Wi-Fi 6技术及芯片研发调研分析报告由八部分组成:无线通信中射频和基带芯片开发及制造工艺;Wi-Fi和Wi-Fi 6/6E技术沿革、应用及市场;Wi-Fi 6路由器及主控芯片构成、主要厂商和市场增长;手机Wi-Fi 6芯片技术、开发和市场增长;Wi-Fi 6物联网应用场景、终端Wi-Fi芯片关键技术及市场增长;手机Wi-Fi 6芯片主要厂商及产品对比;Wi-Fi 物联网芯片主要厂商及产品对比;Wi-Fi技术和芯片开发人才/团队。

无线路由器是一种执行无线接入和信号路由功能的设备,主要用于提供对互联网或专用计算机网络的访问,可以在有线局域网、纯无线 LAN,或者有线和无线混合网络中运行。

无线Wi-Fi路由器通常围绕一个主控系统级芯片(SoC)构建,并带有一个或多个网络接口控制器,可支持快速以太网或千兆以太网端口。一些双频段无线路由器可同时运行在2.4 GHz 和 5 GHz 频段,其数据传输速率超过 300 Mbit/s(对于 2.4 GHz 频段)和 450 Mbit/s(对于 5 GHz 频段)。有些无线路由器可提供多个数据流,实现多个数据传输速率,例如,三数据流无线路由器可在 5 GHz 频段上达到1.3 Gbit/s。

Wi-Fi路由器的基本构成。

此外,Wi-Fi路由器还包括一些输入端口、输出端口,以及控制端口"Console",用来与计算机或终端设备进行连接,通过特定的软件进行Wi-Fi路由器的配置。除了硬件外,Wi-Fi路由器还需要软件配合使用,包括统一调度路由器各部分运行的Linux操作系统,以及不同的配置文件。

下图显示出TP-LINK XDR3230 Wi-Fi 6路由器PCB上的主要芯片。

  1. MediaTek MT7622BV双核处理器
  2. Realtek RTL8367S千兆交换机芯片
  3. ESMT- M15T2G16128A-256MB DDR3内存
  4. 2颗MediaTek MT7915DAN Wi-Fi6芯片
  5. MediaTek MT6380N电源管理芯片
  6. 4颗RichWave RTC6721H 2.4G RF前端芯片

其中联发科MT7915DAN是无线WLAN芯片,可支持2x2 MIMO的2.4G和2x2 MIMO的5G。在Wi-Fi 6模式下,其2.4G(40Mhz频宽)频段的最高速率为573Mbps,5G(80Mhz频宽)频段最高速率为1201Mbps,不支持160Mhz频宽,同时也支持MU-MIMO和OFDMA。

Wi-Fi 6路由器芯片及主要厂商

我们以高通Networking Pro系列Wi-Fi 6/6E芯片为例,说明当前主流Wi-Fi 6路由器主控芯片的主要组成及其功能特性。高通第二代Networking Pro系列包括1610、1210、810和610四款产品,将Wi-Fi 6的关键特性组合扩展至6GHz频段,可带来数千兆比特速度、高带宽、低时延,实现媲美有线网络的无线体验。

该平台系列采用高通的三频Wi-Fi 6技术,可以在2.4GHz、5GHz和6GHz三个频段同时工作,其中6GHz频段范围5925-7125MHz,包含7个160MHz信道、14个80MHz信道、29个40MHz信道、60个20MHz信道,容量更大,吞吐量大大提升,时延也更低(当然穿墙效率会下降)。

该平台芯片的微处理器采用Arm四核Cortex A53 内核,最高频率2.2GHz,其中旗舰级的1610支持16路Wi-Fi 6/6E数据流(4+8+4),可同时支持多达2000个并发用户/设备,PHY物理层峰值速率也从6.0 Gbps增至10.8 Gbps,非常适合部署家庭Wi-Fi网状系统,以及公司、学校、大型公共场所企业级接入点。

除高通外,目前能够提供Wi-Fi 6路由器主控芯片的国际半导体厂商还博通、英特尔、安森美(收购Quantenna)、联发科、恩智浦和以色列的Celeno等。以色列新锐Wi-Fi技术公司Celeno开发的CL8066是一种高性能、高度集成的Wi-Fi 6E PCIe芯片,将两个802.11ax无线收发模块集成到一个11x11mm PCIe芯片中,从而提供尺寸最佳的Wi-Fi网络性能。该芯片在5和6GHz频段上采用两个并发的Wi-Fi 6E无线电,并采用6T6R ElasticMIMO架构,可将PHY /数据链路的聚合速度提高到6Gbps。这两个独立的无线电模块可以用作接入点、客户端、AP/CLI、连接+ Wi-Fi多普勒或专用频谱智能引擎。

联发科技Wi-Fi 6连接平台包括MT7621A网络加速器和MT7915无线芯片。MT7621A是高效的双核网络加速器平台,支持Linux和OpenWRT OS。与MT7915D(两个用于2.4GHz的天线和两个用于5GHz的天线)配合使用时,它在5GHz频段提供高达1200 Mbps的速率,在2.4GHz频段提供高达574 Mbps的速率。

联发科技MT7915是单芯片Wi-Fi 6 Wave 1+和Bluetooth 5组合解决方案。该芯片将专用的RF接收器与“零等待DFS频道监控”集成在一起,可带来更快,更可靠,更易于使用的连接。MediaTek MT7915还支持Wi-Fi 6 Wave 1+的某些可选功能,例如1024QAM,UL / DL MU-MIMO用户,空间复用和远程DCM等。

中国大陆厂商中,目前除了华为海思,就只有初创公司矽昌通信在研发Wi-Fi路由器芯片了。凌霄650是华为海思开发的全套Wi-Fi 6+解决方案,包括凌霄650 Wi-Fi、凌霄650 PLC,以及凌霄650 CPU三颗芯片,可全方位提升家庭Wi-Fi联接体验。其特性参数如下:支持路由协议最大频宽160Mhz和2天线规格下的最高带宽3Gbps;支持华为特有的动态分窗、L-N-E三模传输技术;4核心Cortex-A53架构,频率最高可达1.4GHz;Wi-Fi +PLC混合组网;安全:TrustZone。

华为Wi-Fi 6路由器AX3和AX3 Pro所用的就是A53架构的凌霄四核处理器,1.4GHz频率下算力达到12880DMIPS,可以跑200M-500M外网带宽。无线芯片用的是凌霄650 Hi1152,支持160Mhz频宽的5G信号,能带3组天线。

矽昌通信开发的第二款Wi-Fi路由器芯片SF19A2890,内置双核CPU、2x2 MIMO 2.4GHz & 5GHz Wi-Fi基带和MAC、双频RF,以及功率放大器、低噪放、滤波器等模块,为双频Wi-Fi设备提供了高性价比的单芯片解决方案。SF19A2890搭载的双核四处理器最高主频1GHz,配合高速Wi-Fi模块和硬件转发引擎,可提供稳定的866Mbps+300Mbps无线接入和全千兆路由转发性能,支持最多256个设备同时连接,完全满足各类Wi-Fi网络接入需求。

这款2x2 MIMO 2.4G & 5G双频并发全千兆Wi-Fi 5路由芯片适用于1200M无线路由器、中继器和AC控制器。在全面掌握Wi-Fi 5的同时,矽昌预计将于明年投片首颗Wi-Fi 6路由器芯片。

据矽昌通信创始人李兴仁博士称,Wi-Fi路由芯片的技术开发难度特别大,因为不单单是数字模块,还有模拟部分和RF模块。他举了一个兼容性测试的例子,足以体会到无线通信的麻烦。由于路由器产品最终是面向全球市场的,包括非洲等智能手机和通信网络不是很先进的地区。各种品牌和型号的智能手机都要测试是否能够正常联网,他们先后租借了差不多1500个型号的手机来测试,甚至包括10年前的型号。

Wi-Fi 6路由器市场预测

IDC发布的《中国WLAN市场跟踪报告》显示,2020年中国WLAN市场总体规模达到8.7亿美元,其中Wi-Fi 6占总体WLAN市场31.2%,规模达2.7亿美元。IDC预测,2021年Wi-Fi 6将继续扩大市场份额,中国市场将接近4.7亿美元的市场规模。

2020年可以说是Wi-Fi 6路由器的元年,短短一年消费级路由器Wi-Fi 6产品已然占到14.7%的市场份额。IDC预测,2021年消费级路由器Wi-Fi 6产品将继续扩大市场份额,在中国市场将达到近8.5亿美元的市场规模。

在2021年第一季度中国无线路由器市场用户关注度调查中,Wi-Fi 6已经占到51%的比例。在用户最为关注的TOP 10机型中,华为路由AX3 Pro占据榜首,成为2021年第一季度最热的无线路由器单品。此外,TP-LINK产品有2款上榜,荣耀、腾达、华硕、H3C各有一款产品上榜。

据市场调研机构Mordor的无线路由器市场报告统计,2020年全球无线路由器市场规模为105.72亿美元。从2021至2026年,预计年复合增长率为8.4%,到2026年将达到170.85亿美元,其中规模最大的北美市场,而增长最快的是亚太区市场,而领先的无线路由器品牌包括D-Link、ASUS、华为、Netgear和小米等。

Wi-Fi 6路由器芯片的技术、开发和竞争

Wi-Fi 6与5G相辅相成,5G芯片厂商对Wi-Fi 6同样重视,下表对比了Wi-Fi 6与5G在技术、用户体验和商用方面的优缺点。

相比传统Wi-Fi标准,Wi-Fi 6增强了如下功能特性。

  • 采用 TWT 节能机制以降低设备功耗

传统上,连接到 Wi-Fi 接入点的设备在处于省电模式时,需要频繁地唤醒(大约每 100 到 300 毫秒唤醒一次)以打开 radio 并检查接入点是否有任何要传送到设备的数据包。通常,这种做法会导致平均功耗增加,即使在较长时间内没有传入数据的情况下也是如此。然而,802.11ax 协议增加了一个称为目标唤醒时间(TWT)的功能。通过该功能,设备可以指定确切何时唤醒以接收数据以及多久唤醒一次。通过这种方式,设备可以延长处于睡眠模式的时间(此时可以保持 radio 处于关闭状态)。此外,由于设备之间的网络连接争用问题有所缓解,因此设备的频谱利用率也有提升。这一新增的TWT 功能可使 Wi-Fi 设备始终保持与接入点(即互联网)的连接,但同时显著降低功耗,因此可以用电池供电运行几年。

  • 采用 OFDMA 技术以减少数据传输延迟

正交频分多址(OFDMA)技术允许将一个信道分成多个子载波,并分别分配给不同用户。这有助于同时传输多个数据包,从而提高频谱利用率。OFDMA 在下行链路模式(此时,接入点可以在单次传输中向多个客户端传送数据)和上行链路模式(此时,多个客户端可使用由接入点控制分配的资源,在同一时间传送数据)下均可发挥作用。此功能大大有助于减少延迟,特别是对于一些数据速率较低的旧客户端,这些客户端需要很长时间才能将数据传递到接入点时。

  • 采用 MU-MIMO 技术以提高接入性能

多用户多输入多输出(MU-MIMO)是 802.11ax 特性的重要扩展,可以提高网络的整体性能。该技术可以空间分离同一接入点中的不同设备,从而创建独立的定向波束。因此,接入点可以同时向多个设备发送数据,称为下行链路 MU-MIMO。

Wi-Fi路由器SoC芯片的设计难点在于系统性能、射频连接稳定性,以及尺寸和功耗。首先,路由器芯片组的CPU需要采用性能优异的微处理器,一般采用Arm和MIPS内核架构。例如,高通最高性能的Networking Pro 1610平台采用四核Arm Cortex-A53处理器,主频高达2.2GHz,采用14nm工艺生产。此外,Wi-Fi芯片软件系统都是基于RTOS开发的,在标准TCP/IP协议下都有一套自己的实现方式。这就要求企业在硬件设计能力之外,必须有较强的软件系统设计能力,提供性能稳定的系统、系列的API和完整的SDK,以方便客户在此基础之上开发产品。

其次,SoC需要得到Wi-Fi联盟认证,而且要后向兼容所有的Wi-Fi标准协议。同样以高通Networking Pro 1610平台为例,它需要支持这些Wi-Fi标准:Wi-Fi 6E, Wi-Fi 6, 802.11ac wave 2, 802.11a/b/g, 802.11n。所支持的Wi-Fi频段包括2.4 GHz, 5 GHz, 6 GHz。所采用的Wi-Fi无线连接技术包括4K QAM, Advanced QoS, MU-MIMO, OFDMA, Uplink scheduling, TxBF, 以及Qualcomm Wi-Fi SON。此外,射频大部分都是模拟电路,对开发工程师的技术水平要求非常高,电路中的电压电流只要出现少许偏差,Wi-Fi就可能出现连接不稳定的情况。

第三,无论终端设备还是网络系统设备,客户的要求都是尺寸更小和功耗更低。Wi-Fi路由器SoC在单个芯片上集成了越来越多的外设接口、模拟功能模块,以及片上存储器。为了赢得客户和市场,Wi-Fi芯片厂商必须在性能、尺寸、功耗和成本做好优化平衡,这为工程师带来了更大的设计挑战。

主要Wi-Fi 6路由器芯片性能对比

目前全球五大5G基带芯片开发商中,除了展锐还未正式发布Wi-Fi 6路由器芯片之外,其它公司都已经发布或开始规模商用。而Wi-Fi 6布局的背后,也代表着这些芯片巨头们在5G和AIoT时代的竞争力。下面我们简要对比一下高通、博通和华为的Wi-Fi 6路由器芯片的性能优缺点。

已经上市的博通平台Wi-Fi 6路由器CPU主要有4款。

其中基于Cortex-A53架构的BCM4908和BCM4906主打中高端市场,老的Cortex-A7架构的BCM6755和BCM6750自带WLAN芯片,主打低端市场。A53架构同频性能要比A7架构高30%。

在基于博通方案的Wi-Fi 6路由器厂商中,华硕的产品线是最丰富的,目前主要型号、处理器及其它配置列表如下。

高通在2017年推出端到端的802.11ax产品组合,其中包括用于网络基础设施的IPQ 8074 SoC、用于客户端设备的QCA 6290解决方案,从而成为第一家宣布支持802.11ax的端到端商业解决方案的公司。经过3年多的发展,高通已经成为Wi-Fi 6芯片市场的领跑者。采用高通方案的Wi-Fi 6路由器性能强劲、信号稳定且发热小,是最省心的选择。

高通的Wi-Fi 6路由器芯片方案有一个系列,最高端的平台是Networking Pro 1600,支持高达16个空间流;后面依次是Pro 1200、Pro 800、Pro 600和Pro 400,分别最多带12、8、6和4个空间流。除了空间流外,高通各级Wi-Fi 6芯片方案的CPU性能是靠内核频率拉开的,内核数量和架构都保持一致。

采用高通方案的Wi-Fi 6路由器品牌和型号如下。

高通和博通Wi-Fi 6路由器方案对比如下。

高通方案的优势:

  • 高通14nm制程 vs 博通28nm制程,同频发热比后者小很多,有利于稳定性和持续高性能;
  • 高通IPQ807x CPU最高四核@2.2GHz,大幅领先博通的四核@1.8Ghz;
  • IPQ8074原生带5GbE的MAC,BCM4908只有2.5GbE的MAC;
  • 高通全线支持Qualcomm® Wi-Fi SON技术,无缝无缝漫游效果最好;
  • 160Mhz频宽的信道由两个80Mhz组成,对AC设备兼容好。

博通方案的优势:

  • 博通单支持单空间流160Mhz信道,同MIMO数量5G无线吞吐速率是高通的两倍;
  • 只有博通方案才能达成AX11000,这也是目前Wi-Fi 6的完全体;
  • 同规格博通方案比高通方案价格低很多。

除了高通和博通外,华为海思、联发科和英特尔都有商用的Wi-Fi路由器芯片方案,采用这些芯片厂商方案的部分路由器如下表。

其中华为AX3/AX3 Pro采用海思的凌霄650系列家庭网络Wi-Fi 6解决方案。AX3 Pro用的是A53架构的凌霄四核处理器,1.4GHz频率下算力达到12880DMIPS,可以跑200M-500M外网带宽。无线芯片用的是凌霄650 Hi1152,支持160Mhz频宽的5G信号,能带3组天线。

Wi-Fi 6技术及芯片研发调研分析报告之一:无线通信中射频和基带芯片开发及制造工艺

Wi-Fi 6技术及芯片研发调研分析报告之二:Wi-Fi和Wi-Fi 6/6E技术发展、应用及市场

责编:Steve
本文为EET电子工程专辑原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
阅读全文,请先
您可能感兴趣
脑机接口技术不仅限于医疗应用,还有很大的想象空间。比如,可以想象一下:未来,我们可以用意念控制屏幕上鼠标的移动、文字的输入;通过自己的意念,就可以自由熟练驾驶汽车;不需要语言或动作,仅通过无线信号的传输,就能与外国人交换想法……
“音频的发展一直在变化,1877年爱迪生发明留声机,20世纪60年代出现卡带机,1982年索尼公司推出CD机,2001年苹果公司推出iPod……从1877年到2001年,在这上百余年时间里,音频产品的发展主要围绕不同存储介质,以及模拟音频到数字音频的转换。”
Wi-Fi 6E是Wi-Fi标准家簇中令人兴奋的新成员。丰富的带宽和超高速率可为用户提供更高的性能和各类新应用。然而,该标准也带来了新的挑战,这主要是因为该标准使用了已被包括运营商的许多其他各类设备正在使用的6GHz频段。为避免干扰,这就需要通过诸多新的符合性测试。
在半导体这一片不再是“蓝海市场”里,一些企业如大海中的浪花,刚刚还在风口浪尖,一下就再也寻不见。诺领科技不是倒下的第一家,也不会是最后一家。
自2021年第三季度以来,消费电子产品出货量整体下滑,TWS 仍然是唯一增长的类别,推动全球智能个人音频市场整体增长4%。
欧洲几乎没有先进节点芯片的制造能力。因此,欧洲建立先进半导体工艺的工厂大概率只能通过与英特尔、三星和台积电等行业领先者合作来完成,但在欧洲投建工厂的预计只有英特尔,以及欧洲本土半导体厂商。
由于采用性能相对强大的M1处理器和mini-LED屏幕以及更多的创新,新款iPad Pro 2021已经成为消费者心目中最受欢迎。然而,iPad 2却已经在全球范围内被列入“复古和过时”的名单中。
目前来看,折叠屏新机作为一种新的生产力工具,逐渐成为高端/平板的一种趋势,有报料称三星的Galaxy Z Fold 3发布时间或为7月,并且会引入新手势操控。

OPPO K10x搭载5000mAh大容量电池与67W超级闪充,一次充电可带来1.3天的续航使用,同时,OPPO 67W超级闪充方案,33分钟即可从1%充到80%。搭载120Hz LCD高刷屏和高通骁龙695 5G移动平台,采用金刚石智冷散热系统,4种不同的散热材料搭配4颗温度传感器,在手机散热的同时,实时感知手机温度并进行智能控温,大幅提升手机温控效果。
海洋光学(Ocean Insight)与等离子蚀刻技术的领先创新者合作,探索适用于检测关键晶圆蚀刻终点的全光谱等离子监测解决方案。

点此查看:2022年PCB行业创新分享会通知广告分割线近日,在相关政府网站上显示,江西省江铜铜箔科技股份有限公司(以下简称:江铜铜箔)通过IPO辅导验收。9月3日,中信证券发布了《关于江西省江铜铜箔科
随着HDI板市场的迅速发展,电子产品的微型化,高集成化程度越来越高。HDI孔从简单的盲埋孔逐渐发展到多阶叠孔,电镀填孔起到重要作用。01电镀填孔的优势➤ 改善电气性能,有助于高频线路板设计,提高连接可
点此查看:2022年PCB行业创新分享会通知广告分割线拼搏三季度,江西九江经开区积极统筹疫情防控和经济社会发展,全力推进重点项目建设,以奋进姿态迎接党的二十大胜利召开。金秋时节,仁创艺电子项目现场一派
9月15日晚,广汽埃安旗下的超跑车型 Hyper SSR 正式发布,该车型号称是“中国第一超跑”,零百加速仅需1.9秒。值得一提的是,该车将搭载900V SiC电驱。据“行家说三代半”此前报道,7月1
点击蓝字关注我们3D集成电路技术的发展始于多年前,远早于摩尔定律效益放缓成为讨论话题之前。该技术最初用于堆叠功能块,功能块之间具有高带宽总线。内存厂商和其他IDM在早期通常会利用这项技术。由于该技术本
点此查看:2022年PCB行业创新分享会通知广告分割线近日,奥特斯与重庆康仕德建设工程有限公司再次就环保项目达成合作。经过益科德(上海)有限公司为期三天的进场培训后,康仕德环保建设团队正式进入重庆奥特
“进入9月,受疫情和全球经济持续低迷的影响,全球智能手机市场需求依旧疲软,消费者换机欲望下降,平均换机周期延长,尽管在旺季效应的带动下,终端品牌的整机库存在逐渐消耗,但在中低端产品项目上,品牌厂商的备
做一个小项目 - 用小脚丫FPGA来测光,体会如何用全数字器件测量模拟信号。测量环境光的变化最简单、便宜的器件就是LDR,也称之为光敏电阻,适用于检测环境光的强度和环境的亮度。由于它体积小巧、便宜,易
互联网时代给用户带来了极大地便利,但也让个人隐私信息无处躲藏。当你打开电商购物平台,APP的精准推荐总是让人感到不安;当你打开搜索平台,跳出的智能搜索清晰记录着你的浏览行为;打开娱乐软件,推荐算法则让
免责声明:内容如有侵权,请联系本部删除!(手机微信同号15800497114)来源:金港潮今天上午,默克半导体一体化基地在张家港保税区正式开工奠基。江苏省副省长方伟,省政府副秘书长黄澜,省商务厅厅长陈