1.1 Wi-Fi:應用最廣的聯網方式
Wi-Fi 是全球應用最廣的局域網連接通信協議,在手機、電腦、平板電腦等主流消 費電子終端已經成為標準配置。隨著芯片成本的快速下降,Wi-Fi 物聯網應用領域 得到廣泛的應用,包括智能掃地機器人、空調、智能攝像頭、智慧插座等。根據 IDC 數據,全球 WiFi 芯片出貨量在 2022 年將達到 49 億顆,占據各大主流互聯方案出 貨量的 40%以上,是物聯網最主要的連接方式之一。
1.2 Wi-Fi 芯片海量市場規模
Wi-Fi 芯片大市場,成長空間廣闊。根據 MarketWatch 預測,2019 年 Wi-Fi 芯片的 全球市場總規模約為 160 億美元,未來幾年內將以 4.2%的復合增長率增長,到 2024 年,Wi-Fi 芯片的市場規模將達到 205 億美元。
根據 ABI Research 的統計和預測,2019 年全球 Wi-Fi 電子設備出貨量達 32 億只, 預計到 2022 年全球 Wi-Fi 出貨量將達到 39 億只。2019 年累計約有 240 億臺 Wi-Fi 設備出貨,到 2022 年,預計 Wi-Fi 設備累計出貨量將達到 350 億臺。
1.3 物聯網成為推動 Wi-Fi 芯片行業發展新引擎
物聯網的概念于 1999 年提出,經過二十余年的發展,物聯網行業正逐步從萌芽期 進入快速成長期。根據 IoT Analytics 數據,2019 年全球聯網終端節點數量達到 194 億個,其中 IoT 物聯網節點達 83 億臺,Non-IoT 聯網節點達 111 億臺。到 2025 年, IoT 物聯網節點數量將達到 215 億臺。高速發展的物聯網深刻影響著家居、工業、 醫療、交通等眾多應用層領域,成為了 Wi-Fi 芯片巨大的下游市場。物聯網技術讓 所有能行使獨立功能的終端節點實現互聯互通。
物聯網推動 Wi-Fi 出貨量快速成長。根據 ABI Researh 數據,2019 年全球 Wi-Fi 芯片出貨量約為 32 億只,隨著 Mesh 網絡、智能家居、車聯網等應用的興起,Wi-Fi 芯片保持快速成長態勢。
根據 Techno Systems Research 數據,全球物聯網 Wi-Fi 芯片 2019 年出貨量約 為 5 億片,保持 40%以上高速成長。Wi-Fi MCU 主要應用分布于智能家居中的家用 電器設備、家庭物聯網配件(例如電燈和插座)、工業物聯網等。根據 Techno Systems Research 的行業調查報告,家用 WIFI 產品占物聯網應用的 69%,工業應用占比 17%。
智能家居行業的增長會同時帶動 Wi-Fi MCU 和 BLE SoC 的出貨量增長。根據 Techno Systems Research 行業調查報告估算,兩者合計在 2017-2019 年期間平均 年增長率為 40%左右。
2. Wi-Fi 6 方興未艾
2.1 Wi-Fi 技術標準演進歷史
1997 年 6 月,第一代 Wi-Fi 技術標準由電氣和電子工程師協會(IEEE)正式頒布, 至今已有 20 余年歷史。第一代 Wi-Fi 技術標準又稱為 802.11-1997。
Wi-Fi 技術在業界的巨大商業推動力之下快速迭代,帶寬、速率這兩個關鍵技術指 標得到顯著提升。Wi-Fi 6 的速率是 Wi-Fi 2(802.11a)的速率的 180 倍,支持的 帶寬也從 20MHz 提升到 160MHz。
2.2 相比前幾代標準,Wi-Fi 6 優勢顯著
WIFI 6 在局域網組網方面優勢明顯。WIFI 6 在帶寬、延時等方面進步較大,更加適 合多用戶、高吞吐率的應用場景。配套移動通信從 4G 網絡向 5G 升級,WIFI 6 的 吞吐率峰值達到 9.6Gbps,與 5G 網絡吞吐率相當。
WIFI在物聯網領域有著廣泛的應用,大量企業園區已經開始啟用AI口罩識別系統、大數據門禁管理系統、服務機器人等設備。這些物聯網設備的到來,意味著無線局 域網面臨著更多全新挑戰,升級 Wi-Fi 成為當務之急。
作為目前市場主力的 Wi-Fi 5,和 Wi-Fi 6 對應用場景的需求相似,適用于高速率、 低延時、大容量的場景,但后者彌補了前者的很多缺陷。Wi-Fi 6 將在接下來的 5 年內成為無線通信的關鍵主力技術,因為它從五個方面顯著優于第五代技術。
Wi-Fi 6 在多個應用場景得到使用。例如在大學校園內,Wi-Fi 6 產品在網絡容量、 帶寬使用效率、AP 支持的終端數量以及 Wi-Fi 網絡覆蓋等方面與過去的 Wi-Fi 5 都 實現了全面提升,可完整覆蓋高密、放裝、嵌入式面板和室外等場景,同時搭建更 能滿足學生需求的數據化平臺,靈活的教學方式大大提高教學質量和生活水平。國 內目前已有蘇州大學、浙江大學等高校對其無線校園建設進行了 Wi-Fi 6 升級。在 機場、車站等場景,Wi-Fi 6 也已經得到應用,石家莊正定機場目前已開始提供 Wi-Fi 6 AP 連接,在高密度的環境中,旅客仍可享受 20Mbps 獨立的網絡帶寬。
Wi-Fi 6 未來可期,2023 年有望成為主流。當前企業級 Wi-Fi 設備仍然以 Wi-Fi 5 產品為主, Wi-Fi 6 產品有望在今年進入快速滲透期。根據 delloro 數據,到 2023 年,預計支持 Wi-Fi 6 標準的企業級 Wi-Fi 設備出貨量將達到三千萬臺,將占全球出 貨總量的 90%,成為真正的主流產品。
2.3 Wi-Fi 6 各家廠商產品開發進展梳理
海外大廠領先布局,國內華為等廠商緊緊跟隨。2017 年起,博通、高通等國際巨 頭在 WIFI 6 正式標準確定之前,就推出支持 WIFi 6 標準草案的芯片。WIFI 6 在路 由器、手機終端、筆記本電腦等領域均已有量產產品推出。
高通目前共發布 7 款 Wi-Fi 6 芯片,應用范圍涵蓋路由器、手機終端及其他物聯網 設備。博通在數量上暫時遜于高通,目前已發布 4 款 Wi-Fi 6 芯片,同樣涵蓋路由 器端及手機端。美滿電子(Marvell)發布 3 款 Wi-Fi 6 芯片,面向路由器、網關及 機頂盒。英特爾發布 2 款 Wi-Fi 6 芯片,主要應用于 PC 端。
華為緊緊跟隨全球頭部廠商,推出兩款 WIFI 6 芯片,即凌霄 650、麒麟 W650 芯 片。在 Wi-Fi 國際技術標準工作組中,來自華為的技術專家擔任了 5 個重要職位, 包括 Wi-Fi 國際技術標準工作組主席這一關鍵的領導職位。此外,華為提交了 240 個 Wi-Fi 6 技術提案,占提案總數的 15%,在所有設備廠商中名列榜首。
2.4 路由器領域
華為、小米等廠商推出 WIFI 6 路由器產品。在實現萬物互聯、構建全場景智慧生 活中的道路中,Wi-Fi 路由器承擔著網絡連接中樞的關鍵作用,所以成為各廠商的“必 爭之地”。
2020 年 2 月 13 日,小米發布 Wi-Fi 6 路由器 AX3600,主打智能物聯網概念。小 米路由器 AX3600 的無線并發速率極值達到 3600Mbps,外置 7 根天線,六路信號 放大器(2.4GHz 兩顆、5GHz 六顆)信號可覆蓋兩個足球場,覆蓋范圍極廣。該產 品支持 OFDMA(正交頻分多址)、MU-MIMO(多入多出)等技術,支持多達 248 臺設備同時連接,可以更好地匹配企業需求。硬件方面,搭載高通 IPQ8071A 芯片 (4 核 A53 構架、1GHz),雙核 1.7GHz 網絡加速 NPU,512MB RAM,256MB ROM, 提供 1 個千兆自適應 WAN 接口和三個千兆自適應 LAN 接口。
2020 年 2 月 24 日,華為發布 WIFI 6 路由器產品——AX3 系列。該系列號稱全球 首款 Wi-Fi 6+智能路由器(Wi-Fi 6 路由器增強版本)。
WIFI 6 在一線手機/筆電品牌旗艦產品得到量產。全球主要手機廠商都已經進軍 Wi-Fi 6 領域,包括蘋果、三星、小米、微軟、戴爾等。
3. 萬物互連時代,Wi-Fi MCU 大有可為
3.1 什么是物聯網
Wi-Fi 物聯網 Wi-Fi 適用于室內場景。相比于其他無線傳輸手段,Wi-Fi 擁有傳播速度適 中、通信距離合理、較低功耗等優點,更容易實現低成本、低功耗、高可靠性的建 網目標。Wi-Fi 標準已經更新多代,隨著 802.11 b/g/n/ac/ah/ax 六代標準的不斷發 展,物聯網 Wi-Fi 的發展也越來越健全。
3.2 家居場景:Wi-Fi MCU 助力家居智能轉型
我國智能家居市場發展迅速,前景廣闊。根據 IDC 發布的中國智能家居設備跟蹤 報告,預計 2020 年規模將達到 5819.3 億元,年均復合增長率超過 27%。單個家 庭在智能家居上的平均消費金額也在不斷增加。根據 Statista 數據,2017 年一個家庭的智能家居平均消費金額在 35 美元。預測在 2022 年,這個數字將上升到 122 美元,年均復合增長率達到 28%。
我國智能家居市場滲透率較低。根據 Statista 統計公司的數據,我國的 2016 年智 能家居市場的滲透率在 0.1%,遠低于美國(5.8%)、日本(1.3%)、瑞典(1.3%) 等發達國家。
智能家居市場 Wi-Fi 需求旺盛,下游應用種類繁多。門鎖、燈、窗簾、空調、開關、 插座等傳統家居通過 WIFI 實現聯網,用戶體驗得到質的飛躍。
NEST、小米、涂鴉智能、海爾、美的等推出一系列智能家居產品。海外巨頭 NEST 在智能家居領域推出智能攝像頭、Hello 智能可視門鈴、NEST 耶魯鎖、Theromostat 恒溫器等。
3.3 Wi-Fi 聯網是智能家居的主流聯網方式
家居產品普遍采用 Wi-Fi 、藍牙等無線通訊技術實現聯網。隨著無線傳輸方式的不 斷發展與變更,Wi-Fi 的連接方式成為智能家居的首選。在智能家居市場于 Wi-Fi 中 已經有 40 多種應用,而其中網絡攝像機、智能插座、Wi-Fi 智能燈等應用的市場規模較大,是目前的主流智能家居產品。
3.3.1 智能單品之一:網絡攝像機(IPC)
網絡攝像機是結合傳統攝像機與 Wi-Fi 技術產生的新一代產品。結合先進的多媒體 視訊、視頻壓縮算法等技術實現高畫質數字影像呈現。網絡攝像機應用廣闊,場景 豐富。具體可運用于門面監控、家庭智能安防、高清會議、校園安全、交通安全監 控等場景。
根據 IHS 數據,2019 年全球視頻監控設備市場規模為 199 億美元,同比增長9.3%。 而網絡攝像機在監控設備市場中的占比從 2014 年的 39%上升至 2018 年的 70%, 復合年增長率為 15%。
Wi-Fi 6 具有網絡帶寬大、數據吞吐量高、網絡延時低等優勢,可更好滿足網絡攝像 機高清化的需求。目前已經出現支持 4K 超高清視頻應用的網絡攝像頭,如海康威 視 poe 網絡攝像機等產品。
網絡攝像機功能繁多,產品細分市場完善。由于網絡攝像機的應用場景不同,對應 細分市場的產品也不同。處在千元價格區間的是支持室外紅外夜視、3D 定位、1080P 高清畫面的攝像機,一般用于室外夜間監視。處于百元價格區間的攝像機是支持人 形偵測、畫面 300 萬像素的網絡攝像機,一般用于室內夜間監視
3.3.2 智能單品之二:智能插座
相比普通插座,智能插座具有降低耗能、保護電器、Wi-Fi 聯網、支持語音控制等 優勢。傳統插座接線復雜、無法智能控制、安全性相對較低等劣勢,未來將逐步被 智能插座替代。用戶可通過手機 APP 進行控制插座及遠程查看狀態等操作。如樂鑫 的智能插座采用的是 ESP-TOUCH 技術,實現設備到路由器的智能配置,從而進 行遠程云端控制。
智能插座價格降低至 35 元,相比普通插座性價比凸顯。目前智能插座市場中的產 品主要以小米、天貓、華為為主,其中出貨量最多的是小米米家智能插座,目前售 價為 39 元。而價格最低的鴻雁智能插座目前售價在 35 元。
3.3.3 智能單品之三:Wi-Fi 智能燈
Wi-Fi 智能燈是一種可通過手持終端實現遠程遙控、支持語音控制的產品。智能燈 細分種類繁多,包括智能臺燈、智能夜燈、智能吊頂燈等。目前市場上以天貓精靈、 小米、百度小度的智能燈產品為主。
Wi-Fi 智能燈價格總體較高。以智能臺燈為例,在其余配置基本相同的情況下,普 通臺燈的價格在 100-200 元區間,而智能臺燈產品在 300-500 元區間。
Wi-Fi 智能燈功能豐富,未來市場廣闊。相比于傳統燈,智能燈主要優勢有:
(1)智能音箱語音控制;
(2)手機遠程控制;
(3)可選色彩、亮度范圍增加;
(4)實現手機遠程無線充電。
3.4 智能音箱是智能家居入口,未來前景廣闊
3.4.1 海外巨頭大力投入智能音箱,搶占家居場景入口
海外巨頭亞馬遜、谷歌等公司智能音箱出貨量位居前列,亞馬遜旗下 Echo 音箱出 貨量較大。
3.4.2 國內廠商后發趕超,份額技術雙發力
根據 Strategy Analytics 數據,2019Q4 全球智能音箱出貨量為 5580 萬臺,較去年 相比增長了 44%。其中小米從 2018 第四季度僅為 180 萬的出貨量增長到 2019 年 Q4 的 470 萬,年增長率為 161%
語音交互有望從智能音箱向更多智能硬件擴散。例如樂鑫科技的 ESP-Skainet 語音 助手性能業內領先,通過語音喚醒與離線多命令識別的功能在與擁有 ESP8266 貼 片式 Wi-Fi 模組的家居產品實現命令交互。
語音助手在多種應用場景中均可應用,如智能音箱、智能家居設備控制等。用戶不 僅可以通過 ESP-Skainet 進行單個設備的控制,還可以通過 ESP-Skainet 和 ESP-Mesh 可以同時控制多組設備。
AI 開放平臺解決智能引薦語音交互問題,物聯網縱深發展。AI 開放平臺的出現解 決了語音算法要求高等難題,如小米 IoT 開發者平臺、百度大腦開放平臺、涂鴉智 能等 Ai 開放平臺為廣大中小廠商提供 AI 智能語音服務。通過接入主流第三方語音 平臺的語音交互入口,用戶可以自定義語音控制,也可以基于平臺自主開發物聯網 新功能。隨著智能語音交互芯片的普及,語音入口有望擴散至廚房、浴室、戶外等 更多新應用場景中。
4. 主要廠商及競爭格局
4.1 主要廠商
全球WIFI芯片設計企業主要有博通(Broadcom)、高通(Qualcomm)、英特爾(Intel)、 美滿電子 (Marvell)、德州儀器(Texas Instruments)、 寬騰達(Quantenna)、聯發 科(Media Tek)、瑞昱半導體(Realtek)等。
4.2 主要 Wi-Fi 企業盈利能力幾何
瑞昱半導體收入及盈利穩步增長。2016 年至 2018 年,瑞昱半導體營業收入逐年穩 步增長,分別為 297 億新臺幣、300 億新臺幣和 322 億新臺幣,毛利潤率穩定在在 41%左右,凈利率從 2016 年的 10%增長至 2018 年的 14%。
海外 WIFI 芯片企業盈利承壓。2016 年至 2018 年,寬騰達營業總收入分別為 1.3 億美元,1.8 億美元和 2.2 億美元,增長較快,毛利率穩定在 50%。
4.3 本土 Wi-Fi 芯片廠商梳理
目前國內主要 Wi-Fi 芯片廠商主要有樂鑫科技,聯盛德微電子,南方硅谷,瀾起科 技,新岸線,瑞芯,以及全志科技。
? ? ? ?責任編輯:pj
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