五年出货超40亿颗芯片,高通秀WiFi硬实力

来源:内容由公众号半导体行业观察(ID:icbank)原创,作者:李寿鹏,谢谢!

谈到高通,大家第一时间就想到他们的手机芯片。诚然,凭借多年在通信技术的积累,高通手机芯片已经成为了全球当之无愧的霸主。据全球知名的市场分析机构IHS Markit公布的数据显示,在2019年Q3季度全球移动处理器市场,高通以31%的市场份额稳居全球第一。

但其实除了手机SoC以外,高通在WiFi和蓝牙这些无线芯片上也有很强的影响力。高通产品市场总监胡鹏在日前的媒体会上表示,自2015年起,高通已经出货超过40亿颗Wi-Fi芯片。

能获得这样的成绩,离不开高通过去多年在WiFi和无线技术方面的投入。

买买买成就的巨头

据胡鹏介绍,高通布局WiFi可以追溯到2004年,到了2005年,高通便推出了其首款MIMO芯片,也就是在这一年,高通收购了该公司已收购了位于硅谷的芯片设计公司Berkana Wireless。资料显示,Berkana是无线行业的互补金属氧化物半导体(CMOS)射频集成电路(RFIC)的提供商,这就增强了高通在无线射频方面的实力。

也就是从这单交易开始,高通开启了WiFi领域的买买买历程。

2006年,高通收购了WLAN技术提供商Airgo Networks。资料显示,这家成立于2001年的公司专门从事多输入多输出(MIMO)无线技术的开发,他们在2003年更是交付了全球首个MIMO-OFDM芯片组。通过这单交易,让高通拥有了能把无线WAN和无线LAN功能集成到一个产品的能力,为用户提供无缝连接体验。值得一提的是,高通在这一年,高通还在这一年收购了RFMD的蓝牙资产,加强蓝牙方面的布局。

在这些收购和公司自主研发的双重努力下,高通的WiFi产品表现优越。从胡鹏提供的数据我们可以看到,到2010年的时候,高通的WiFi芯片出货量已经超过了五亿颗。到2011年 ,高通更是首次将其自研的WiF芯片搭配骁龙平台出货,打造了“高通手机处理器+高通WiFi”这对绝配。在这一年,高通还推出了首个11ad芯片。

同样在 2011年,高通又挥起了收购大棒,以31亿美元的价格收购了由斯坦福大学工程学院院长约翰·轩尼诗和孟怀萦教授在1998年创立的WiFi芯片翘楚Atheros(创锐迅)公司。时任高通执行副总裁兼集团总裁的Steve Mollenkopf表示,通过这次收购和互补的产品,高通将处于实现成功移动战略的优势地位,即将我们把最好的技术融入系统解决方案和应用,并应用这一新的机会。而当时的高通也已经在其基带处理器中搭载创锐讯的芯片,并已开发允许在蜂窝网和Wi-Fi热点间切换通话的平台。

2012年,高通又收购了一家名为Ubicom的美国公司。据了解,这家成立于1996年的企业面向数字家庭中的实时交互应用和多媒体开发通信和媒体处理器(CMP)和软件平台,而Wi-Fi的相关产品是Ubicom的关键应用市场,这就让公司与Atheros建立了共生关系。相信这也是促进高通收购这个企业的原因之一。高通在这年也推出了首批WiFi 5产品。

2014年,高通收购了专注于无线通讯技术与芯片制造的以色列初创公司 Wilocity。资料显示,该公司的主营业务是开发60GHz的无线通讯芯片。其技术和产品可以让移动设备、消费类电子产品以及计算机周边设备的无线通讯速度得到大幅度提升。按照高通的观点,之所以他们会发起这单收购,是因为看到了虽然802.11ac可实现Gigabit Wi-Fi 网路卸载行动流量,但60GHz技术带来了Gigabit (Gb)级的速度,能显著提高了容量和功效,以因应下一代多媒体应用所带来的挑战。同年,高通推出了首个四路MU-MIMO网络解决方案。

2015年,高通再度出击,斥资24亿美元收购了专注于无线电、蓝牙、音频处理与定位产品的英国芯片公司CSR。时任高通首席执行官的史蒂夫·莫伦科夫表示:“CSR 在连接、音频技术和SoC方面的互补性优势将有助于加强高通在万物互联和汽车行业的地位,同时为广泛且极其先进的产品组合提供补充”。高通的首个2*2MU-MIMO平台也是在这一年首次亮相。

至此,高通的WiF和蓝牙技术得到了空前增强。公司也在随后的几年里发布了 WiFi SoN、首批WiFi网状网络解决方案、首批11ay产品、网状语音、首个面向移动终端的Wi-Fi 6解决方案、首个8×8 Wi-Fi 6网络解决方案和首款面向汽车的Wi-Fi 6 SoC等产品。

现在,我们将迈入5G时代,而WiFi 6也处在爆发边缘。高通似乎已经为未来做了最好准备。

应运而生的WiFi 6

其实WiFi 6并不是最近才出现的。

早在2018年10月,WiF联盟就颁布了相关标准。在2019年9月,Wi-Fi联盟又启动了Wi-Fi 6认证计划。但在小米在早前的mi 10发布会上,雷军宣布推出了全新的WiFi 6路由和搭载WiFi 6芯片的旗舰手机之后,WiFi 6引起了广泛讨论。

据雷军介绍,小米10是首款支持8×8 MU-MIMO的手机。在介绍这个功能的时候,雷军举例说到,以前每次通信是“1对1服务”,现在多个用户同时享受“8对1服务”。而小米10所支持的WiFi 6技术可以在一个通讯周期内同时跟8台1×1的设备或4台2×2的设备同时完成数据传输。

除了MU-MIMO外,WiFi 6其实还有 BSS Coloring、OFDMA和TWT(目标唤醒时间)等优势。让消费者在使用的时候体验到不同以往的质的变化。而高通正是小米WiFi 6背后的技术提供者 。

高通产品经理叶思崑告诉记者,Wi-Fi 6肩负着高带宽、低时延、多用户连接的历史使命,他的出现将重新定义网络。在他看来,随着智能手机和智能家居的广泛使用,家庭逐渐成为WiFi的广泛使用场景,加上各种手游以及云服务也催生了大量家庭网络需求,也让WiFi的需求进一步提高.为了获得高带宽、低时延、低能耗、多用户和全屋高质量WiFi体验,WiFi 6就应运而生了。作为WiFi领域的重要参与者,高通也在新标准的制定过程中做出了重要的贡献。

以上谈到的只是WiFi路由器端的需求。来到移动端,据相关数据显示 ,移动端的数据流量在未来几年将会迅速增长。特别是当前短视频和直播的流行,更让视频流量在移动数据中所占的比重日益重要。同时消费者也对如高铁和地铁场景中WiFi的流畅性提出了需求、加上VR的即将爆发,车内通信的流行,这就对WiFi的带宽、延迟又提出了新的考验。这也是WiFi 6产生的一个诱因。

从相关资料我们可以看到 ,WiFi 6 的MU-MIMO特性让设备能同时去处理大量终端发起的网络需求;BSS Coloring则是针对相邻信道的网络设备技术 ,它能使设备区分相互之间的关系,从而降低设备之间的相互干扰,增加每个设备自身的网络通信能力;而OFDMA技术则是为了保障当有大量设备接入路由的时候,可以保证某些对大带宽有需求的设备不掉线;TWT的存在则可以使终端在等待的时候休眠,降低设备的功耗。

高通的双线出击

对高通来说,在WiFi 6的研究方面,他们具备一些其他独立WiFi供应商所欠缺的优势,这从WiFi 6更新的几种属性上可窥见一斑。叶思崑告诉记者,WiFi 6标准现在引入的MU-MIMO和OFDMA,在较早之前就已经在蜂窝网络上出现。高通作为这个行业的领头羊,在这方面的积累是毋庸置疑的。这就让高通能在WiFi 6标准之上,对其WiF芯片的性能做进一步的扩展。

基于此,高通双线出击,在路由端和移动端分别退出了全新的产品。

首先在路由方面,高通推出了全新的Qualcomm Networking Pro系列平台。据叶思崑介绍 ,这是他们的第二代方案,系列产品最高支持12路空间数据流,每个接入点最多支持连接业界最高的1500个用户,这在业界是绝对领先的。另外,高通的方案科并发处理37个OFDMA的用户,并可同时处理8路MU-MIMO数据流。

“以上特性不仅仅需要硬件来实现,还需要我们先进的调度算法来使数据管理更加高效”,叶思崑强调。

他进一步指出,该系列产品的CPU由四核的Cotex-A53架构组成,其最高层级平台主频高达2.2GHz,并同时具备两个网络加速器,能使硬件可以加速更多数据流,从而释放CPU主平台来完成更多应用。这也使得用户的设备在实现通信之余,还能做更多的扩展。

从上图我们可以看到,高通给芯片嵌入了IoT Connectivity模块,这就让他们的Qualcomm Networking Pro平台还可以同时支持蓝牙和ZigBee连接,满足家庭应用中智能家居应用场景的需求。此外,高通也在该方案上实现了音频、视频、语音的支持,大大丰富了产品的功能。

在介绍高通移动端WiFi 6新品之前,我们先了解一下一下高通因应无线连接需求而推出的FastConnect子系统。据胡鹏介绍,这个子系统不仅集成了Wi-Fi和蓝牙,还和骁龙移动平台系统内的各个子单元之间相互协作,提供更多、更好的多用户连接技术以及更动态的功耗管理调整来实现更高的能效比。而FastConnect 6800则是他们的最新产品 。

“FastConnect 6800子系统集成了非常完整的Wi-Fi 6功能集合。而在满足基础特性之余,高通同时也对每个特性又进一步实现极致化提升”,胡鹏强调。如下图所示,8×8数据流探测的MU-MIMO和TWT都是WiFi 6 的可选特性,但高通将其集成到系统中。而为了保证设备的安全,高通也对WPA3安全做了全局的支持,这就使得设备在个人、企业、公共场所等不同场景下,都能够支持WPA3安全。

值得一提的,在1024QAM调制方式的支持方面,Wi-Fi 6的标准也并不要求在2.4GHz和5GHz两个频段同时支持,但高通也同样做到了。按照胡鹏的说法,这个双频的支持对于设备性能的提升拥有很明显的效果。

“我们在FastConnect 6800上实现了2×2+2×2的双频并发Wi-Fi,这就使得设备可以基于最高的1024QAM调制方式,在2.4GHz和5GHz频段同时支持2×2的MIMO。这一方面可以带来吞吐量的极大提升(物理吞吐量可以达到1.8 Gbps,实际吞吐量能达到1.3-1.4Gbps);另一方面,因为两个链路同时工作,可以带来更低时延的网络效果。此外,由于能够兼顾2.4GHz和5GHz这两个网络频段,覆盖范围更大。”胡鹏解析道。

除了基于现有的WiFi 6标准之下推出高性能的产品,高通还对即将到来的WiFi 6E进行了深入的研究。今年2月,高通更是基于Wi-Fi 6E的技术架构做了一个端到端的OTA演示,进一步突显了高通在无线技术领域的领导力。

在5G来临了以后,很多人在谈到WiFi的时候,都想知道,5G的出现是否会取代WiFi?在 问到这个问题的时候,胡鹏告诉记者:“高通在Wi-Fi 6和5G两种技术上都有雄厚的技术积淀,这两个技术之间也是高度互补的。我们充分利用两种技术积淀,第一时间推出最强的5G产品和Wi-Fi 6端到端的解决方案。我们在5G和Wi-Fi 6这一组合的协同发展,也会为未来互联网发展提供更大的推动力。”

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