千万量级WiFi模块背后的芯片企业与核心技术| 智慧产品圈

2015年应用于物联网的WiFi芯片已经有每个月300-400万的出货量，预计2016年出货量将突破1亿颗。起量背后的原因是什么？演变过程是怎么样的呢？

在物联网市场的持续刺激下，2015年国内应用于物联网的WiFi芯片迎来了第一次“爆发式”增长。据《智慧产品圈》统计数据显示，2014年物联网WiFi芯片出货量情况并不乐观，仅有1000万颗左右，到2015年时，WiFi芯片基本成为许多智能硬件产品的标配，总出货量突破3000万颗，并且伴随着智能硬件的起量，预计2016年出货量将进一步提升到1亿颗。

因此，《智慧产品圈》记者走访了众多WiFi芯片原厂和方案商，从解决方案、核心技术、未来趋势三个方面，分析WiFi芯片的演变发展，以及探索其起量背后的原因。

从多芯片到单芯片发展，国内外WiFi芯片厂家的博弈

实际上，在手机、平板等产品中，独立WiFi芯片只有连接和传输信号的作用，信号处理和传输协议TCP/IP必须放置在性能强大的AP端，才能形成完整的通信架构。然而，物联网领域的大量智能硬件，如水壶、电饭煲、灯具、豆浆机等产品，原本就没有强大的AP，所以独立WiFi芯片当然是“然并卵”了。

于是，这种需求首先催生出了一批整体方案解决公司，如庆科、汉枫、博联、有人科技等企业，都是以单芯片WiFi外挂MCU，再将通信协议TCP/IP写入MCU的方式，给传统企业智能化升级提供服务。“在相当长的一段时间内，单芯片WiFi外挂MCU的方案，几乎统治了物联网的无线连接市场。不过，由于这种方案成本高，而传统家电行业的生产成本控制几乎到了极致，若加入WiFi方案，就会造成额外的负担，并不利于物联网的普及。”安信可CEO赵同阳说道。

因此，在物联网庞大需求的驱动下，国际芯片设计大厂开始将MCU与WiFi集成在一起，减少芯片面积，同时降低芯片方案价格（现在模块价格9元左右）。最典型的代表，如高通atheros4004、TI的CC3200、Realtek8711等。另一方面，国内的芯片设计企业又怎甘落后，MTK推出MT7681、南方硅谷6060、乐鑫8266等芯片，处理性能并不比国际大厂芯片差，并且价格更具优势，服务也更全面，实现快速的推向物联网应用市场。

可以预见，在如此多芯片设计厂家进入的情况下，2016年的WiFi芯片市场将会变得更加“热闹”，大厂之间的博弈和竞争会空前激烈，同时也会吸引更多的芯片厂家持续跟进。

WiFi芯片核心技术三要素：系统、功耗、射频

众多芯片设计企业的加入，丰富了市面上的WiFi芯片种类，同时也让市场一定程度上“良莠不齐”，所以客户应该如何选择合适的芯片呢？“WiFi芯片的设计难点，同样也是衡量WiFi芯片好坏的关键因素，是在于系统稳定且易于开发、芯片功耗低、射频连接性能稳定这三个方面。”联盛德市场总监李少辉告诉《智慧产品圈》记者。

“每个公司的WiFi芯片软件系统都是基于RTOS进行开发，在标准的TCP/IP协议下都有一套自己的实现方式。这也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和完整封装的SDK，以方便客户在此基础之上开发产品。射频大部分都是模拟电路，首先对工程师的技术要求就非常高，电路中的电压电流只要出现少许偏差，WiFi就可能出现连接不稳定的情况，其次考虑到复杂的环境因素，对芯片灵敏度和接受/发射功率也有很高的要求。”高通区域销售经理郎良说道。

在大部分的物联网应用中，例如：无人机、机器人、WiFi音箱等，都对整机功耗有较高的要求。郎良继续说道：“家电设备对功耗的要求很高，尤其是出口时，对整机功耗要求非常严格，而设备本身能降低的功耗几乎做到极致，所以WiFi芯片的功耗不能成为额外的负担。高通的Atheros4004采用了三种低功耗技术。

其一是协议优化+固件设计，让芯片有四种工作模式，避免一直处于满负荷状态。例如：正常工作状态下，电流300mA；浅睡眠状态下，电流130uA，唤醒2ms；深度睡眠状态下，电流10uA，唤醒35mA；几乎关闭状态下，电流5uA，唤醒40ms。

其二是根据物联网的应用场景，自动降低WiFi芯片发送/接受dB数值，例如：家电的位置一般都是固定的，可以根据家电与路由器的距离，自动调节dB数值，而不是满负荷的18dB状态。

其三是芯片监听和唤醒功能，用户可以根据需求，设置监听的时间间隔。另外，设备本身也可以由WiFi芯片来唤醒，其余时间都处于休眠状态，从而进一步降低芯片功耗。”

最后，WiFi芯片中的IP架构同样重要，ARM的cortex系列是使用普遍的架构，Telica的使用频率仅次于ARM，功耗和工作效率比ARM表现优秀，MIPS架构执行效率高，主要应用于路由器的网通市场。总之，对于大部分的小家电而言，例如：水壶、灯、插座等，M0系列的性能已经完全可以满足，而对于功能要求复杂的应用场合，例如白电、云平台对接、语音识别等，就需要至少M3以上的性能。

WiFi芯片未来的发展趋势：细分定制、安全集成、分布式智能

物联网市场的碎片化，导致细分市场的应用存在较大的差异化，WiFi芯片客制化的需求也许就会越加明显。例如：全志在CES上推出G102芯片，是全球首颗WiFi音箱专用芯片；灵芯微电子也推出GKM910芯片，专门解决家庭影院的多音箱无线连接需求。

未来，WiFi模块将会承担越来越多的工作，与云平台、语音控制进行深度合作就是发展方向之一，实现分布式的智能化需求。例如：江波龙科技与IBM的Super Vessel合作打造的“物空”云数据服务系统；思必驰与联盛德合作，将语音控制模块嵌入到WiFi芯片内部，实现传输和本地智能化。

与此同时，WiFi芯片的安全隐患也会日益突出，所以加密算法硬化也是WiFi芯片的发展趋势。因为现阶段市面上大部分的WiFi芯片还是使用软加密，或者外挂一颗加密芯片的方式。例如：高通的Atheros4004就是软件加密，而下一代芯片Atheros4010将采用硬件加密方式。

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