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物联网成为推动Wi-Fi芯片行业发展新引擎

高工
2020-07-15 23:36:01    评分

1、Wi-Fi 是局域物联网的核心连接方式

1.1 Wi-Fi:应用最广的联网方式

Wi-Fi 是全球应用最广的局域网连接通信协议,在手机、电脑、平板电脑等主流消 费电子终端已经成为标准配置。随着芯片成本的快速下降,Wi-Fi 物联网应用领域 得到广泛的应用,包括智能扫地机器人、空调、智能摄像头、智慧插座等。根据 IDC 数据,全球 WiFi 芯片出货量在 2022 年将达到 49 亿颗,占据各大主流互联方案出 货量的 40%以上,是物联网最主要的连接方式之一。

1.2 Wi-Fi 芯片海量市场规模

Wi-Fi 芯片大市场,成长空间广阔。根据 MarketWatch 预测,2019 年 Wi-Fi 芯片的 全球市场总规模约为 160 亿美元,未来几年内将以 4.2%的复合增长率增长,到 2024 年,Wi-Fi 芯片的市场规模将达到 205 亿美元。

根据 ABI Research 的统计和预测,2019 年全球 Wi-Fi 电子设备出货量达 32 亿只, 预计到 2022 年全球 Wi-Fi 出货量将达到 39 亿只。2019 年累计约有 240 亿台 Wi-Fi 设备出货,到 2022 年,预计 Wi-Fi 设备累计出货量将达到 350 亿台。

1.3 物联网成为推动 Wi-Fi 芯片行业发展新引擎

物联网的概念于 1999 年提出,经过二十余年的发展,物联网行业正逐步从萌芽期 进入快速成长期。根据 IoT Analytics 数据,2019 年全球联网终端节点数量达到 194 亿个,其中 IoT 物联网节点达 83 亿台,Non-IoT 联网节点达 111 亿台。到 2025 年, IoT 物联网节点数量将达到 215 亿台。高速发展的物联网深刻影响着家居、工业、 医疗、交通等众多应用层领域,成为了 Wi-Fi 芯片巨大的下游市场。物联网技术让 所有能行使独立功能的终端节点实现互联互通。

物联网推动 Wi-Fi 出货量快速成长。根据 ABI Researh 数据,2019 年全球 Wi-Fi 芯片出货量约为 32 亿只,随着 Mesh 网络、智能家居、车联网等应用的兴起,Wi-Fi 芯片保持快速成长态势。

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,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。根据 Techno Systems Research 的行业调查报告,家用 WIFI 产品占物联网应用的 69%,工业应用占比 17%。

智能家居行业的增长会同时带动 Wi-Fi MCU 和 BLE SoC 的出货量增长。根据 Techno Systems Research 行业调查报告估算,两者合计在 2017-2019 年期间平均 年增长率为 40%左右。

2. Wi-Fi 6 方兴未艾

2.1 Wi-Fi 技术标准演进历史

1997 年 6 月,第一代 Wi-Fi 技术标准由电气和电子工程师协会(IEEE)正式颁布, 至今已有 20 余年历史。第一代 Wi-Fi 技术标准又称为 802.11-1997。

Wi-Fi 技术在业界的巨大商业推动力之下快速迭代,带宽、速率这两个关键技术指 标得到显著提升。Wi-Fi 6 的速率是 Wi-Fi 2(802.11a)的速率的 180 倍,支持的 带宽也从 20MHz 提升到 160MHz。

2.2 相比前几代标准,Wi-Fi 6 优势显著

WIFI 6 在局域网组网方面优势明显。WIFI 6 在带宽、延时等方面进步较大,更加适 合多用户、高吞吐率的应用场景。配套移动通信从 4G 网络向 5G 升级,WIFI 6 的 吞吐率峰值达到 9.6Gbps,与 5G 网络吞吐率相当。

WIFI在物联网领域有着广泛的应用,大量企业园区已经开始启用AI口罩识别系统、大数据门禁管理系统、服务机器人等设备。这些物联网设备的到来,意味着无线局 域网面临着更多全新挑战,升级 Wi-Fi 成为当务之急。

作为目前市场主力的 Wi-Fi 5,和 Wi-Fi 6 对应用场景的需求相似,适用于高速率、 低延时、大容量的场景,但后者弥补了前者的很多缺陷。Wi-Fi 6 将在接下来的 5 年内成为无线通信的关键主力技术,因为它从五个方面显著优于第五代技术。

Wi-Fi 6 在多个应用场景得到使用。例如在大学校园内,Wi-Fi 6 产品在网络容量、 带宽使用效率、AP 支持的终端数量以及 Wi-Fi 网络覆盖等方面与过去的 Wi-Fi 5 都 实现了全面提升,可完整覆盖高密、放装、嵌入式面板和室外等场景,同时搭建更 能满足学生需求的数据化平台,灵活的教学方式大大提高教学质量和生活水平。国 内目前已有苏州大学、浙江大学等高校对其无线校园建设进行了 Wi-Fi 6 升级。在 机场、车站等场景,Wi-Fi 6 也已经得到应用,石家庄正定机场目前已开始提供 Wi-Fi 6 AP 连接,在高密度的环境中,旅客仍可享受 20Mbps 独立的网络带宽。

Wi-Fi 6 未来可期,2023 年有望成为主流。当前企业级 Wi-Fi 设备仍然以 Wi-Fi 5 产品为主, Wi-Fi 6 产品有望在今年进入快速渗透期。根据 delloro 数据,到 2023 年,预计支持 Wi-Fi 6 标准的企业级 Wi-Fi 设备出货量将达到三千万台,将占全球出 货总量的 90%,成为真正的主流产品。

2.3 Wi-Fi 6 各家厂商产品开发进展梳理

海外大厂领先布局,国内华为等厂商紧紧跟随。2017 年起,博通高通等国际巨 头在 WIFI 6 正式标准确定之前,就推出支持 WIFi 6 标准草案的芯片。WIFI 6 在路 由器、手机终端、笔记本电脑等领域均已有量产产品推出。

高通目前共发布 7 款 Wi-Fi 6 芯片,应用范围涵盖路由器、手机终端及其他物联网 设备。博通在数量上暂时逊于高通,目前已发布 4 款 Wi-Fi 6 芯片,同样涵盖路由 器端及手机端。美满电子(Marvell)发布 3 款 Wi-Fi 6 芯片,面向路由器、网关及 机顶盒。英特尔发布 2 款 Wi-Fi 6 芯片,主要应用于 PC 端。

华为紧紧跟随全球头部厂商,推出两款 WIFI 6 芯片,即凌霄 650、麒麟 W650 芯 片。在 Wi-Fi 国际技术标准工作组中,来自华为的技术专家担任了 5 个重要职位, 包括 Wi-Fi 国际技术标准工作组主席这一关键的领导职位。此外,华为提交了 240 个 Wi-Fi 6 技术提案,占提案总数的 15%,在所有设备厂商中名列榜首。

2.4 路由器领域

华为、小米等厂商推出 WIFI 6 路由器产品。在实现万物互联、构建全场景智慧生 活中的道路中,Wi-Fi 路由器承担着网络连接中枢的关键作用,所以成为各厂商的“必 争之地”。

2020 年 2 月 13 日,小米发布 Wi-Fi 6 路由器 AX3600,主打智能物联网概念。小 米路由器 AX3600 的无线并发速率极值达到 3600Mbps,外置 7 根天线,六路信号 放大器(2.4GHz 两颗、5GHz 六颗)信号可覆盖两个足球场,覆盖范围极广。该产 品支持 OFDMA(正交频分多址)、MU-MIMO(多入多出)等技术,支持多达 248 台设备同时连接,可以更好地匹配企业需求。硬件方面,搭载高通 IPQ8071A 芯片 (4 核 A53 构架、1GHz),双核 1.7GHz 网络加速 NPU,512MB RAM,256MB ROM, 提供 1 个千兆自适应 WAN 接口和三个千兆自适应 LAN 接口。

2020 年 2 月 24 日,华为发布 WIFI 6 路由器产品——AX3 系列。该系列号称全球 首款 Wi-Fi 6+智能路由器(Wi-Fi 6 路由器增强版本)。

WIFI 6 在一线手机/笔电品牌旗舰产品得到量产。全球主要手机厂商都已经进军 Wi-Fi 6 领域,包括苹果、三星、小米、微软、戴尔等。

3. 万物互连时代,Wi-Fi MCU 大有可为

3.1 什么是物联网

Wi-Fi 物联网 Wi-Fi 适用于室内场景。相比于其他无线传输手段,Wi-Fi 拥有传播速度适 中、通信距离合理、较低功耗等优点,更容易实现低成本、低功耗、高可靠性的建 网目标。Wi-Fi 标准已经更新多代,随着 802.11 b/g/n/ac/ah/ax 六代标准的不断发 展,物联网 Wi-Fi 的发展也越来越健全。

3.2 家居场景:Wi-Fi MCU 助力家居智能转型

我国智能家居市场发展迅速,前景广阔。根据 IDC 发布的中国智能家居设备跟踪 报告,预计 2020 年规模将达到 5819.3 亿元,年均复合增长率超过 27%。单个家 庭在智能家居上的平均消费金额也在不断增加。根据 StaTIsta 数据,2017 年一个家庭的智能家居平均消费金额在 35 美元。预测在 2022 年,这个数字将上升到 122 美元,年均复合增长率达到 28%。

我国智能家居市场渗透率较低。根据 StaTIsta 统计公司的数据,我国的 2016 年智 能家居市场的渗透率在 0.1%,远低于美国(5.8%)、日本(1.3%)、瑞典(1.3%) 等发达国家。

智能家居市场 Wi-Fi 需求旺盛,下游应用种类繁多。门锁、灯、窗帘、空调、开关、 插座等传统家居通过 WIFI 实现联网,用户体验得到质的飞跃。

NEST、小米、涂鸦智能、海尔、美的等推出一系列智能家居产品。海外巨头 NEST 在智能家居领域推出智能摄像头、Hello 智能可视门铃、NEST 耶鲁锁、Theromostat 恒温器等。

3.3 Wi-Fi 联网是智能家居的主流联网方式

家居产品普遍采用 Wi-Fi 、蓝牙等无线通讯技术实现联网。随着无线传输方式的不 断发展与变更,Wi-Fi 的连接方式成为智能家居的首选。在智能家居市场于 Wi-Fi 中 已经有 40 多种应用,而其中网络摄像机、智能插座、Wi-Fi 智能灯等应用的市场规模较大,是目前的主流智能家居产品。

3.3.1 智能单品之一:网络摄像机(IPC)

网络摄像机是结合传统摄像机与 Wi-Fi 技术产生的新一代产品。结合先进的多媒体 视讯、视频压缩算法等技术实现高画质数字影像呈现。网络摄像机应用广阔,场景 丰富。具体可运用于门面监控、家庭智能安防、高清会议、校园安全、交通安全监 控等场景。

根据 IHS 数据,2019 年全球视频监控设备市场规模为 199 亿美元,同比增长9.3%。 而网络摄像机在监控设备市场中的占比从 2014 年的 39%上升至 2018 年的 70%, 复合年增长率为 15%。

Wi-Fi 6 具有网络带宽大、数据吞吐量高、网络延时低等优势,可更好满足网络摄像 机高清化的需求。目前已经出现支持 4K 超高清视频应用的网络摄像头,如海康威 视 poe 网络摄像机等产品。

网络摄像机功能繁多,产品细分市场完善。由于网络摄像机的应用场景不同,对应 细分市场的产品也不同。处在千元价格区间的是支持室外红外夜视、3D 定位、1080P 高清画面的摄像机,一般用于室外夜间监视。处于百元价格区间的摄像机是支持人 形侦测、画面 300 万像素的网络摄像机,一般用于室内夜间监视

3.3.2 智能单品之二:智能插座

相比普通插座,智能插座具有降低耗能、保护电器、Wi-Fi 联网、支持语音控制等 优势。传统插座接线复杂、无法智能控制、安全性相对较低等劣势,未来将逐步被 智能插座替代。用户可通过手机 APP 进行控制插座及远程查看状态等操作。如乐鑫 的智能插座采用的是 ESP-TOUCH 技术,实现设备到路由器的智能配置,从而进 行远程云端控制。

智能插座价格降低至 35 元,相比普通插座性价比凸显。目前智能插座市场中的产 品主要以小米、天猫、华为为主,其中出货量最多的是小米米家智能插座,目前售 价为 39 元。而价格最低的鸿雁智能插座目前售价在 35 元。

3.3.3 智能单品之三:Wi-Fi 智能灯

Wi-Fi 智能灯是一种可通过手持终端实现远程遥控、支持语音控制的产品。智能灯 细分种类繁多,包括智能台灯、智能夜灯、智能吊顶灯等。目前市场上以天猫精灵、 小米、百度小度的智能灯产品为主。

Wi-Fi 智能灯价格总体较高。以智能台灯为例,在其余配置基本相同的情况下,普 通台灯的价格在 100-200 元区间,而智能台灯产品在 300-500 元区间。

Wi-Fi 智能灯功能丰富,未来市场广阔。相比于传统灯,智能灯主要优势有:

(1)智能音箱语音控制;

(2)手机远程控制;

(3)可选色彩、亮度范围增加;

(4)实现手机远程无线充电

3.4 智能音箱是智能家居入口,未来前景广阔

3.4.1 海外巨头大力投入智能音箱,抢占家居场景入口

海外巨头亚马逊、谷歌等公司智能音箱出货量位居前列,亚马逊旗下 Echo 音箱出 货量较大。

3.4.2 国内厂商后发赶超,份额技术双发力

根据 Strategy AnalyTIcs 数据,2019Q4 全球智能音箱出货量为 5580 万台,较去年 相比增长了 44%。其中小米从 2018 第四季度仅为 180 万的出货量增长到 2019 年 Q4 的 470 万,年增长率为 161%

语音交互有望从智能音箱向更多智能硬件扩散。例如乐鑫科技的 ESP-Skainet 语音 助手性能业内领先,通过语音唤醒与离线多命令识别的功能在与拥有 ESP8266 贴 片式 Wi-Fi 模组的家居产品实现命令交互。

语音助手在多种应用场景中均可应用,如智能音箱、智能家居设备控制等。用户不 仅可以通过 ESP-Skainet 进行单个设备的控制,还可以通过 ESP-Skainet 和 ESP-Mesh 可以同时控制多组设备。

AI 开放平台解决智能引荐语音交互问题,物联网纵深发展。AI 开放平台的出现解 决了语音算法要求高等难题,如小米 IoT 开发者平台、百度大脑开放平台、涂鸦智 能等 Ai 开放平台为广大中小厂商提供 AI 智能语音服务。通过接入主流第三方语音 平台的语音交互入口,用户可以自定义语音控制,也可以基于平台自主开发物联网 新功能。随着智能语音交互芯片的普及,语音入口有望扩散至厨房、浴室、户外等 更多新应用场景中。

4. 主要厂商及竞争格局

4.1 主要厂商

全球WIFI芯片设计企业主要有博通(Broadcom)、高通(Qualcomm)、英特尔(Intel)、 美满电子 (Marvell)、德州仪器(Texas Instruments)、 宽腾达(Quantenna)、联发 科(Media Tek)、瑞昱半导体(Realtek)等。

4.2 主要 Wi-Fi 企业盈利能力几何

瑞昱半导体收入及盈利稳步增长。2016 年至 2018 年,瑞昱半导体营业收入逐年稳 步增长,分别为 297 亿新台币、300 亿新台币和 322 亿新台币,毛利润率稳定在在 41%左右,净利率从 2016 年的 10%增长至 2018 年的 14%。

海外 WIFI 芯片企业盈利承压。2016 年至 2018 年,宽腾达营业总收入分别为 1.3 亿美元,1.8 亿美元和 2.2 亿美元,增长较快,毛利率稳定在 50%。

4.3 本土 Wi-Fi 芯片厂商梳理

目前国内主要 Wi-Fi 芯片厂商主要有乐鑫科技,联盛德微电子,南方硅谷,澜起科 技,新岸线,瑞芯,以及全志科技。





关键词: 联网     推动     Wi-Fi     芯片     行业发展     智能家居    

工程师
2020-07-16 08:23:32    评分
2楼

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助工
2020-07-16 08:40:29    评分
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学习了


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