芯片被认为是毛利率较低的业务,加上市场激烈的价格战,让博通决定放弃Wi-Fi芯片业务。2016年4月,赛普拉斯(Cypress)以5.5亿美元现金收购博通的无线物联网业务。包括Wi-Fi,蓝牙和ZigBee物联网产品线业务,还有WICED品牌及其开发者生态系统一起。通过此次收购,赛普拉斯将会进一步巩固自身在汽车、工业、智能家居、可穿戴以及高速增长的物联网市场的影响力。

高通Qualcomm Technologies, Inc

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高通虽然也运营Wi-Fi芯片业务,但影响力不大。在2010年,博通占据独立Wi-Fi芯片市场28%的份额,老二Atheros则占据26%的份额,但是在高通于2011年斥资31亿美元收购Atheros后,高通在该市场的占有率一举达到38.7%。

Atheros(创锐讯)1999年由斯坦福大学的Teresa Meng博士和斯坦福大学校长,MIPS创始人John Hennessy博士共同在硅谷创办,提供基于IEEE802.11a 5-GHz的芯片组,还拓展了蓝牙、GPS、以太网等领域的开发。

Atheros被视为最专业的供应商,具有许多专利。其主力WiFi芯片还被装在世界很多品牌的电脑和手持设备中。在完成对Atheros的收购后,高通实现了提供全套完整连接性的产品系列,这意味着它终于可以制造出既能连接4G网络又具Wi-Fi功能的芯片。同时,高通销售手机芯片,Atheros提供连接产品,两者形成了协同效应。

2013年,高通Atheros 推出低功耗单芯片WiFi平台QCA4002/4004,以期布局飞速发展的物联网市场,这也是高通专门为物联网应用推出的基于802.11n的单芯片平台。

QCA4002/4004不但在芯片设计上采用一颗单芯片处理器和内存,无需使用其它MCU产品,还同时纳入了IP堆栈、软件中间件架构AllJoyn以及完整的网络服务,以协助客户以最低的开发成本,将低功耗WiFi功能增加至任何产品。由于采用的是单芯片设计,所以该芯片平台的功耗非常低,而且在2.4G和5G两个频段都可以运行。QCA4004其内置的CPU可以独立实现很多应用。

美满电子Marvell Technology Group Ltd

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Marvell成立于1995年,原名迈威科技集团有限公司,2010年将中文名更为美满,是全球顶尖的无晶圆厂半导体公司之一。

Marvell Wi-Fi产品在功效和技术架构方面优秀,其802.11 Wi-Fi技术几乎百分之百地实现了在低功耗ARM SoC上运行,从而有效地减轻了与运行802.11 MAC有关的主系统应用处理器负担。

2014年6月份,Marvell发布针对物联网应用的全面的无线MCU平台:MW300 Wi-Fi微控制器。在单一芯片上集成MCU、RF收发器、网络/无线协议栈的基础上,还集成了软件开发套件和调试工具,并提供从多层安全保障。

MW300 Wi-Fi微控制器支持802.11n Wi-Fi、内置全功能微控制器的单芯片SoC,面向低功耗进行了有针对性的优化,实现了深度低功耗状态,同时降低了正常工作时的功耗,适用于各种基于电池供电的应用场景。

另外,该芯片搭配Marvell EZ-Connect 软件平台支持,包括易用的软件开发工具包(SDK)和应用编程接口(API),使开发人员能够充分利用该SoC解决方案内置的微控制器的全部潜能,基于该平台大大减少开发时间。MW300 Wi-Fi微控制器主要应用在智能家居中,适用于家用电器与家庭网络的长时间连接。

德州仪器Texas Instruments Incorporated.

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嵌入式WiFi市场有两块,一块是面对高性能高成本大功率的应用,比如路由器、智能电视等,这块市场仍然是诸如博通、Marvell、MTK等主导,而对于插座、开关、小家电及可穿戴设备来说,SimpleLink无疑是不错选择。

2014年6月份,TI推出了SimpleLink WiFi 系列WIFI平台,专为IoT而设计,包括CC3100/3200,平台具有高度的灵活性。其中3200在单芯片中集成了射频及模拟功能电路,将WiFi平台与ARM Cortex-M4 MCU整合在一起,实现了低功耗、单芯片WiFi解决方案。而CC3100可与任何MCU配合使用。这两款芯片都具有很低的功耗,提供低功耗射频和高级低功耗模式,尤其适用于电池供电式设备的开发。

CC3100内建了硬件加密模块,这样做有三点好处,第一可以保证系统更安全,第二则是令加密解密功耗降低,第三则是令系统功耗降低。

WiFi设备和路由器之间需要不断地链接,为了节省功耗,WiFi芯片往往处于待机状态,只是隔段时间就与路由器进行握手通信,如果在没有硬件加密解密功能的前提下建立握手协议会非常缓慢,一方面功耗会提升,另外系统效率也会大打折扣。而通过硬件加密解密,整个握手速度可以达到0.2s。

两款产品都可让用户利用快速连接、云支持和片上WiFi、互联网和稳健的安全协议实现针对IoT的简易型开发,无需具备开发连接型产品的先前经验,就能够轻松地为众多的家用、工业和消费类电子产品增添嵌入式WiFi和互联网功能。

联发科台湾联发科技股份有限公司

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联发科是于2011年通过换股并购了台湾雷凌科技(Ralink)之后,才出现了现在的MTK WiFi部门。

雷凌科技成立于2001年,在此之前是台湾第一名的无线网络IC设计公司,也是联发科的供应商。联发科收购雷凌,更像是效仿了高通收购Atheros的举动。2014年6月,联发科发布两款专为智能家庭 应用而设计的系统单芯片(SoC)解决方案─ MT7688与MT7681。

这两款产品低功耗,支持Smart Connection 智能手机应用程序,可实现照明灯具、智慧电视、智慧门锁等家电的网络连接。

MT7688采用Linux系统,支持802.11n,内建MIPS24KEc/580MHz处理器,256MB内存以及AES128/256加密引擎,可处理更为复杂或数据密集型的智能家居设备,比如IP投影机及家庭监控系统。

而MT7681则主要针对如灯泡、门锁、插座等小型设备,支持802.11n,可轻松为嵌入式设备设计网络服务,整合电源管理单元、低频放大器、射频切换器,所有功能都整合在40针脚的5*5毫米的封装中。

瑞昱(Realtek)瑞昱半导体股份有限公司

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瑞昱(yù)半导体成立于1987年,位于台湾「硅谷」的新竹科学园区。凭借当年几位年轻工程师的热情与毅力,走过艰辛的初创时期到今日具世界领导地位的专业IC设计公司。

瑞昱RTL8710是一个完整且自成体系的WiFi网络解决方案,能够独立运行,也可以作为从机搭载于其他主机MCU 运行。它内置了一颗主频为主166 MHz,并可兼做应用处理的超低功耗32位微型 CPU。在搭载应用并作为设备中唯一的应用处理器时,能够直接从外接闪存中启动。内置的高速缓冲存储器有利于提升系统性能,并减少内存需求。

此外,瑞昱RTL8710在负责无线上网接入承担 WiFi 适配器的任务时,可以将其添加到任何基于微控制器的设计中,连接简单易行,只需通过SPI /SDIO 接口或 I2C/UART 口即可。 强大的片上处理和存储能力,使其可通过 GPIO 口集成传感器及其他应用的特定设备,实现了最低前期的开发和运行中最少地占用系统资源。

在市场应用方面RTL8710可运用于智能家居、传感器网络、可穿戴电产品、 线位置感知设备、线定位系统信号等。

新岸线(Nufront)北京新岸线移动多媒体技术有限公司

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新岸线创建于2004年,是一家致力于宽带无线通信和智能处理器IC核心技术研发的高科技民营企业,涉及移动通信、智能终端、智能交通、智慧家居等多个行业领域。总部设立在北京,分别在上海、广州、深圳成立了分公司。

2011年11月,广东新岸线正式推出了自主研发的WiFi芯片NL6621,在以博通、高通以及德州仪器等国外芯片厂商为主旋律的WIFI芯片市场中,这款芯片是号称“首款国产WiFi芯片”,填补了国产WiFi芯片的空白。同时NL6621还是“国内首款WiFi基带射频处理器芯片”,是基带、射频与运算处理三合一的单芯片产品。

NL6621集成 MCU、448KB RAM和WIFI 的三合一WIFI SOC单芯片,性能强大,接口丰富(UART /I2C /I2S /SPI /SDIO /PWM /GPIO),产品可扩展性强。

另外还具有高开源的特点:

1)NL6621 SDK代码完全开放,包括UCOSII,BSP,TCP/IP,WIFI等等,完全支持二次深度开发;

2)NL6621产品级别的 WIFI-Uart SDK、机智云SDK、WIFI插座完整方案、WIFI-Led完整方案等完全开放开源,大大降低开发难度,可快速实现项目量产。

NL6621芯片从2013年底量产至今,整体方案成熟稳定,已全面进入智能家居(美的、海尔、长虹)、WIFI单品、智能监控、传统行业等领域,并取得卓越的成绩,总出货量已高达10KK级以上。

乐鑫信息科技(上海)有限公司

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乐鑫成立于2008年,是一家专业的无晶圆半导体公司,致力于研发设计 WiFi 和蓝牙技术的无线系统级芯片,提供移动通讯和物联网解决方案。

2014年上半,针对物联网市场,乐鑫推出了一款名为ESP8266 WiFi芯片,其核心是一块Diamond Standard 106Micro控制器的高集成度芯片。

该芯片是当时行业内集成度较高的WiFi MCU芯片,集成了32位MCU、WiFi射频、基带、MAC、TCP/IP于单颗 SoC 上,实现了板上占用空间最小化。同时ESP8266 也只有7个外围器件,大大降低了ESP8266的模组BOM成本,也正因为如此,该芯片迎合了智能家居市场的价格要求。

另外,该芯片的 WLAN 拥有领先的电源控制算法,可在省电模式下工作,满足电池和电源设备苛刻的供电要求。

在ESP826攫取大部分物联网WiFi芯片市场之前,乐鑫就凭借无线SoC ESP8089畅销于白牌平板电脑市场,并与瑞芯微、全志彼时叱诧平板电脑、OTT盒子领域的厂商建立了合作伙伴关系。

ESP826让乐鑫成了物联网芯片黑马,2016年9月,乐鑫又推出了新品——ESP32 ,为千“片”一律的 32位 MCU 市场带来一股新风。

ESP32芯片将bgn WiFi和BLE合二为一,搭配双核32位Tensilica L108 MCU,最高主频可达250MHz,且具备低功耗等多种睡眠模式供不同的物联网应用场景使用。相较上一代芯片ESP8266,ESP32有更多的内存空间供用户使用,且有更多的I/O口可供开发。

联盛德北京联盛德微电子有限责任公司

wifi010联盛德成立于2013年,致力于物联网领域无线通信芯片的开发与应用,并专注物联网嵌入式Wi-Fi芯片。

W500是一颗适用于物联网领域的低功耗、安全多模无线SoC单芯片。

集成802.11n MAC、基带、射频与TCP/IP层网络协议,内置WAPI/WEP/WPA/WPA2安全协处理器,支持11e/WMM-QoS和PS低功耗功能。

W500内置32位 ARM CPU,最高主频160MHz,内置416K Byte RAM空间(预留二次开发空间大小近200K Byte)。提供开源SDK开发包,支持客户二次开发,提供高速UART/SDIO/SPI/I⊃2;C/ADC/PWM/GPIO 等接口。

可方便应用于智能家电、智能家居、医疗监护、无线音视频、智能玩具、汽车电子、智能电网与工业控制等领域。

瑞芯微福州瑞芯微电子股份有限公司

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瑞芯微成立于2001年,是专业的集成电路设计公司。2015年瑞芯微变更为股份有限公司,注册和实收资本均为1.08亿元。

瑞芯微和炬力、展讯诞生于同一时代,但这三家芯片商命运各不相同。前几年平板电脑的爆发式增长,让瑞芯微出尽了风头,客户不乏英特尔、华硕、惠普等大牌,业绩也曾一度呈现爆发式增长。但随着近年来平板电脑行业增速的放缓,重度依赖平板电脑的瑞芯微遭遇重创,公司业绩更是连续三年出现大幅下滑。

2015年,瑞芯微与第三方共同推出全球最低功耗WiFi芯片——RKi6000,这款WiFi芯片功耗与BLE4.0低功耗蓝牙相当,使用时功耗仅为20mA毫安,比现有IoT设备的平均WiFi功耗降低85%。

因为功耗表现较好,从而首次使得WiFi在IoT物联网系统中使用纽扣电池成为可能!此举可大大降低模块体积,且方便智能硬件产品的使用和安装,真正实现大幅降低设备功耗,产品尺寸及开发成本的技术优势。

结语

在芯片厂大打价格战的同时,模块厂也没有闲着。2015年1月,小米推出应用于家电设备的WiFi通用模块,一个只需要22元,甚至在发布会上承诺未来会以10元价格提供给智能家电厂商。然而仅隔两个月,360公司推出1元智能模块WiFi模块,直接将价格拉至谷底…

在摩尔定律之下,硬件在发展过程中会面临价格下降的趋势,但在产业趋于成熟的过程中,一味地降价,甚至通过牺牲自身利益来换取市场,显然这是非常不理性的。

不管怎么说,在这个新的时代,万物互联已成趋势,WiFi的价格已经降至冰点,这很大程度降低了智能硬件的门槛,也成了物联网爆发前夕的又一催化剂,万物互联的时代已经到来,未来,对WiFi的需求只会越来越大,连接数会成倍持续增长,所以让我们一起拥抱这个万物互联的未来,一起迎接它。

其实未来已经来临,只是还未流行。

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