EET电子工程专辑2021-03-09 15:17:45
作者：顾正书
EET电子工程专辑原创 可穿戴设备、智能家居和工业物联网等新兴市场驱动着无线连接技术的发展和普及，同时对无线连接芯片、模组和终端设备的可靠性和安全性也提出了更高的要求。本报告选择四类在中国市场相对普遍的无线连接技术标准(包括蓝牙、WiFi、NB-IoT和LoRa)，分别对每种技术的发展前景及相关的国产芯片设计公司进行简要的介绍，并汇总30家国产无线连接芯片厂商，对每家公司的核心技术、主要产品、应用方案和目标市场逐一分析和展示。 蓝牙BLE带动TWS耳机和定位服务快速增长 根据蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)发布的2020蓝牙市场报告，到2024年蓝牙设备年出货量将达到62亿个，2019-22024期间的年复合增长率(CAGR)为8%。一个明显的趋势是，低功耗蓝牙(BLE)技术正在成为新的市场标准，支持BLE的蓝牙芯片和设备增长最快，增长率高达26%。 若按蓝牙的应用类别划分，主要有音频流设备、数据传输、定位服务，以及Mesh网络等。 音频流应用包括：语音通话、收听音频/音乐、视听设备、智能语音控制。2019-2024年增长率为7%，到2024年出货量将达15.4亿个。其中，增长最快的当数TWS耳机。据Strategy Analytics数据，2020年全球蓝牙耳机总销量超过3亿部，其中真无线立体声(TWS)蓝牙耳机的销量增长了近90%。这一市场存量和渗透率仍然很低，全球只有不到10%的人拥有蓝牙耳机，因此仍有很大的增长空间。 数据传输应用包括：运动健身体征数据测量、医疗保健、输入和控制、物联网等。2019-2024年增长率为13%，到2024年出货量将达15亿个。 定位服务应用包括：物品标签、仓储货物管理、室内定位导航、访问控制等。2019-2024年增长率为32%，到2024年出货量将达5.38亿个。 MESH网络包括：智慧家居、智能建筑和照明、工厂和医院监控系统等。2019-2024年增长率为26%，到2024年出货量将达8.92亿个。 其中增长最快的应用类别是定位服务，2024年出货量将是2020年的4倍。具有测向功能的电池供电蓝牙设备将成为未来5年的市场亮点，可以支持这些功能需求的蓝牙射频芯片将具有巨大的增长空间。位于苏州的初创公司桃芯科技就专注于蓝牙AoX定位技术。 事实上，蓝牙是中国本土芯片设计公司最为集中的技术领域之一。在我们挑选的30家无线连接芯片厂商中，有20家拥有蓝牙或WiFi+蓝牙产品线。TWS耳机市场火爆的最大受益者当数恒玄科技，成立5年就成功实现科创板上市，目前市值超过360亿元。 WiFi 6将在3年内成为主流 Wi-Fi技术每4-5年迭代升级一次，目前的主流是Wi-Fi 5。最新一代的Wi-Fi技术标准是IEEE 802.11ax，2018年发布时Wi-Fi联盟将其更名为Wi-Fi 6。前五代Wi-Fi技术的改进主要集中于带宽提升，而Wi-Fi 6的优化性能体现在支持频段、最大调制节点增多、最大传输速率提升、MU-MIMO、OFDMA、节能等方面。 与5G类似，Wi-Fi 6适用于对高速率、大容量、低延时要求高的应用场景，主要包括：消费类应用，如智能手机、平板电脑、智能家居、智能穿戴设备等智能终端，以及超高清视频和VR/AR等;服务场景，如远程医疗;人群密集场合，如机场、酒店、大型体育场馆等;工业环境，如智慧工厂、智能仓储等。 当前Wi-Fi设备仍然以Wi-Fi 5产品为主，Wi-Fi 6产品有望在2021年进入快速渗透期。根据Dell’Oro公司预测，2019年支持Wi-Fi 6的芯片出货量占总出货量10%，到2023年将达到90%左右，WiFi 6将成为真正的主流。 物联网是Wi-Fi 6的主要驱动力。根据Techno Systems Research数据，全球物联网Wi-Fi芯片2019年出货量约为5亿片，未来几年将保持40%以上高速成长。Wi-Fi MCU主要应用分布于智能家居中的家用电器设备、家庭物联网配件(例如电灯和插座)、工业物联网等。 在我们筛选的30家无线连接芯片厂商中，不但有博通集成和乐鑫科技专注于WiFi领域的上市公司，也有WiFi 6初创公司速通半导体、WiFi路由器芯片开发商矽昌通信，以及亮牛半导体和南方硅谷等国产WiFi芯片厂商。
LPWAN技术和市场仍在摸索中 LPWAN(Low-Power Wide-Area Network)是一种远距离、低功耗、低带宽的无线通信网络。多数 LPWAN 技术可以实现几公里甚至几十公里的网络覆盖，解决物联网产业存在的终端功耗高、海量终端连接、广域覆盖能力不足和成本高等困难，适合大规模部署。 LPWAN并不特指某一种技术标准，而是各种低功耗、广域网技术的组合，他们普遍拥有以下特点： 低功耗：电池寿命可长达 10 年; 远距离：覆盖范围广，可达几十公里，在城市环境中的工作范围通常也超过2km; 低数据速率：占用带宽小，传输的数据量少，通信频次低; 传输时延不敏感：对数据传输实时性要求不高; 低成本：由于规模大要求部署的成本低。 LPWAN可分为两类：一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术，也称为非蜂窝LPWAN;另一类是由3GPP主推基于授权频谱，采用蜂窝通信技术的EC-GSM、LTE Cat.1/0/M1(eMTC)、NB-IoT等，也称为蜂窝LPWAN。在众多LPWAN技术中，NB-IoT与LoRa是目前使用最多，也是争议最多的，常被用来互相比较，但其实他们在技术定位和应用领域都有区别。 目前国内主推NB-IoT，这种基于蜂窝的窄带物联网支持对现有蜂窝基础设施进行软件更新，例如升级现有的 LTE 和 GSM 基站。重复利用现有的 2G 或 3G频谱，可迅速地实现国内和国际的覆盖与部署。NB-IoT的芯片则没什么限制，大家都可以做，目前主要由华为海思、紫光展锐和联发科等企业主导。 LoRa是一个物理层的无线数字通信调制技术，称为扩频连续调频调制技术(Chirp Modulation)，其最大特点是基于Sub-1GHz的免费频段，在同等功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍，达1-20km。 LoRa终端可使用电池供电或其他能量收集的方式供电，电池寿命可达3-10年。同时0.3-50kbps较低的数据速率也延长了电池寿命和增加了网络容量，实现了低功耗和远距离的统一。LoRa信号对建筑的穿透力也很强，应用场景包括智慧农业中的低功耗低成本传感器;工业自动化中的电池设备追踪、状态监控;物流追踪或定位，LoRa在高速移动时通信相对于NB-IoT更稳定。 LoRa在芯片研发和供应方面基本上由Semetch公司控制，LoRa芯片的制造、组装和代理分销是在亚洲地区进行的。此外，Semtech已将其LoRa技术以IP形式授权给欧洲和亚洲的某些半导体公司，其中包括国内的翱捷科技。 目前在LPWAN领域的中国本土芯片设计公司还不多，本报告收录了两家NB-IoT芯片公司，分别是移芯通信和诺领科技;3家LoRa芯片厂商，分别是致远电子、升哲科技和翱捷科技。 China Fabless系列调研报告 Aspencore《电子工程专辑》分析师团队对中国本土的无线连接芯片公司进行了第一手调查和网络汇编整理，从众多厂商中挑选30家，分别从核心技术、主要产品、应用方案和目标市场等多个维度进行了分析。 这是China Fabless系列调研分析报告的一部分，感兴趣的朋友可以查阅其它类别的调研报告，或直接与我们联系。已经发布的调研报告包括： 1.中国IC设计行业30家上市公司综合实力排名 2.30家国产MCU厂商综合实力对比 3.30家国产电源管理芯片和功率半导体厂商调研分析报告 4.30家国产AI芯片厂商调研报告 5.50家中国IC设计初创公司调查统计 6.20家模拟/混合信号芯片厂商调研报告 7.30家国产数字芯片(CPU/FPGA/存储)厂商调研报告 8.40家国产传感器芯片厂商调查统计报告 在即将到来的2021中国IC领袖峰会上，我们将从每个类别中挑选Top 10组成中国IC设计100家(China Fabless 100)排行榜。 无线连接芯片厂商基本信息统计 在下表列出的30无线连接芯片设计公司中，按公司注册地分布划分：上海14家;深圳4家;北京2家;南京3家;珠海和苏州各2家;合肥、广州和杭州各1家。 从无线连接技术类别看，提供蓝牙芯片产品的最多，有20家;WiFi芯片8家;NB-IoT芯片有2家;LoRa芯片有3家。另外，几乎所有的公司都会涉及物联网领域，比如AIoT、智能家居、工业物联网等。
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发表于 2021-3-10 09:17:10
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