国产WiFi芯片发展十年史

　　集微网报道，自WiFi5在2013年推出后，由于技术难度大、导入难，国产WiFi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WiFi7时，大部分国内厂商仍停留在WiFi4，虽涌现出一众WiFi6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WiFi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？
　　WiFi5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WiFi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IEEE802。11b标准，WiFi正式走入大众视野。到2002年左右，第三代802。11ga标准推出；之后2007年开始一直沿用802。11n标准，就是俗称的WiFi4。2013年WiFi5问世，到2019年WiFi6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WiFi4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WiFi5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WiFi历史翻篇向WiFi6WiFi6E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，WiFi6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。WiFi联盟也指出，2022年将有超过3。5亿台WiFi6E设备进入市场。
　　集微咨询也乐观预计，全球WiFi6WiFi6E终端出货比例将在2022年超过六成。在无数英雄竞折腰之后，中国大陆WiFi6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WiFi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WiFi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WiFi4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WiFi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WiFi6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、WiFi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WiFi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，WiFi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，参与的中国大陆企业厂商极少。
　　在目前这一时间点，中国大陆厂商量产的WiFi技术指标水平与国际tier1厂商WiFi5技术水平接近，随着市场对数据吞吐率的需求越来越高，WiFi版本即将更新至WiFi7，技术门槛越来越高，将在未来一定时间内使得中国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WiFi6的争夺，不得不提及加码的技术挑战。
　　WiFi6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WiFi6芯片的设计挑战，三伍微创始人钟林曾发文指出，WiFi6芯片研发难点集中于底层协议通信协议算法，相比WiFi4和WiFi5，WiFi6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WiFi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，WiFi6芯片研发甚至与CPU、GPU等不相伯仲，因WiFi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，WiFi6也不例外。以WiFiIP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WiFi5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WiFi5的射频IP，以及新入局的中国大陆锐成芯微、中国台湾SiriusWireless等公司提供WiFi6的射频IP。
　　在此情形下，如李明所指，国内WiFi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WiFi6芯片的研发中再走自研道路，真可谓是道阻且长。杨毅提及，WiFi6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WiFi7标准即将出台，还要考虑融合WiFi7的一些指标，这对RF的要求愈加严苛。现有WiFi6芯片厂商要搞定WiFi6RF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，中国大陆的锐成芯微以及中国台湾SiriusWireless公司相继推出了高性能、低功耗、高可靠性的WiFi6RFIP。作为一家IP厂商，希望助力WiFi6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WiFi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WiFi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WiFi6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WiFi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WiFi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WiFi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WiFi6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WiFi6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WiFi联盟将在2023年底启动WiFi7标准的认证，距离2019年9月发布WiFi6认证有4年半左右，一般参与WiFi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WiFi7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WiFi7芯片。
　　因而，李明进一步补充到，目前国内其他WiFi芯片厂商应着重跟进WiFi66E标准，以推出量产芯片为目标，部分芯片规格上要融合一些WiFi7标准的功能。
　　需要指出的是，WiFi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WiFi6芯片规格亦有不同，加之WiFi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WiFi6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，中国大陆研发WiFi6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WiFi6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WiFi6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。
　　中国大陆的老将新兵均在开发WiFi6芯片，因为WiFi4IoT市场已被中国大陆厂商占据大半，预计WiFi6IoT也会延续同样的情况，但在中高端规格的WiFi6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，华为海思是中国大陆芯片企业中少数掌握高性能WiFi技术的企业。目前中国大陆涌现出一批WiFi芯片初创企业，技术和资金都具备，在可见的未来，中国大陆芯片企业能够实现在先进WiFi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。WiFi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。