无线连接市场趋势
无线连接芯片迭代升级呈现多元化发展,尤其在物联网场景中,万物互联的核心网络通过标准通讯协议将各种设备互联通信,实现数据和控制命令的“隔空”传输。智能物联网的兴起推动数据传输到云端进行处理和控制成为主流,万物从局域网演进到广域网趋势愈发火热。无线连接技术主要分为局域无线通信(如WiFi、蓝牙、ZigBee)和广域无线通信(如LoRa、Sigfox、3G/4G/5G、NB-IoT)两大类别。
蓝牙技术
蓝牙技术从音频传输扩展到低功耗数据传输、室内位置服务和可靠的大规模设备网络等领域。预计2026年全球蓝牙设备年出货量将突破70亿件,2027年达到76亿台,未来五年复合年增长率(CAGR)为9%。
WiFi6市场
WiFi6市场在2023年占据约50%的份额,主导市场扩张的主要因素是互联网用户数量的激增和视频、游戏需求。预计到2036年底,Wi-Fi6市场规模将达到530亿美元,预测期内(2024-2036年)的复合年增长率为15%。截至2024年1月,超过50亿人访问过互联网,约占世界人口的65%。
UWB芯片
UWB芯片具有与蓝牙和WiFi同等市场规模的发展潜力,预计到2030年全球UWB芯片出货量将超过35亿颗,年复合增长率约为18%。在细分市场领域,用于RTLS B2B应用的UWB市场规模将是2018年的11倍以上,同期CAGR将超过21%。
蜂窝/射频/Wi-Fi/蓝牙技术演进
蜂窝网络技术
- 1G:模拟技术,语音信号直接转换成模拟波形传输,存在安全性差、通话质量不高、频谱利用效率低等问题。
- 2G:引入数字通信技术,提高通话质量和安全性,支持短信服务和低速数据传输。
- 3G:提高数据传输速率,支持多媒体服务,如视频通话、高速互联网接入等。
- 4G:提供比以往任何时候都要快的数据传输速度,支持高清视频流媒体、VoIP等宽带应用。
- 5G:进一步提升数据传输速率,降低延迟,增加连接设备的数量,提高网络能效,为万物互联、自动驾驶和远程医疗等前沿领域的发展奠定基础。
射频(RF)技术
射频技术作为无线通信的核心组成部分,其发展历史可以追溯到无线电的早期实验阶段。从马可尼的无线电演示到今天高度集成的无线通信系统,射频技术经历了巨大的变革。射频信号本质是一种高频交流变化的电磁波,拥有较高的频率、较长的波长和较低的能量损耗,可以穿透一些障碍物,并在较远的距离上进行传播。
WiFi技术
WiFi技术起源于1997年,IEEE制定了第一个无线局域网通信标准——802.11,允许设备之间以每秒2Mbps的速度无线传输数据。此后,WiFi技术经历了数次迭代,每一次更新都带来了性能的提升和新功能的加入:
- 802.11b(1999):传输速率达到11Mbps,工作在2.4GHz频段。
- 802.11g(2003):速率达54Mbps,工作在2.4GHz频段。
- 802.11n(2009):引入MIMO技术,最高传输速率可达600Mbps,改善覆盖范围。
- 802.11ac(2013):专注于5GHz频段,最高传输速率可达1.3Gbps,引入更高级别的MIMO技术。
- 802.11ax(Wi-Fi6,2018):引入OFDMA和MU-MIMO技术,支持更多设备同时连接,最高传输速率可达9.6Gbps。
- 802.11be(Wi-Fi7,2023年以后):预计引入更宽的频宽(320MHz),更高级别的QAM(4096-QAM),以及更强大的MIMO技术,理论峰值速度可达46Gbps。
蓝牙技术
蓝牙技术的概念起源于1994年,通过创建一个短距离无线通信的标准来替代设备之间的线缆连接。1998年,蓝牙特别兴趣小组(SIG)成立,致力于蓝牙技术的标准化工作。蓝牙技术经历了多次版本迭代:
- 蓝牙1.0(1999):最大数据传输速率为1Mbps,典型有效距离为10米左右。
- 蓝牙2.1+EDR(2004):最大数据传输速率可达3Mbps,提升了蓝牙设备的性能。
- 蓝牙3.0+HS(2009):理论上可以达到24Mbps的传输速率。
- 蓝牙4.0(2010):引入低能耗(LE)模式,极大降低了蓝牙设备的功耗。
- 蓝牙5.0及后续版本:进一步增强了蓝牙4.0 LE的功能,提高了传输速度和距离,并增强了广播模式的能力,最高传输速率可达48Mbps,有效传输距离增加至近300米。
通信芯片器件产业链分析
各类器件无论是无线电广播、蜂窝基站网络还是WiFi、蓝牙等近场通信,硬件设备器件都需要射频单元和基带来完成底层的信号收发和处理。射频部分主要负责将基带信号调制到高频载波上进行无线传输,并接收来自空中接口的信号解调回基带信号。
射频器件
一个典型的射频器件包括接收通道和发射通道两大部分,每个通道又包含射频前端和信号处理部分。射频前端(RFFE)主要由射频开关、射频低噪声放大器(LNA)、射频功率放大器(PA)、双工器(Duplexer)、射频滤波器(Filter)等五大类器件组成。其关键技术包括调制与解调、频率合成、功率放大、低噪声放大和滤波等。
毫米波雷达
毫米波雷达技术利用波长在1-10毫米范围内的电磁波进行探测,通过向周围空间发射电磁波,碰到物体后接受反射回来的电磁波,然后利用复杂算法还原其感知到的周围物体位置和大小。毫米波雷达可以穿透烟尘、雾气等低视觉感知环境,所以在车载智能驾驶领域,毫米波雷达是成熟技术的首选方案。
北斗及卫星导航芯片
卫星导航系统为现代生活提供了精确定位、导航和授时服务。卫星导航芯片是实现卫星导航功能的关键部件,包含GNSS天线、RF射频芯片、陀螺仪、加速度计及微处理器等。随着国产北斗导航芯片厂商迅速崛起,泰斗微电子、合众思壮、中科微电子、华大北斗等企业的芯片短短几年间迅速量产发布。
太赫兹芯片
太赫兹技术近年来引起了广泛关注,特别是在通信、安全检查、无损检测和医疗成像等领域。太赫兹波位于电磁波谱中的一个特殊频段,通常定义为频率在0.1到10THz之间(即波长在3mm到30μm之间)的电磁波。太赫兹芯片作为太赫兹技术的核心组件,是专门为生成、处理或检测太赫兹波而设计。
制造工艺和材料
射频器件应用领域由于其特殊性,不仅设计难度很大,制造工艺同样也是令工程师头疼的因素。目前的射频芯片大都采用较为成熟的工艺节点,先进的射频器件一般使用砷化镓(GaAs)材料,因为砷化镓的电子迁移速率比硅高5.7倍,非常适合用于高频电路。新兴起的磷化铟(InP)和硅锗(SiGe)等半导体材料也是射频器件的可选范畴,目前最被看好的当属第三代半导体氮化镓(GaN)材料。
国内市场政策机遇与挑战
无线通信芯片作为数字化、网络化大趋势必不可少的关键器件,对整个国家战略布局都有着技术牵引和场景升级的作用。国家对于行业发展提出的政策和扶持,进一步加速了行业关键技术突破和生产效率提升。例如,《5G应用“扬帆”行动计划(2021-2023年)》和《"十四五”数字经济发展规划》等政策文件都明确了对无线通信行业的支持。
然而,市场和国际形势诡谲多变,无线通信牵扯太多上游厂商和下游应用商,这些领域与宏观经济波动呈现相关性,因此,宏观经济波动对无线通信设备的市场需求有一定的影响。外部因素受大环境影响,而内部的原材料价格、新产品开发和潜在专利人才储备同样是重要因素。
排行榜之Top10国产无线通信芯片公司
深芯盟对国内无线通信厂商上市公司(包括筹备上市阶段的公司)做了梳理与排名,以下为国内半导体材料上市公司榜单,此排名指数由综合实力指数与增长潜力指数加权得出。
TOP10国产无线通信上市公司简介
- 杰理科技:专注于系统级芯片(SoC)的集成电路设计企业,主要面向蓝牙音视频、智能穿戴、智能物联终端等领域。
- 卓胜微:专注于射频集成电路领域的研究、开发、生产与销售,主要向市场提供开关、射频低噪声放大器、射频滤波器、射频功率放大器等射频前端分立器件及各类模组产品解决方案。
- 盛科通信:国内领先的以太网交换芯片设计企业,主营业务为以太网交换芯片及配套产品的研发、设计和销售。
- 国科微:国内领先的多媒体、数据存储和卫星定位芯片解决方案提供商,专注于芯片的设计研发。
- 恒玄科技:主营业务为智能音视频SoC芯片的研发、设计与销售,为客户提供AIoT场景下低功耗无线边缘智能主控平台芯片。
- 中科蓝讯:国内领先的集成电路设计企业之一,主要从事无线音频SoC芯片的研发、设计与销售。
- 唯捷创芯:专注于射频前端芯片研发、设计、销售的集成电路设计企业,致力于为客户提供完整的射频前端解决方案。
- 翱捷科技:提供无线通信、超大规模芯片的平台型芯片企业,同时拥有全制式蜂窝基带芯片及多协议非蜂窝物联网芯片研发设计实力。
- 力合微:物联网通信技术及芯片设计企业,全面布局物联网通信的工业化应用及消费类市场。
- 华力创通:主营业务包括卫星应用、雷达信号处理、仿真测试和无人系统,形成了从芯片、模组、终端、解决方案、管理平台和检测仪器产品的完整产业链。
国产无线通信厂商汇总
深芯盟分析师团队汇总90余家国产无线通信芯片厂商,分为技术亮点、企业简介和应用场景概括性介绍厂商信息。
研究结论
国产无线通信芯片厂商在技术研发和设计方面已迈入国际一线梯队,但在制造、量产和良率等方面还存在较大的短板。随着国家政策的支持和市场需求的增长,国产无线通信芯片厂商有望在未来取得更大的发展。