WIFI6 芯片 技术概览
三伍微：解决射频前端技术难题，助力国产WIFI６芯片成功
2020-11-10
来源：晋江三伍微电子有限公司
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。
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。我们不想做英雄，只希望中国多一些有价值的芯。
