30家国产无线连接(蓝牙/WiFi/NB-IoT/LoRa)芯片厂商调研报告

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

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:

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。

30家无线连接芯片厂商详细信息

下面我们将从核心技术、主要产品、应用方案和目标市场等方面对这30家公司逐一展示。

恒玄科技

核心技术:超低功耗射频技术、主动降噪和通话降噪、语音AI技术、IBRT专利技术

主要产品:普通蓝牙音频芯片、智能蓝牙音频芯片、Type-C音频芯片

目标市场:TWS耳机、蓝牙耳机、USB耳机等便携式可穿戴设备。

博流智能

核心技术:超低功耗/超安全物联网WiFi、NB-IOT、BLE和Zigbee无线方案

主要产品:Wi-Fi + BLE 芯片组BL602、BLE + Zigbee 芯片组BL702、高性能MCU BL561/BL563、低功耗WiFi芯片组BL606/BL608

联睿微电子

核心技术:蓝牙BLE技术

主要产品:低功耗蓝牙SoC系列芯片、锂电池保护IC、RTC时钟开关芯片、看门狗监控芯片

目标市场:智能穿戴、智能家居、工业控制、消费电子、医疗健康等。

磐启微

核心技术:无线扩频通信Chirp-IOT调制解调技术、基于蓝牙AOA技术的室内定位系统 xLOCATE 1.0

主要产品:LPWAN物理层芯片、低功耗2.4GHz SoC、125KHz低频触发芯片、图像处理芯片

目标市场:物联网、新零售货架标签、蓝牙BLE、室内定位、智能家居、消费类无人机、图像处理、宽带无线传输等应用领域。

炬芯科技

核心技术:音频全信号链技术;蓝牙射频、基带和协议栈技术

主要产品:蓝牙音频SoC芯片、便携式音视频SoC芯片、智能语音交互SoC芯片系列

目标市场:蓝牙音箱、蓝牙耳机、蓝牙语音遥控器、蓝牙收发一体器、智能教育、智能办公、智能家居等领域。

泰凌微电子

核心技术:物联网协议栈技术(蓝牙/BLE/Thread/Zigbee/2.4GHz)

主要产品:多协议物联网芯片、蓝牙音频芯片、2.4GHZ芯片

应用方案:双模蓝牙多连接、电子货架标签、位置服务、智能遥控器、供应链管理、超低延时等应用方案。

目标市场:无线玩具、健康保健、可听戴设备、智能家居、电脑周边、工业应用等。

杰理科技

核心技术:低功耗蓝牙技术、多媒体AI技术

主要产品:耳机芯片、音箱芯片、WiFi蓝牙芯片以及通用音频解码芯片等AI射频芯片;视频智能芯片;多媒体人工智能芯片;大健康智能芯片。

目标市场:TWS耳机、AI智能音箱、蓝牙音箱、蓝牙耳机、智能语音玩具、超高清记录仪、智能视频监控、血压计等物联网智能终端产品。

中科蓝讯

核心技术:多核并行运算芯片设计、低功耗射频架构、混合主动降噪技术

主要产品:无线互联SoC芯片、讯龙蓝牙耳机芯片、蓝牙音箱芯片、蓝牙物联网芯片

目标市场:高性能耳机、音箱、AI智能、万物互联等领域。

上海巨微

核心技术:Beacon接收和发送技术、BLE射频收发技术

主要产品:蓝牙数据传输芯片、BLE射频收发前端器件

目标市场:室内定位标签、智能温度计、智能照明、蓝牙秤等智能终端设备。

伦茨科技

核心技术:蓝牙MESH、低功耗蓝牙BLE技术

主要产品:蓝牙BLE芯片

目标市场:TWS耳机、智能手环、智能门锁、自拍杆、游戏手柄、蓝牙灯、体脂秤、防丢器、电子标签等。

桃芯科技

核心技术:蓝牙AoX定位技术

主要产品:蓝牙BLE 5.1芯片

目标市场:智能家居、定位TAG、MESH智能照明、智慧城市等。

奉加微电子

核心技术:低功耗射频芯片和通信协议栈技术

主要产品:PHY6202蓝牙芯片

目标市场:智能终端周边设备、智能语音、智能家居、智能制造、智能交通等应用。

华普微

核心技术:“NextGenRF”算法专利技术

主要产品:Sub-1GHz发射芯片、编码遥控发射芯片、SoC遥控发射芯片、Sub-1GHz接收芯片、Sub-1GHz收发芯片、蓝牙SoC芯片、2.4G无线收发芯片等。

目标市场:汽车电子、安防报警、无线集抄、智能设备等。

兆煊微

核心技术:射频架构和基带算法

主要产品:无线连接芯片、语音信号处理芯片、智能照明AIoT专用芯片

目标市场:以智能照明为代表的智能家居市场;以蓝牙遥控器、机顶盒为代表的广电市场。

博通集成

核心技术:无线射频收发器和集成微处理器的无线连接系统级(SOC)芯片技术

主要产品:物联网无线连接芯片,包括无线数传、无线音频、无线视频和全场景定位芯片。

应用方案:物联网、车联网、智能音箱、智能故事机、蓝牙音箱、蓝牙耳机、无人机、对讲机、无线键盘、数字麦克风等。

目标市场:智能交通和智能家居应用领域。

乐鑫科技

主要产品:ESP系列无线芯片

目标市场:AIoT 智能物联网。

富芮坤

核心技术:数模混合的无线SoC芯片

主要产品:FR801XH/FR801x系列超低功耗蓝牙芯片、FR508X 双模蓝牙芯片

应用方案:智能灯控、智能锁、智能玩具、电子标签、可穿戴应用、TWS耳机、智能家居

目标市场:消费电子、智能家居。

易兆微电子

核心技术:超低功耗蓝牙SoC技术

主要产品:低功耗蓝牙芯片

目标市场:蓝牙耳机、蓝牙透传、自拍器、语音遥控器等消费电子产品。

矽昌通信

核心技术:无线智能路由器

主要产品:2.4G/5G双模WIFI无线路由器系统级芯片

目标市场:WiFi路由器、家庭和商业无线路由器。

速通半导体

核心技术:WiFi 6 调制解调技术

主要产品:Wi-Fi 6芯片

目标市场:智能手机、笔记本电脑、高清电视及机顶盒等消费类电子产品。

新向远微电子

核心技术:数模混合的无线SOC芯片

主要产品:WiFi、蓝牙、NB-IOT芯片

目标市场:物联网、智能家居和消费类电子产品。

联盛德微电子

核心技术:AIOT物联网技术

主要产品:Wi-Fi/蓝牙双模SoC芯片、WiFi芯片

目标市场:智能家电、智能家居、行车定位、智能玩具、医疗监护、无线音视频、工业控制等物联网领域。

康希通信

核心技术:射频前端集成芯片及最优化的射频解决方案

主要产品:WLAN射频PA/FEM芯片、5G NR 射频PA及FEM芯片、智能物联射频FEM芯片

目标市场:WLAN、5G NR、智能音箱、智能家居、智能电/水/气表、无线遥控等领域。

亮牛半导体

核心技术:物联网WiFi无线技术

主要产品:IOT WiFi芯片、WiFi+MCU芯片

目标市场:智能音箱、智能灯具等智能家居应用。

南方硅谷

核心技术:支持WiFi a/b/g/n规格的高集成解决方案

主要产品:WiFi SoC芯片、WiFi收发器、BLE芯片、2.4GHz芯片

目标市场:WiFi定位器、智能家电、智能照明等智能家居应用等。

移芯通信

核心技术:蜂窝物联网

主要产品:NB-IoT单模SOC EC616

目标市场:水务、燃气、消防、智能家居、智慧农业等NB-IoT商用网络。

诺领科技

核心技术:物联网定位和窄带连接

主要产品:NB-IoT / GNSS SoC NK6K系列

目标市场:物联网设备(如智能电表,可穿戴设备,资产跟踪器和工业传感器)、定位跟踪和资产管理等。

致远电子

核心技术:LoRa调制和频谱扩宽处理技术

主要产品:LoRa智能组网芯片

目标市场:物联网远距离无线通信领域。

升哲科技

核心技术:低功耗LoRa无线传输技术

主要产品:窄带物联网芯片、深度学习芯片组

目标市场:基站、定位跟踪、智慧城市安全、AI和机器视觉等应用。

翱捷科技

核心技术:获得LoRa IP授权、窄带物联网

主要产品:ASR6501 LoRa芯片

应用方案:超远距离、超低功耗的LPWAN解决方案

目标市场:基础设施、路灯、空气、交通、抄表、定位、建筑等物联网领域。

结语

从个人可穿戴设备、家庭WiFi路由器和联网家电,到商业楼宇网络、智慧城市和联网工厂,“万物互联”正逐渐成为现实。这要归功于我们虽无法看到但却实实在在感受得到的“无线连接”,蓝牙、WiFi和LPWAN等技术也因此得到普及和快速发展。中国本土IC设计公司正在抓住新兴物联网的趋势,寻求各个细分市场的机会。

然而,碎片化的物联网市场难以孕育出具有绝对技术和竞争优势的芯片公司。同质化和价格竞争会妨碍中国IC设计产业的健康发展,唯有不断寻求新的技术突破和应用创新的企业才能发展壮大。

来源:EET电子工程 作者:顾正书

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