在物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的持續(xù)刺激下，2015年國(guó)內(nèi)應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的WiFi芯片迎來(lái)了第一次“爆發(fā)式”增長(zhǎng)。據(jù)《智慧產(chǎn)品圈》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2014年物聯(lián)網(wǎng)WiFi芯片出貨量情況并不樂(lè)觀，僅有1000萬(wàn)顆左右，到2015年時(shí)，WiFi芯片基本成為許多智能硬件產(chǎn)品的標(biāo)配，總出貨量突破3000萬(wàn)顆，并且伴隨著智能硬件的起量，預(yù)計(jì)2016年出貨量將進(jìn)一步提升到1億顆。
因此，《智慧產(chǎn)品圈》記者走訪了眾多WiFi芯片原廠和方案商，從解決方案、核心技術(shù)、未來(lái)趨勢(shì)三個(gè)方面，分析WiFi芯片的演變發(fā)展，以及探索其起量背后的原因。
從多芯片到單芯片發(fā)展，國(guó)內(nèi)外WiFi芯片廠家的博弈
實(shí)際上，在手機(jī)、平板等產(chǎn)品中，獨(dú)立WiFi芯片只有連接和傳輸信號(hào)的作用，信號(hào)處理和傳輸協(xié)議TCP/IP必須放置在性能強(qiáng)大的AP端，才能形成完整的通信架構(gòu)。然而，物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的大量智能硬件，如水壺、電飯煲、燈具、豆?jié){機(jī)等產(chǎn)品，原本就沒(méi)有強(qiáng)大的AP，所以獨(dú)立WiFi芯片當(dāng)然是“然并卵”了。
于是，這種需求首先催生出了一批整體方案解決公司，如慶科、漢楓、博聯(lián)、有人科技等企業(yè)，都是以單芯片WiFi外掛MCU，再將通信協(xié)議TCP/IP寫(xiě)入MCU的方式，給傳統(tǒng)企業(yè)智能化升級(jí)提供服務(wù)。“在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，單芯片WiFi外掛MCU的方案，幾乎統(tǒng)治了物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線連接市場(chǎng)。不過(guò)，由于這種方案成本高，而傳統(tǒng)家電行業(yè)的生產(chǎn)成本控制幾乎到了極致，若加入WiFi方案，就會(huì)造成額外的負(fù)擔(dān)，并不利于物聯(lián)網(wǎng)的普及。”安信可CEO趙同陽(yáng)說(shuō)道。
因此，在物聯(lián)網(wǎng)龐大需求的驅(qū)動(dòng)下，國(guó)際芯片設(shè)計(jì)大廠開(kāi)始將MCU與WiFi集成在一起，減少芯片面積，同時(shí)降低芯片方案價(jià)格（現(xiàn)在模塊價(jià)格9元左右）。最典型的代表，如高通atheros4004、TI的CC3200、Realtek8711等。另一方面，國(guó)內(nèi)的芯片設(shè)計(jì)企業(yè)又怎甘落后，MTK推出MT7681、南方硅谷6060、樂(lè)鑫8266等芯片，處理性能并不比國(guó)際大廠芯片差，并且價(jià)格更具優(yōu)勢(shì)，服務(wù)也更全面，實(shí)現(xiàn)快速的推向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用市場(chǎng)。
可以預(yù)見(jiàn)，在如此多芯片設(shè)計(jì)廠家進(jìn)入的情況下，2016年的WiFi芯片市場(chǎng)將會(huì)變得更加“熱鬧”，大廠之間的博弈和競(jìng)爭(zhēng)會(huì)空前激烈，同時(shí)也會(huì)吸引更多的芯片廠家持續(xù)跟進(jìn)。
WiFi芯片核心技術(shù)三要素：系統(tǒng)、功耗、射頻
眾多芯片設(shè)計(jì)企業(yè)的加入，豐富了市面上的WiFi芯片種類，同時(shí)也讓市場(chǎng)一定程度上“良莠不齊”，所以客戶應(yīng)該如何選擇合適的芯片呢？“WiFi芯片的設(shè)計(jì)難點(diǎn)，同樣也是衡量WiFi芯片好壞的關(guān)鍵因素，是在于系統(tǒng)穩(wěn)定且易于開(kāi)發(fā)、芯片功耗低、射頻連接性能穩(wěn)定這三個(gè)方面。”聯(lián)盛德市場(chǎng)總監(jiān)李少輝告訴《智慧產(chǎn)品圈》記者。
“每個(gè)公司的WiFi芯片軟件系統(tǒng)都是基于RTOS進(jìn)行開(kāi)發(fā)，在標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議下都有一套自己的實(shí)現(xiàn)方式。這也就要求企業(yè)在硬件設(shè)計(jì)能力之外，必須有較強(qiáng)的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，提供性能穩(wěn)定的系統(tǒng)、系列的API和完整封裝的SDK，以方便客戶在此基礎(chǔ)之上開(kāi)發(fā)產(chǎn)品。射頻大部分都是模擬電路，首先對(duì)工程師的技術(shù)要求就非常高，電路中的電壓電流只要出現(xiàn)少許偏差，WiFi就可能出現(xiàn)連接不穩(wěn)定的情況，其次考慮到復(fù)雜的環(huán)境因素，對(duì)芯片靈敏度和接受/發(fā)射功率也有很高的要求。”高通區(qū)域銷售經(jīng)理郎良說(shuō)道。
在大部分的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，例如：無(wú)人機(jī)、機(jī)器人、WiFi音箱等，都對(duì)整機(jī)功耗有較高的要求。郎良繼續(xù)說(shuō)道：“家電設(shè)備對(duì)功耗的要求很高，尤其是出口時(shí)，對(duì)整機(jī)功耗要求非常嚴(yán)格，而設(shè)備本身能降低的功耗幾乎做到極致，所以WiFi芯片的功耗不能成為額外的負(fù)擔(dān)。高通的Atheros4004采用了三種低功耗技術(shù)。
其一是協(xié)議優(yōu)化+固件設(shè)計(jì)，讓芯片有四種工作模式，避免一直處于滿負(fù)荷狀態(tài)。例如：正常工作狀態(tài)下，電流300mA；淺睡眠狀態(tài)下，電流130uA，喚醒2ms；深度睡眠狀態(tài)下，電流10uA，喚醒35mA；幾乎關(guān)閉狀態(tài)下，電流5uA，喚醒40ms。
其二是根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景，自動(dòng)降低WiFi芯片發(fā)送/接受dB數(shù)值，例如：家電的位置一般都是固定的，可以根據(jù)家電與路由器的距離，自動(dòng)調(diào)節(jié)dB數(shù)值，而不是滿負(fù)荷的18dB狀態(tài)。
其三是芯片監(jiān)聽(tīng)和喚醒功能，用戶可以根據(jù)需求，設(shè)置監(jiān)聽(tīng)的時(shí)間間隔。另外，設(shè)備本身也可以由WiFi芯片來(lái)喚醒，其余時(shí)間都處于休眠狀態(tài)，從而進(jìn)一步降低芯片功耗。”
最后，WiFi芯片中的IP架構(gòu)同樣重要，ARM的cortex系列是使用普遍的架構(gòu)，Telica的使用頻率僅次于ARM，功耗和工作效率比ARM表現(xiàn)優(yōu)秀，MIPS架構(gòu)執(zhí)行效率高，主要應(yīng)用于路由器的網(wǎng)通市場(chǎng)。總之，對(duì)于大部分的小家電而言，例如：水壺、燈、插座等，M0系列的性能已經(jīng)完全可以滿足，而對(duì)于功能要求復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)合，例如白電、云平臺(tái)對(duì)接、語(yǔ)音識(shí)別等，就需要至少M(fèi)3以上的性能。
WiFi芯片未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)：細(xì)分定制、安全集成、分布式智能
物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的碎片化，導(dǎo)致細(xì)分市場(chǎng)的應(yīng)用存在較大的差異化，WiFi芯片客制化的需求也許就會(huì)越加明顯。例如：全志在CES上推出G102芯片，是全球首顆WiFi音箱專用芯片；靈芯微電子也推出GKM910芯片，專門(mén)解決家庭影院的多音箱無(wú)線連接需求。
未來(lái)，WiFi模塊將會(huì)承擔(dān)越來(lái)越多的工作，與云平臺(tái)、語(yǔ)音控制進(jìn)行深度合作就是發(fā)展方向之一，實(shí)現(xiàn)分布式的智能化需求。例如：江波龍科技與IBM的SuperVessel合作打造的“物空”云數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)；思必馳與聯(lián)盛德合作，將語(yǔ)音控制模塊嵌入到WiFi芯片內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)傳輸和本地智能化。
與此同時(shí)，WiFi芯片的安全隱患也會(huì)日益突出，所以加密算法硬化也是WiFi芯片的發(fā)展趨勢(shì)。因?yàn)楝F(xiàn)階段市面上大部分的WiFi芯片還是使用軟加密，或者外掛一顆加密芯片的方式。例如：高通的Atheros4004就是軟件加密，而下一代芯片Atheros4010將采用硬件加密方式。