专栏名称: CITICS电子研究
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【中信证券电子研究】WiFi 6:新一代无线互联技术及相关芯片厂商梳理

CITICS电子研究  · 公众号  ·  · 2020-02-17 21:31

正文

作者:徐涛、苗丰

投资要点


  • 核心观点: 2020年2月13日,小米同时发布支持WiFi 6的旗舰手机和路由器,引发市场对WiFi 6的关注。我们看好WiFi 6未来前景,判断路由器端普及将先于应用终端。目前WiFi 6芯片市场由海外大厂主导,国内建议关注乐鑫科技、博通集成、全志科技、中颖电子


  • WiFi 6是新一代WiFi标准,性能较前代全面提升。 WiFi 6是2018年被WiFi联盟正式认可并命名的新一代WiFi标准,2019年Q3正式开启认证计划。WiFi 6在兼容前五代WiFi标准同时,引入MU-MIMO、OFDMA、MCS、TWT等技术获得 广连接 (连接数翻倍)、 高速率 (最高可达9.6Gbps)、 低时延、低功耗 (降低30%以上)四大优势,可助力物联网应用加速落地(尤其是企业级应用)。


  • WiFi 6应用场景丰富,未来将携手蓝牙重塑连接 价值。 受益于性能全面升级,WiFi 6 除了满足传统WiFi 的场景外,还能满足更加广泛的下一代物联网连接场景的需求,如用于企业VR/AR/4K应用、仓储物流AGV、商超工厂资产管理的IoT 等场景,在成本及基础设施问题得到解决后有望加速普及。根据Markets and Markets,目前全球WiFi 芯片市场空间约176亿美金,随着WiFi 6持续普及,ASP提升逻辑将驱动整体空间有望进一步扩张。此外,产业界已开始推出集成蓝牙协议的WiFi芯片,我们判断未来这种WiFi+蓝牙双模芯片有望成为物联网无线连接技术的主流方案之一:蓝牙负责实现唤醒功能,WiFi实现高速数据传输,优化IoT互联生态。


  • WiFi 6商用节奏:路由器端快于应用终端。 WiFi 6的商用化节奏类似于5G网络,需先行网络基础设施(路由器),为终端用户提供良好的应用环境。因此我们判断WiFi 6在路由器端的普及将早于应用终端。此外,由于WiFi 6芯片单价提升,短期内WiFi 6主要搭载于品牌厂商旗舰手机或笔电产品。未来随着WiFi 6芯片进一步下探,中低端机型及IoT设备也有望支持WiFi 6,但具体时间节点仍取决于基础设施(芯片+路由器)的发展速度。


  • 芯片端:初期国际巨头将主导市场,国内厂商相关布局仍需持续观察。 在2017年时,博通、高通等国际巨头厂商就已推出支持WiFi 6的芯片,且产品系列丰富,面向路由器端、手机等移动终端的芯片产品均有布局,目前是全球WiFi 6芯片的主要供应商,如小米WiFi 6路由器AX3600 搭载的便是高通的IPQ8071A芯片。国内方面,相关WiFi芯片厂商多面向终端应用开发产品,在WiFi 6领域的布局相对谨慎, 整体看国内芯片追赶先进标准尚需时日,上市公司建议关注有WIFI相关产品线布局的乐鑫科技、博通集成、全志科技、中颖电子。


  • 风险因素: WiFi 6渗透不及预期,WiFi芯片竞争格局加剧。



小米发布会提到的WiFi 6是什么?


引子: 小米10支持WiFi 6,同时发布WiFi 6路由器

2020年2月13日,小米新品发布会上的新旗舰机型小米10全系列标配WiFi6,与此同时小米还推出旗下首款支持WiFi 6的路由器:小米AIoT路由器AX3600,AX3600采用外置7天线设计,其中包括1支IoT设备天线、2支2.4GHz天线、4支5GHz天线,确保信号覆盖范围更广,穿墙性能进一步加强。小米认为WiFi 6是未来5年的WiFi标准,同时从手机终端和路由器终端进军WiFi 6,有望引领WiFi 6产业发展,一时间“WiFi 6”成为科技界关注焦点。


WiFi 6是新一代WiFi标准,性能较上一代全面提升


201 8年WiFi联盟正式将802.11ax认可为第六代WiFi技术,并命名为WiFi 6。 WiFi 6是802.11ax协议的简称,802.11ax是一项无线局域网标准,其标准草案由IEEE标准协会的TGax工作组制定,于2014年5月成立。 TGax工作组针对802.11ax曾在2016年11月和2017年9月分别提出了第一版和第二版标准草案,然而均未能获得802.11ax工作小组75%以上成员投票认可。 2018年10月3日,WiFi联盟将第三版的802.11ax标准正式列为继802.11ac之后的第六代WiFi技术,并命名为WiFi 6,正统地位由此确定。 2019年第三季度,WiFi联盟(WiFi Alliance)宣布正式启动WiFi 6(802.11ax)认证计划,开启WiFi6的商用之路。

WiFi 6 技术能力提升体现在广连接、高速率、低时延、低功耗。 WiFi 6 同时支持 2.4GHz 5GHz ,并具备向下兼容特性(兼容 WiFi 5 及之前协议的终端接入)。 与前几代 WiFi 标准相比, WiFi 6 引入 MU-MIMO OFDMA MCS TWT 等技术,实现性能全面提升: 1 )广连接, 2 )高速率, 3 )低时延, 4 )低功耗。 具体来说:


—— MU-MIMO技术: 有利于同时连接更多设备。 MU-MIMO即多用户输入输出技术,改善了路由器天线闲置的情况,允许路由器分割天线,独立地为不同的设备传输。 2015年推出的WiFi5 (802.11ac)Wave 2当时支持的最大规格是4×4 MU-MIMO,可以同时向4个终端共享下行的MU-MIMO数据包。 相较而言,WiFi 6(802.11ax)拥有8×8 MU-MIMO,可以同时向8个终端共享上行、下行的MU-MIMO数据包。


—— OFDMA技术: 提高信道利用效率,实现低时延。 WiFi 5及之前WiFi标准采用的都是OFDM(正交频分复用)调制方式,随着用户数量的增多,用户之间的数据请求会发生冲突,服务质量较差。 WiFi6采用的是在蜂窝网络中普遍应用的OFDMA(正交频分多址)调制方式,将无线信道划分为多个子信道,形成一个个频率资源块,用户数据承载在每个资源块上,而不是占用整个信道,从而实现在每个时间段内多个用户同时并行传输效率得到提高,降低了排队等待时延。


—— MCS(调制与编码策略): 理论带宽提高至9.6Gbps。 WiFi5最高只支持256-QAM(正交振幅调制),WiFi 6可支持到1024-QAM。 一般调制码的密度越大,承载的数据量也就越大,因此WiFi6相较WiFi5在承载数据量的能力上提高了2到3倍。 从数据传输效率角度来看,WiFi 6单条空间流80M带宽的关联速率从433Mbps提升到了600Mbps,理论最大关联速率(160M带宽,8条空间流)提升至9.6Gbps左右。


—— Target Wake Time: 令IoT设备更省电,有效提升续航时间。 WiFi 6(802.11ax)加入了Target Wake Time(TWT)机制,它允许设备协商什么时候和多久会唤醒发送或接收数据,无线接入点可以将客户端设备分组到不同的TWT 周期。 处于非数据传输状态的IoT设备便会休眠省电,整体终端功耗可节约30%以上,从而显著提升其续航时间。


WiFi 6应用场景丰富,未来将携手蓝牙重塑连接价值

WiFi 6 应用前景广阔,加速室内物联网场景落地。 受益于性能全面升级,WiFi 6 除了满足传统WiFi 的场景外(如手机、笔电及其他IoT设备),还能满足更加广泛的下一代物联网连接场景的需求,如用于企业VR/AR/4K 应用、仓储物流AGV、商超工厂资产管理的IoT 等场景。根据Markets and Markets,目前全球WiFi 芯片市场空间约176亿美金,随着WiFi 6持续普及,ASP提升逻辑下将驱动整体空间有望进一步扩张。



未来WiFi+蓝牙双模有望重塑连接价值,成为物联网优质选择。 目前我们观测到产业界已开始推出集成蓝牙协议的WiFi芯片,我们判断未来这种WiFi+蓝牙双模芯片有望成为物联网无线连接技术的主流方案之一。WiFi和蓝牙各具优势,WiFi数据传输速度和覆盖范围强于蓝牙,而蓝牙在低功耗、与手机交互等方面优于WiFi,两者可以形成优势互补。在WiFi+蓝牙双模方案中,蓝牙负责实现唤醒功能,WiFi实现高速数据传输,优化IoT互联生态。


商用化节奏: 路由器作为基础设施先行,为终端培育应用环境

目前Wi Fi 6产业化处于初级阶段,路由器作为基础设施率先落地。 如5G网络正式商用之前必须先大量建设5G基站,WiFi 6 大规模普及之前也必须先构建网络基础设施(路由器)。 具体来说,WiFi 6普及的第一步是路由器端先升级为WiFi 6标准,为终端用户提供良好的应用环境,第二步才是终端厂商跟随技术升级趋势推出支持WiFi 6的移动设备及物联网设备。 2018年6月,华硕率先推出支持WiFi 6的路由器ROG Rapture GT-AX11000,此后TP-Link、NETGEAR、CISCO等品牌厂商也陆续推出WiFi 6路由器,根据我们梳理目前市面上至少有20款路由器支持WiFi 6。



部分手机及笔电品牌已在旗舰产品搭载WiFi 6,IoT终端大规模商用尚需时日。 受益于路由器的率先落地,2019年起三星、苹果、小米等手机品牌陆续在旗舰机型中搭载WiFi 6,微软及戴尔也推出了支持WiFi 6的笔记本电脑。未来随着WiFi 6芯片及模组价格进一步下探,中低端机型及IoT设备也有望搭载WiFi 6,但具体时间节点仍取决于基础设施(芯片+路由器)的发展速度。



WiFi 6芯片:海外大厂引领,建议关注国内新锐厂商


大厂率先布局WiFi 6芯片,目前是市场主流供应商。 2017年起博通、高通等国际巨头厂商就已推出部分支持802.11ax的芯片,在802.11ax正式被命名为WiFi 6后海外大厂加速推出相应芯片平台,助力WiFi 6的商用化,如小米新推出的WiFi 6路由器AX3600 搭载的便是高通的IPQ8071A芯片。
——高通: 发布7款WiFi 6芯片,分别支持路由器、手机及其他物联网设备。 2017年2月,高通推出支持WiFi 6的两款产品——IPQ8074和QCA6290。 其中,IPQ8074: 应用于路由器等网络设备,而QCA6290主要面向消费类移动设备。 2018年2月,高通再次推出适用于手机的QCA6390(小米10搭载正是这款芯片)。 2019年8月,高通发布针对网络设备端推出第二代WiFi 6无线网络解决方案“Networking Pro”(共四款)。

——博通: 发布4款WiFi 6芯片,同样涵盖路由器端及手机端。 2017年8月16日,博通推出了基于WiFi 6标准的BCM43684(民用)、BCM43694(商用)、BCM4375三种型号。 2020年2月13日,博通发布全球首款面向智能手机的WiFi 6E芯片组“BCM4389”,这款芯片采用16nm工艺,支持两个WiFi 6E数据流,数据传输率达到2.4Gbps,手机上的实际速度也可达2.1Gbps,延迟能稳定在2ms左右。

——Marvell: 发布3款WiFi 6芯片,面向路由器、网关及机顶盒。 2017年12月,Marvel宣布推出三款WiFi 6产品: 1)88W9068: 针对高端企业和零售接入点、运营商网关和固定无线服务等进行了优化; 2)88W9064: 针对主流企业用户和零售接入点、运营商网关和固定无线服务进行了优化; 3)88W9064S: 针对服务提供商和OTT机顶盒市场进行了优化,主要面向OTT机顶盒等。 PS: 2019年12月NXP完成对Marvell的无线连接业务的收购。

——Intel: 发布2款WiFi 6芯片,主要应用于PC端。 2018~19年,英特尔陆续推出两款WiFi 6芯片,AX200和AX201模块,在5 GHz(160 MHz)频段上支持最高2.4 Gbps的速度,而在2.4 GHz频段(两者均为802.11ax)下支持约574 MB / s的速度,主要应用于笔记本及小型PC。


目前国内厂商WiFi芯片以终端为主,WiFi 6布局多采取跟随策略,相关布局仍需持续观察。 国内方面,华为海思、紫光展锐等IC设计巨头及乐鑫科技、博通集成、全志科技、中颖电子等上市公司,以及恒玄科技、矽昌通信、新案线、南方硅谷、亮牛等新锐IC设计厂商同样掌握WiFi芯片技术,其中大部分公司瞄准的是物联网终端应用,仅有华为海思、矽昌通信具备路由器WiFi芯片技术(海思同时也生产手机、IoT等终端WiFi芯片)。







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