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無(wú)線通信芯片是萬(wàn)物互聯(lián)的核心環(huán)節(jié)，利用其豐富的連接技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)各種不同場(chǎng)景的連接需求。
國(guó)內(nèi)無(wú)線通信芯片，探討遠(yuǎn)距離、低功耗、自組網(wǎng)通信技術(shù)在智慧互聯(lián)行業(yè)快速應(yīng)用的背景下，磐啟微由消費(fèi)向工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的進(jìn)階之道。
出貨量累計(jì)近20億顆！ChirpIoT系列產(chǎn)品初步實(shí)現(xiàn)了對(duì)LoRa芯片的國(guó)產(chǎn)替代
據(jù)了解，磐啟微成立于2010年，是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的智慧物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)芯片設(shè)計(jì)企業(yè)。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，公司現(xiàn)已經(jīng)擁有低功耗遠(yuǎn)距離ChirpIoT、多協(xié)議、BLE-lite三大系列芯片產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于智能家居、工業(yè)互聯(lián)、智慧城市、資產(chǎn)管理、室內(nèi)定位、運(yùn)動(dòng)健康等領(lǐng)域，截止目前累計(jì)出貨量已近20億顆。
磐啟微產(chǎn)品主要下游應(yīng)用場(chǎng)景
資料來(lái)源：磐啟微
在低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）無(wú)線通信芯片方面，磐啟微自研的PAN3028、PAN3031、PAN3029等ChirpIoT?系列產(chǎn)品具有產(chǎn)權(quán)自主、超廣覆蓋、極低功耗、強(qiáng)抗干擾、獨(dú)立組網(wǎng)、高性價(jià)比等特點(diǎn)，成功打破國(guó)外公司的技術(shù)壟斷，初步實(shí)現(xiàn)了對(duì)LoRa芯片的國(guó)產(chǎn)替代。
具體來(lái)看，PAN3028是一款采用ChirpIoT?調(diào)制解調(diào)技術(shù)的低功耗遠(yuǎn)距離無(wú)線收發(fā)芯片，其工作頻段為400~510MHz，具有-140dBm的靈敏度以及22dBm的輸出功率，由于具有高抗干擾性、低功耗和超遠(yuǎn)距離等特性，使其成為遠(yuǎn)距離傳輸和對(duì)可靠性要求極高的應(yīng)用的最佳選擇；而PAN3029作為公司新一代ChirpIoT?系列新產(chǎn)品，在靈敏度以及功耗等技術(shù)指標(biāo)上都做了一系列優(yōu)化，其RX功耗為4.1mA，僅為PAN3028的40%左右，預(yù)計(jì)不久后就會(huì)發(fā)布。
楊岳明表示：ChirpIoT系列產(chǎn)品采用的是磐啟微自主研發(fā)的調(diào)制解調(diào)通訊技術(shù)，工作在1Ghz頻段以下，通信距離在3KM以上，具有極低的功耗，電池使用年限超過(guò)10年，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)監(jiān)控、家庭和樓宇自動(dòng)化、遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表、安防系統(tǒng)等遠(yuǎn)距離低速率的工業(yè)控制類場(chǎng)景。目前，該系列產(chǎn)品已經(jīng)在電力、傳感器、消防、安防、運(yùn)營(yíng)商、表計(jì)行業(yè)的方案商、模組廠商及行業(yè)大客戶中批量出貨。憑借較高的毛利水平，該業(yè)務(wù)已經(jīng)成為公司凈利潤(rùn)的重要組成部分。
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備終端的數(shù)量也在與日俱增，但目前市場(chǎng)無(wú)線傳輸協(xié)議多樣，且各協(xié)議在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)格上存在不同程度的差異，導(dǎo)致大量不同協(xié)議的設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，這不僅在無(wú)形中增加了軟硬件成本，而且也降低了物聯(lián)網(wǎng)的傳輸效率。
在這種背景下，多協(xié)議芯片憑借能讓一枚芯片同時(shí)支持多種連接方式和標(biāo)準(zhǔn)的特性受到了市場(chǎng)的歡迎，迎來(lái)快速發(fā)展。
在多協(xié)議芯片領(lǐng)域，磐啟微自研的支持BLE、Mesh、2.4G、ANT+等無(wú)線通信協(xié)議的PAN108X、PAN107X系列芯片已經(jīng)推向市場(chǎng)，憑借超低功耗技術(shù)、高速及遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，可滿足電力、傳感器、標(biāo)簽、高端鍵鼠、AR/VR、運(yùn)動(dòng)健康、智能家居、工業(yè)等眾多場(chǎng)景的需求。
而在BLE-Lite系列芯片方面，磐啟微采用簡(jiǎn)化的BLE協(xié)議，使得芯片在和BLE4.0以及以上版本通信的同時(shí)，進(jìn)一步降低了芯片的功耗和成本，非常適用于智能家居、智能遙控、智能玩具、智能體脂秤、電子標(biāo)簽、電動(dòng)牙刷等有簡(jiǎn)單連接需求的應(yīng)用場(chǎng)合。
以XN297L系列產(chǎn)品為例，該芯片是工作在2400~2.483GHz世界通用ISM頻段的單片無(wú)線收發(fā)芯片。在功耗上，發(fā)射模式（2dBm）下該芯片工作電流為19mA，接收模式下工作電流為15mA，休眠電流僅為2uA；在成本上，該系列芯片自帶部分鏈路層通信協(xié)議，僅需配置少量的參數(shù)寄存器即可使用，更加節(jié)省成本；在性能上，該芯片在250K/1M/2M bps模式下的接收靈敏度為-91/-87/-83dBm，發(fā)射輸出功率最大可達(dá)13dBm，具有抗干擾性好、接收濾波器的鄰道抑制度高等優(yōu)異特性。目前，該芯片已經(jīng)智能家居、智能家電等領(lǐng)域廣泛使用，其中在九陽(yáng)新款空氣炸鍋中使用的射頻收發(fā)芯片XN297LBW，開(kāi)啟了空氣炸鍋的智能化里程碑。
磐啟微經(jīng)典TRX BLE-Lite產(chǎn)品情況
資料來(lái)源：磐啟微
楊岳明指出：BLE Lite是磐啟微通過(guò)完善配對(duì)解綁、組包拆包、群組管理、加密解密、安全策略，形成的一種輕量、安全的2.4G藍(lán)牙產(chǎn)品，目的是在廣大的消費(fèi)市場(chǎng)，以更低成本、更易開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)來(lái)替換BLE的部分應(yīng)用場(chǎng)景。經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，公司在該領(lǐng)域已經(jīng)擁有業(yè)內(nèi)領(lǐng)先完善的產(chǎn)品線，并且銷量保持著穩(wěn)定增長(zhǎng)的趨勢(shì)。除了家電領(lǐng)域的九陽(yáng)外，在玩具領(lǐng)域的美泰、孩之寶等都是我們?cè)谠擃I(lǐng)域長(zhǎng)期合作的客戶。
在消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)取得領(lǐng)先地位后，積極向毛利率更高的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域拓展
近年來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)以及無(wú)線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)不斷加速。根據(jù)GSMA的數(shù)據(jù)，2021年全球物聯(lián)網(wǎng)總連接數(shù)達(dá)到151億個(gè)，預(yù)計(jì)未來(lái)4年將保持11.45%的復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，到2025年這一連接數(shù)量將達(dá)到233億個(gè)，總收入將達(dá)到1.1萬(wàn)億美元。
面對(duì)層出不窮的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)芯片行業(yè)也迎來(lái)歷史機(jī)遇，需求持續(xù)爆發(fā)式增長(zhǎng)。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)智庫(kù)的數(shù)據(jù)，在2023年全球無(wú)線短距通信芯片出貨量預(yù)計(jì)將達(dá)到160億片，到2026年市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)250億美元。而作為在無(wú)線通信芯片中占比較大的藍(lán)牙芯片，預(yù)計(jì)出貨量將從2022年的49億顆增長(zhǎng)到2027年的76億顆，CAGR將達(dá)到9%。
從競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看，在低功耗藍(lán)牙芯片領(lǐng)域，目前主要玩家為Nordic、Dialog（被瑞薩電子收購(gòu)）和TI，三者合計(jì)市占率接近60%。對(duì)于目前藍(lán)牙芯片行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，楊岳明表示：
磐啟微是國(guó)內(nèi)做2.4G藍(lán)牙芯片最早，也是做的最好的企業(yè)之一，我們?cè)谶@個(gè)領(lǐng)域一直是行業(yè)的標(biāo)桿，早在2016年左右，磐啟微的營(yíng)收就已經(jīng)過(guò)億元。和國(guó)外Nordic相比，公司的PAN108x系列產(chǎn)品在性能上和國(guó)外主流產(chǎn)品差不多，在待機(jī)情況下功耗為300納安僅比Nordic差10%，不過(guò)磐啟微在價(jià)格上有一定的優(yōu)勢(shì)，并且現(xiàn)在在功耗上已經(jīng)做了優(yōu)化，即將發(fā)布的PAN107x系列芯片在功耗上就可以比國(guó)外友商做的更好。和國(guó)內(nèi)廠商相比，磐啟微的產(chǎn)品在性能、功耗等各項(xiàng)指標(biāo)上都具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，一直以來(lái)處于行業(yè)第一梯隊(duì)。
而在低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，目前有兩種不同制式，一種是基于蜂窩即工作在授權(quán)頻段的一些低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，如NB-IoT等；另一大類是工作在自組網(wǎng)即非授權(quán)頻段的一些技術(shù)，如LoRa與ChirpIoT，其中前者是美國(guó)Semtech公司所主導(dǎo)的技術(shù)，在國(guó)內(nèi)外擁有廣泛市場(chǎng)；后者則是一項(xiàng)由磐啟微研發(fā)，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)底層技術(shù)。
磐啟微的ChirpIoT系列產(chǎn)品是直接對(duì)標(biāo)Semtech的LoRa做的，其中PAN3028、PAN3031系列主要對(duì)標(biāo)Semtech的SX127系列產(chǎn)品。和SX127相比，PAN3028在靈敏度方面差不多，但磐啟微的帶寬沒(méi)有它做的那么窄，磐啟微認(rèn)為用62.5/125/250/500KHz的帶寬以及0.08-21kbps的速率，足以滿足絕大部分低速率場(chǎng)景的應(yīng)用需求。
楊岳明說(shuō)道，而PAN3029系列對(duì)標(biāo)的是Semtech的SX126系列產(chǎn)品。和SX126相比，磐啟微的PAN3029產(chǎn)品靈敏度比它高2~3個(gè)dBm，這也就意味著磐啟微芯片的傳輸距離比它要遠(yuǎn)1.3倍左右。此外，該芯片的擴(kuò)頻為5-12，最高速率可以達(dá)到45kps，接收電流也只有4.1毫安，在功耗上比SX126更有優(yōu)勢(shì)，可以在很大程度上幫助客戶節(jié)省成本。
值得一提的是，PAN3029提供了一種點(diǎn)名機(jī)制，其將在前導(dǎo)碼（Preamble）分為多個(gè)片段(Field)，并在每個(gè)片段中加入ID，當(dāng)接收端接收到一個(gè)完整的Field后通過(guò)ID就可以辨別出是不是呼叫自己，如果不是，即可立刻進(jìn)入休眠狀態(tài)。通過(guò)這種方式，極大的降低了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的功耗。
PAN3029新增特有MAPM模式，可降低約60%的網(wǎng)絡(luò)功耗
資料來(lái)源：磐啟微
磐啟微2.4G藍(lán)牙產(chǎn)品線主要面對(duì)的是消費(fèi)類市場(chǎng)，而ChirpIoT系列產(chǎn)品線則主要應(yīng)用于工業(yè)場(chǎng)景。在談及由消費(fèi)向工業(yè)領(lǐng)域拓展的原因時(shí)，楊岳明是這么看的：
消費(fèi)類市場(chǎng)雖然市場(chǎng)規(guī)模大，但玩家眾多競(jìng)爭(zhēng)激烈，因此導(dǎo)致消費(fèi)類市場(chǎng)毛利率并不高。此外，消費(fèi)類市場(chǎng)由于產(chǎn)品更新迭代快，周期性很強(qiáng)，容易導(dǎo)致公司收入出現(xiàn)大起大落的情況。為了保持公司長(zhǎng)期持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，在2016年左右，借助工業(yè)智能化升級(jí)的機(jī)遇，公司開(kāi)始向毛利率更高、價(jià)格更為穩(wěn)定的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域進(jìn)行拓展，目前已經(jīng)在低功耗、遠(yuǎn)距離的表計(jì)等工業(yè)傳輸領(lǐng)域取得了一定的成績(jī)。
展望未來(lái)，楊岳明表示：現(xiàn)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)雖然無(wú)線通信芯片眾多，但真正營(yíng)收規(guī)模能夠做到10億元以上的公司其實(shí)并不多，這是國(guó)內(nèi)芯片設(shè)計(jì)公司的機(jī)會(huì)所在。未來(lái)，磐啟微也會(huì)重點(diǎn)圍繞著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，不斷進(jìn)行產(chǎn)品矩陣的完善，用磐啟微的高性能、遠(yuǎn)距離以及低功耗的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，不斷的去更新迭代我們的產(chǎn)品，在滿足不同細(xì)分行業(yè)特定客戶需求的同時(shí)，進(jìn)一步把公司做大做強(qiáng)。
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