高性能WiFi6射频IP助力新一代IoT芯片研发

2021年12月，由电子发烧友网主办的2021年第八届中国IoT大会在深圳如期举行。物联网的发展是从连接到传感再到平台，从软件再到硬件，从架构、IP到芯片再到终端的大生态的协同运转。2021年必然是5G和WiFi6等技术应用全面落地的重要一年。本次会议邀请到思必驰、高通、百度、Qorvo、微容科技、芯海科技、康祺科技、芯来科技、锐成芯微、RT-Thread、U-Blox等公司以及专家进行精彩分享、聚道论剑。会议精彩纷呈，也让众多来宾享受了一场来自IoT行业的知识盛宴。

来自芯来科技，锐成芯微、RT-Thread的物联网行业专家，和电子发烧友网行业分析师，在与会期间分享了物联网技术的发展和市场的最新动向。

芯来科技：RISC-V开放架构在“中国芯”进程中的机遇与挑战

从目前的物联网终端市场来看，万亿级设备的智能物联，成为了驱动创新的新引擎，带来了巨大市场的同时，也为处理器提出了差异化、快速导入和低功耗的需求。而在云端上，计算、存储和互联的平衡，成为数据中心架构的强需求，却也需要定制化、专用匹配和高性能的处理器。然而传统指令集架构的封闭性使得技术发展受制，交叉合作难以推进，单一性限制了产业创新，私有性又使得产业安全受到威胁。

从市场趋势来看，如今对IP的单一需求已经转换成对整体解决方案的需求。芯来科技销售总监邓金斌认为RISC-V是芯片产业一次难得的历史机遇，这其中不仅有处理器产业技术趋势和变革机遇，也有填补CPU IP国产化空白的机遇，还有AIoT定制化市场井喷的机遇。

RISC-V开放指令集架构兼具了开放性、先进性、简洁性、模块化、扩展性五大特点，完美契合DSA设计与应用定义芯片的要求，也没有历史包袱。PC机时代成就了x86，移动时代成就了ARM，而AIoT时代下兼具如此多优势的RISC-V必须抓住这个机遇。

其次，处理器IP在IP产业中超过57%，但国产率几乎为零。RISC-V CPU调和了基础软件生态普世性和国产自主可控的宏观需求，足以填补CPU IP国产化的空白。

AIoT时代，系统公司把控着场景但难以找到契合场景功能和成本需求的芯片，与此同时传统芯片公司其产品研发周期长，供应链深，难以做到差异化、极致的市场响应速度和定制化，以至于找不到合适的市场，出现供需错配的市场痛点。

AIoT系统公司则采用由上至下的设计流程，根据应用场景完成产品、架构和软硬件设计，最终提供满足需求的芯片。而中国是全世界最大的电子产品与硬件方案产地，最活跃的应用市场，需求尤甚。

面对IC设计公司，芯来科技提供面向通用/安全/智能领域的RISC-V处理器IP（Nuclei-Core）。芯来也为IC设计公司和方案厂商提供了基于RISC-V扩展的领域专用设计模块（Ease-SoC），基于标准的IP部件和标准接口做可模块化的搭建。而面对系统公司和特殊应用生态，芯海的Mod-Inside生态协同方案基于DSA设计，通过敏捷设计理念，形成了完备的产品开发流程。

锐成芯微：高性能WiFi6射频IP助力新一代IoT芯片研发

WiFi技术已经融入日常生活，甚至成为马斯洛需求的第一层需求，从2009年的Wi-Fi 4发展至今已经升级到Wi-Fi 6。Wi-Fi 6指的是第六代无线局域网技术，主要特性更新体现在支持更复杂的1024QAM正交幅度调制，以及MU-MIMO（多用户多入多出），路由器同时与多达8个用户通信， Wi-Fi 6可支持的最高速率直接从WiFi 5的3.5Gbps上升为9.6Gbps。

随着万物互联时代的到来，WiFi芯片的出货量保持快速的增长，调研机构数据显示，2020年全球的WiFi的出货量大约为35亿颗。主要的应用领域是在应用路由器、中高速率Wi-Fi 、机顶盒、手机Wi-Fi、IoT Wi-Fi等领域。

目前WiF-i6市场的市场份额主要被境外厂商占领，只有部分低端IoT WiFi4市场有境内厂商加入赛道。锐成芯微副总经理杨毅认为，2021年作为Wi-Fi6元年，在国际贸易环境和国产替代的背景下，是Wi-Fi6追赶超车有利时机。

但Wi-Fi6的研发也存在痛点，主要体现在元器件短缺，技术门槛高、新增的1024QAM调制使得RF射频研发难度大幅提高等方面。目前国内矽昌通信、速通半导体、爱科微半导体等初创企业，以及路由器整机企业或一些传统家电企业都在尝试进入Wi-Fi6赛道中。

值得一提的是，锐成芯微已经推出了Actt Wi-Fi6 RF IP 架构，采用台积电22nm制程工艺，在接收端采用零中频@WiFi mode、低中频@BLE/BT mode，发射端在WiFi和经典蓝牙模式下采用IQ调制，在低功耗蓝牙模式采用的是Polar调制，同时内部集成10b 160MSPS ADC和10b 480MSPS DAC。

杨毅表示，Wi-Fi6对射频的参数指标要求非常高，因此锐成芯微在内部集成了DC offset cancellation、RC calibration等多种高性能校准，以及PVT sensor，确保RF性能。据介绍，与国内友商相对比，Actt Wi-Fi6 RF IP具备高性能、高可靠、低功耗的优势，例如输出功率可以做到21dB，发射电流达到185mA（RFIP）， RF的面积是1.4mm²。

对于Wi-Fi6未来是否会被5G取代的问题，锐成芯微副总经理杨毅认为，手机通信与Wi-Fi通信将长期互补共存，这主要是因为Wi-Fi始终保持着手机通信约10倍的传输速率，在使用成本上也仅占十分之一。

RT-Thread：MCU新战局下如何应对端侧软件研发新挑战

目前物联网还存在芯片碎片化的问题，回看终端设备的智能化过程，物联网的碎片化主要体现在感知层芯片等硬件规格、链接技术多样化以及应用场景分散化，业务逻辑复杂化等，呈现从单品智能产品到智能互联场景，再到主动互联用户的发展趋势。

RT-Thread生态运营总监陈峰分享了在嵌入式开发的技术趋势，一是在处理器方面，具备更低的功耗、更强的拓展，以及更安全等；二是软件和工具方面，软件越来越复杂、RTOS发展为IoT OS、多芯多OS跨向统一OS平台等趋势；三是在技术层面，包括交互，边缘计算，安全，应用开发APP化。

在物联网操作系统方面，陈峰认为未来的操作系统会以实时系统为核心，具备快速启动、低功耗、低成本等特性。RT-thread是一个开源物联网操作系统，具备社区化、开源、中立等特点。陈峰介绍，2006年，公司正式启动RT-Thread项目，在2018年、2019年发布4.0 版本，2020年，正式发布RT-Thread Smart 混合微内核操作系统。

陈峰介绍了RT-Thread Nano 极简版、RT-Thread标准版。其中RT-Thread Nano 极简版具备。 强实时、极精简、高可靠的特点，中断响应时间小于1微秒、任务切换 时间小于 3 微秒，覆盖嵌入式领域的各行业广泛验证，军工、电力、工业、轨道交通，消费电子等。

RT-Thread 标准版在极简版的基础上进行升级，具备三大特点，一是高度可定制化，结构化清晰，组件间耦合性低，二是完整的生态，包括芯片，组件/软件包，开发者，网络应用，三是一体化系统。此外，RT-Thread针对MCU开发了Smart 混合微内核版本，做到了低至 500kB的内核尺寸，同时还可拆卸，可重启，提高了用户态系统服务。

据了解，目前RENESAS、新唐、国民技术、华大半导体等芯片厂商已经跟RT-thread展开合作，值得一提的是，领先的MCU的厂商花很大的力气都在投资软件帮助客户更快做好产品的研发、加速产品的上市时间，因此RT-thread在汽车多核的芯片上也是做了适配。

陈峰表示，RT-thread旨在做开放的物联网软件平台，可以针对不用的需求完成操作系统的适配。例如针对小资源场景的 MCU 用于简单控制，可以使用RT-Thread nano ，对于中等规模的 IoT 节点，对于功能丰富的智能设备可以使用RT-Thread Smart。

中国物联网市场高速增长，AIoT芯片赛道国产厂商崛起

在2021年第八届中国IoT大会高峰论坛上，电子发烧友执行副主编章鹰带来《2021年物联网市场发展和趋势》最新报告。

报告揭示了三大亮点和八大热点物联网应用。第一、今年全球物联网和中国物联网呈现爆发的趋势。连接数快速增长，IoT Analytics发布的《2021年物联网展望》报告显示，2020年全球物联网连接数超过117亿个，首次超过非物联网连接数，预计2025年全球将有超过300亿物联网连接。在5G技术的加持下，到2025年全球将有309亿台联网的物联网设备。

中国物联网市场高速增长。根据Machina的数据，2020年中国物联网连接数迅速突破70亿，三年内超过100亿连接，增幅显著高于世界水平。在市场规模上，中国物联网市场位居全球前列，IDC预测中国物联网市场规模将在2025年超过3000亿美元，全球占比约26.1%。

二、物联网“钱景”看好！国内物联网产业链上市公司营收和净利润表现亮丽。中国物联网市场规模持续增长，物联网产业链上的重点公司在营收和利润里呈现了良性的增长趋势。在通信芯片领域，Wi-Fi/蓝牙MCU龙头乐鑫科技前三季度营收9.78亿元，同比上升76.82%，净利润1.48亿，同比上升83.32%。其主打的ESP32 产品前三季度出货量接近翻倍增长，自ESP32系列起，新增蓝牙和AI算法功能，芯片产品向AIoT领域发展。乐鑫科技还自主研发了基于Risc-V架构的32位MCU。

国内物联网产业链重点上市公司2021前三季度业绩

在通信模组领域，领头企业移远通信营业收入74.76亿元，同比增长77.66%，净利润2.37亿元。同比增长89.53%。5G、前装车载模组、Cat 1、NB-IoT模组几大市场齐头并进，海内外市场均衡发展。在物联网平台领域，小米最新财报显示，今年这家公司第三季度实现总收入781亿元，净利润52亿元，同比增长25.4%。财报显示小米IoT连接数达4亿台，连续5季度保持近40%增速，拥有5件IoT设备用户数达740万。

三、AIoT赛道，景气度持续高涨，国产芯片增长潜力大。新兴AIoT应用驱动国内外芯片厂商开发针对特定场景的AIoT SoC。芯来科技的李总刚刚分享， AIoT丰富而碎片化的场景带来市场痛点，越来越多的公司希望开发定制化的芯片。这给予国产芯片公司巨大的市场机会。

电子发烧友的独家调查显示，工程师看好MCU芯片、WiFi芯片、无线SoC芯片和NB-IoT芯片的增长趋势。蓝牙、安全和射频类芯片也颇具市场潜力。工程师认为物联网终端开发主要有三大困难：物联网应用碎片化，终端小型化、低功耗成为挑战；车载物联网终端对连接高要求；物联网数据安全挑战。

工程师看好五类物联网终端增长前景，包括智能监控设备、智能汽车、智能表计、工业路由器/CPE。

工程师看好的最具前景物联网操作系统

物联网操作系统厂商竞争激烈。电子发烧友的调查显示，工程师最看好鸿蒙OS未来增长前景，56%的工程师选择了鸿蒙，12%的工程师选了RT-thread，11%的工程师选择了Android IoT。为什么看好鸿蒙操作系统？一是它能更好支持智能硬件厂家开发硬件（合作伙伴拥有芯片、模组等上游厂商）；二是鸿蒙生态有望实现生态整合，以智能家居为例，不同品牌的合作伙伴通过鸿蒙实现互联互通。

在物联网应用领域方面，智慧城市、车联网、智慧医疗、共享设备、智慧家居、能源物联网、智慧工业、智慧零售成为工程师高票选出的今年八大物联网应用。

以车联网应用为例，首先国家政策支持。近日，工信部、住建部研究确定重庆、深圳、厦门等10个城市为智慧城市基础设施与智能网联汽车协同发展第二批试点。机构预测，2025年全球蜂窝物联网通信模组出货量有望超过9.7亿片，对应千亿市场规模。其中车载模组将是重要场景之一，预计市场占比将在20%以上。今年，还有新能源汽车突破330万辆利好，智能网联已经成为新能源汽车标配，配合支持C- V2X的八大车厂推出新车型，相信5G+V2X的智能网联汽车成为未来的趋势。

从去年开始，蔓延到今年第四季度，物联网芯片涨价和缺货的情况还没有明显好转，海外原厂MCU、WiFi等芯片交期变长，在消费、工业等细分领域给国产替代的厂商一定的突破机会。

本次大会还举行了圆桌论坛环节，论坛由电子发烧友执行主编黄晶晶主持，邀请到微容科技营销中心常务副总经理郑春晖，Qorvo UWB事业部高级经理Jessica Zhou，RT-Thread生态运营总监陈峰，以及U-Blox华南区技术经理孟培新等嘉宾们，共同围绕“打破物联网生态边际，价值链的新机会在哪里？”这一主题，就共建生态、互联互通以及元宇宙、汽车等诸多话题进行了深入的交流与分享。

原文标题：AIoT赛道从芯片到操作系统，国产厂商的机遇和挑战

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　　审核编辑：彭菁