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春藤無線連接芯片的成功代表著國產芯片的設計和系統(tǒng)管理能力更上一層樓，更重要的是展現了國產芯片不是只會做減法，而是通過做加法不斷往高端走的決心。
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在移動智能終端（手機、平板、PC）以及物聯(lián)網、車聯(lián)網、AI邊緣計算等應用市場，“計算、感知、連接”是至關重要的三大技術節(jié)點，也是各大半導體公司互相角逐的戰(zhàn)場。
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無線連接芯片為何如此重要？盤點Wi-Fi / 藍牙主流芯片玩家
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在以前，無線連接一般是采用單顆的Wi-Fi芯片或藍牙芯片，為了滿足手機等設備對于復雜應用、功耗和體積的需求，半導體廠商開始逐漸提高集成度。
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從Wi-Fi、藍牙雙模的combo芯片，到逐漸增加到Wi-Fi、藍牙、RF、GNSS甚至Zigbee，Thread、NFC等不同的網絡連接協(xié)議。隨著手機等移動便攜設備對產品體積、設計需求的不斷提升，以往分立的器件逐漸集成化是大勢所趨。對于客戶來說，單芯片集成度越高越省心。今天的無線連接芯片集成度已經越來越高，同時設計難度越來越復雜。
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要做高集成度的無線連接芯片，首先是要具備Wi-Fi和藍牙的芯片設計能力。雖然全球具備Wi-Fi和藍牙設計能力的玩家看起來不少，但要滿足目前主流市場需求，又具有較高可靠性和性價比的廠商其實可選項并不多。
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市面上主流的Wi-Fi 芯片供應商（制表：芯扒客）
（建議制表里加上海思）
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據了解，目前市面上主流的三類Wi-Fi技術，802.11n和11ac是比較成熟的技術。其中11ac是主流，而11ax則是未來的新趨勢。在2015年，市場上高端手機和物聯(lián)網設備都是以11ac為主，比如蘋果，華為，三星等手機, 華碩等高端Wi-Fi路由器。11ac的出現導致采用11n的產品售價無法超過500元。
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從上圖可以看到，2015年11n技術芯片遭遇第一拐點，市場壓縮低于1/2。2016年壓縮至1/3，更為艱巨的是到2018年將會遇到第二個拐點，2015-2018年11ac產品爆發(fā)性增長，超過80%都是11ac產品。
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從上表可看出，能夠同時支持802.11a/b/g/n/ac的廠商不少，包括紫光展銳、海思、博通、Celeno、intel、Marvell、聯(lián)發(fā)科、高通、Quantenna、Realtek、STMicro、東芝、聯(lián)發(fā)科。
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能支持上述Wi-Fi標準的同時，又能擁有藍牙5技術的廠商就更少了。ABI Research調研機構高級分析師Ryan Martin指出，預計至2021年，全球聯(lián)網設備安裝將達到480億，且這其中近三分之一將采用藍牙技術。ABI Research預計2021年藍牙IC出貨量將達到100億顆。
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目前主流的藍牙玩家有紫光展銳、高通、聯(lián)發(fā)科、Nordic、Skyworks、TI、Dialog、ST、ADI、Microchip、博通、Marvell、Cypress等。
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除了上述幾家國外芯片公司，中國也有不少藍牙芯片廠商，包括臺灣創(chuàng)杰（被微芯收購）、珠海炬芯、北京昆天科、安凱微、臺灣絡達、上海山景、珠海杰理、上海博通、上海巨微、上海泰凌微。不過能支持藍牙5量產的也不多，目前僅紫光展銳、聯(lián)發(fā)科、安凱微電子都可以提供。
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前面提到了，無線連接芯片的設計難度越來越復雜，主要是指射頻器件增加會產生各種干擾，比如EMC的問題，這非?？简炘O計公司的經驗和項目管理能力。此外，越來越多的物聯(lián)網設備對于多種網絡連接需求加強，必然也促使無線連接芯片的普及推廣。
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這也是高通、聯(lián)發(fā)科、紫光展銳這樣的主芯片廠商大力自研或投資并購周邊器件廠商的原因。其中高通并購了Atheros和CSR，聯(lián)發(fā)科并購了Ralink和絡達，而展訊和銳迪科合并成了紫光展銳。
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2011年，高通發(fā)布了Combo芯片WCN3660，支持Wi-Fi、藍牙? 和FM廣播功能所需的電路板面積最高壓縮達50%。聯(lián)發(fā)科則在2017年發(fā)布了MT7622，支持4x4802.11n及藍牙5 。
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紫光展銳發(fā)布的春藤無線連接產品系列，是目前國內公開市場唯一一款集成了2 x 2 802.11ac 、 藍牙5、GNSS 五模三頻、FM 的四合一芯片。
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春藤無線連接芯片的設計難度有多高？對國產芯片有何標志性意義？
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在以往，無線連接芯片的玩家主要集中在少數國外IC設計巨頭手中，如高通、博通、Marvell等公司。特別是難度最高的多標準無線連接芯片（無線連接超大型集成電路整合型系統(tǒng)單芯片）更是領先國內本土企業(yè)5~6年的技術水平，約3~4個技術和產品世代。
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類似于春藤系列的四合一芯片對于國產芯片商是一個巨大挑戰(zhàn)，它的開發(fā)成功對于整個中國集成電路產業(yè)具有劃時代的意義。相比以往國內芯片廠商主要開發(fā)單芯片為主，四合一芯片需要擁有自己的IP算法，因為涉及到多技術的整合，項目流程非常復雜。從最初的市場分析、芯片設計到產品設計開發(fā)以及量產都有很高的要求，需要整合多個部門。
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據了解，紫光展銳的春藤無線連接項目共跨越內部8個公司級部門，同時對接多個外部客戶，協(xié)調幾十個供應商。它的開發(fā)難度相比單純一個芯片開發(fā)難度呈指數級上升，一旦有一個環(huán)節(jié)出了問題，就需要多環(huán)節(jié)進行迭代更新。也正因為如此復雜的項目管理難度，春藤無線連接項目也獲得了2018 PMI（中國）項目管理大獎。
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不久前筆者在高通代理商Arrow的網站查到，類似于WCN3660B這樣的Combo芯片目前可能受到出口管制。在《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》中，下一代網絡技術及相關的芯片、設備被確定成為中國新一代信息技術的發(fā)展重點。尤其是WCN（WirelessConnectivity Network）無線網絡連接芯片是其中至關重要、不可缺少的一個環(huán)節(jié)。
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在中美貿易戰(zhàn)的大背景下，無線連接芯片很有可能受制于人。這個時候國產芯片的替代機會就來了，更有機會進行國產化替代。春藤系列的發(fā)布也有助于大幅度降低產品的研發(fā)生產成本。
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以Wi-Fi模塊為例，2014年之前Wi-Fi模塊方案價格超過40元，、高通和TI的Wi-Fi芯片發(fā)布后將模塊成本拉到30元左右。此后聯(lián)發(fā)科推出MT7681將Wi-Fi方案拉到20元左右。到了2016年，包括樂鑫、南方硅谷、新岸線、Realtek、聯(lián)盛德等本土廠商相繼推出Wi-Fi SOC芯片，將Wi-Fi模塊價格直接拉到了6元左右。也正因為這樣，單Wi-Fi芯片被不少國際大廠看成是不賺錢的業(yè)務，不少選擇轉賣。
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而國內公司除了有成本價格優(yōu)勢，在服務本土化上可以做到更大力度的支持。事實上，除了無線連接芯片，紫光展銳還可以提供交鑰匙的方案，包括基帶、射頻、無線連接芯片、軟硬件解決方案都可以提供，大大節(jié)省了客戶上市量產時間。
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這個2016年啟動的項目屬于超大型的集成電路整合項目。據了解，春藤無線連接的研發(fā)時間總共一年，先后投入了兩億四千萬人民幣和250名來自多個國家，具有不同文化和專業(yè)背景的工程師。其功能包括先進的可配置，高性能及超低功耗架構，符合IEEE 802.11ac標準的Wi-Fi VHT R2 2x2多用戶多發(fā)射多接收(MU-MIMO)，波束成型(Beamforming)，RTT位置定位；符合藍牙5標準，包括長距離傳輸，高功率傳輸，AoD角度定位和自組網；五模三頻GPS/Galileo/Glonass/北斗/北斗三代并行高精度厘米級導航定位系統(tǒng)；低功耗高敏度FM/RDS系統(tǒng)；內置射頻前端元器件，熱敏晶體時鐘，電源管理功能，多核CPU(中央處理器)；創(chuàng)新性的無線共存及LTE(4G)和無線連接系統(tǒng)多天線時分頻分管理機制；支持高階Flip Chip，芯片級CSP封裝等等。
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展望未來，無線連接芯片將進一步升級換代。首先是802.11ax將逐漸在高端旗艦級手機普及，不過現在成本依然過高。除了成本，影響802.11ax普及的重要因素還包括最終標準的確定。據了解，2016年11月的802.11ax Draft1.0和2017年9月的2.0草案未能在IEEE工作組內獲得批準。最終802.11ax的標準可能會在2019年12月實現，所以盡管不少芯片廠商已經宣稱推出802.11ax芯片但大規(guī)模的商用可能要延后6到12個月。
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另外，GNSS定位將逐漸向雙頻、甚至三頻發(fā)展，可以減輕多徑干擾效應，尤其是在建筑物密度高的區(qū)域（如城市峽谷），并提供比單頻設備高得多的精度。ABI Research預計雙頻設備將在短短幾年內主導高端智能手機市場，到2023年，雙頻GNSS IC將占全球GNSS LBS IC總出貨量的36％。當然雙頻及三頻GNSS面臨的主要問題也是成本以及天線設計難度的問題。
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另一方面也創(chuàng)造了很多的首次：比如802.11ac、藍牙5、北斗的研發(fā)都屬于自主研發(fā)，而802.11ac更屬于國內第一顆自主研發(fā)的技術芯片。其功耗和性能指標也完全對標歐美領先標準定義，各項參數領先同業(yè)競品。
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在摩爾定律之下，半導體在發(fā)展過程中會面臨價格下降的趨勢，但在產業(yè)趨于成熟的過程中，一味地降價，甚至通過犧牲自身利益來換取市場，顯然這是非常不理性的。不少國產芯片切入市場靠的是低價低性能，做的往往是減法。至于為什么不做加法，更多的可能是缺乏足夠的設計和整合能力。價格戰(zhàn)雖然是國產芯片的優(yōu)勢，但也往往把行業(yè)拖向無錢可賺的惡性競爭，不少歐美大廠也因為單Wi-Fi芯片利潤太低而選擇了放棄。春藤無線連接芯片的成功代表著國產芯片的設計和系統(tǒng)管理能力更上一層樓，更重要的是展現了國產芯片不是只會做減法，而是通過做加法不斷往高端走的決心。
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紫光展銳作為國產芯片的代表廠商，此前一直選擇的是做成熟市場，一旦產品成熟穩(wěn)定后，迅速搶占市場份額的能力無人能及。春藤無線連接芯片的推出，代表在未來的手機，平板，個人電腦，物聯(lián)網，車聯(lián)網，移動運算，智能家居，人工智能邊緣計算等應用中，具備重要戰(zhàn)略意義的無線連接芯片，打開了一個更廣闊的市場空間。
文章標簽：
芯片設計
