单芯片方案加速11n变主流，SDR技术推动多模集成

虽然众多WLAN芯片和终端厂商等不及802.11n标准确定就纷纷推出产品抢占市场，WiFi联盟也因此在6月底推出针对11n标准草案2.0版的互操作性认证测试，但是由于成本、功耗和体积等原因，11n仍没有成为市场的主流。不过，随着11n单芯片方案的出现，11n可望加速进入PC领域，并扩展到消费电子甚至手机中，真正体现11n在多媒体内容分发方面的优势。在11n之后，WiFi、蓝牙、FM、UWB和GPS等无线技术集成在单芯片上是更长远的发展趋势，已有供应商利用软件无线电(SDR)等新技术进行尝试。

多媒体应用推动11n市场发展。Nhlesmc

在9月末北京举行的2007年全球WiFi高峰会议上，WiFi联盟宣布，自三个月前联盟测试项目开始以来，已有逾95种下一代11n草案2.0产品通过了WiFi认证。首批认证产品包括接入点、笔记本电脑、路由器和无线网卡。 11n推动WiFi进入消费电子和手机应用

Karen Hanley：消费电子和手机是WiFi未来的重点增长领域。

WiFi联盟高级总监Karen Hanley称，到2011年全球WiFi芯片组的年出货量将为7~10亿片，除了WiFi 在企业和家庭网络中的应用持续增长外，重点增长领域还有手机(2012年达4.91亿部，复合年均增长率达107%)和消费电子应用(到2011年达3.26亿部)。Hanley表示，WiFi进入手机和消费电子产品市场时间不是很长，在这两个市场WiFi还处在非常早期发展阶段，目前规模相对比较小，但我们相信未来几年时间里会有很大的发展。

Michael Hurlston：博通的单芯片方案将扫除11n面临的成本、功耗和尺寸障碍。

博通公司WLAN事业部副总裁兼总经理Michael Hurlston也指出，目前WiFi应用主要都是围绕PC及相关产品，如笔记本电脑、路由器和打印机等，未来的机会主要在手机和消费电子产品，它们的数量是PC产品的数倍。他表示，未来两年采用WiFi的新兴产品包括机顶盒、数字电视、手机和多媒体播放器等。 而WiFi从PC向消费电子领域扩展的技术驱动力是11n。与传统的WiFi产品相比，基于新802.11n草案2.0版标准的产品可提供五倍的数据流量(数据传输速率最高可达300 Mbps)及两倍的网络覆盖范围。研究机构ABI预测，到2012年，90%以上的WiFi芯片组将支持802.11n。ABI首席分析师Philip Solis表示：“对于很多用户来说，802.11n 将改变WiFi配置和使用的方式，支持更大的海量数据应用，包括视频。同时，我们预计许多之前未尝试过WiFi的用户将使该市场取得巨大发展。” Hurlston表示，目前WiFi市场的主流是802.11g，它将平稳增长，未来WiFi市场的驱动力是11n，11n不是要替代11g，而是要创造新的应用，如内容分发。11g非常适合以数据为主的信息服务，但没有涉及视频，11n则适合多媒体内容分发。Hurlston还指出：“手机需要11n的原因是距离，手机的一种应用是非授权移动接入(UMA)，这种应用很依赖于距离，因为用户可能移动到距离接入点比较远的地方，而11n可以满足。” 除了更高的速率和更远的距离外，11n的增强还包括提供最新安全保护(WPA2)和高服务质量(QoS)。Atheros公司FAE杨荣亮介绍说，11n的QoS是内建的，以保证语音、视频和游戏等应用的用户体验，当初11g没有想到QoS，额外给出一个802.11e WMM(WiFi Multimedia)作为补充，但是11n的规范出来后，MAC层协议就考虑到了这一点，可以支持会聚等视频流应用。 单芯片方案扫除成本、功耗和尺寸障碍 尽管11n市场一片火热，但出货量并不大。虽然通过11n草案认证的产品已经有95种，但相对于通过WiFi认证的产品已经累计有3900多种来说，只是一个较小的比例，而且这95种产品还全部是PC类产品。 Atheros的杨荣亮介绍说，11n目前的主要市场还是高端笔记本电脑，欧美市场已经有出货量，很多台湾厂商已经在替美国客户代工，但中国大陆厂商基本没有动作，只有少数厂商的高端机型开始采用11n研发。他解释说，主要是价格问题，目前11n芯片组的价格为十几美元，做成卡(模组)要几十美元，而11a/b/g模组才几个美元，相差太大了。例如一个11n路由器几个月前还要1,000多人民币，现在也需要800元，价格太高。Hurlston也表示，博通量产11n芯片的时间有一年多了，但和11g相比，出货量还是非常小，主要原因是在成本、功耗和尺寸方面，11n相比11g还有一段距离。 为了扫除成本、功耗和尺寸障碍，博通在WiFi高峰会议上发布了全球首个802.11n单芯片解决方案BCM4322，据称尺寸不到多芯片802.11n解决方案的一半，功耗低50%，可以将设备制造商的BOM成本降低高达40%。Hurlston表示，BCM4322是第二代博通 Intensi-fi产品，也是业内首个采用65纳米工艺制造的802.11n解决方案。目前业内大部分WiFi产品都是采用0.13微米工艺，少数采用90纳米工艺，而我们率先采用了65纳米工艺。 Hurlston指出，65纳米工艺实现了更高的集成度，极大地减小了器件成本、尺寸和功耗，可提高802.11n在路由器、DSL网关、打印机、笔记本电脑等传统无线设备中的采用率，以及将802.11n加到以前从未具有WLAN功能的消费电子产品上，如电视机、机顶盒和便携式摄像机。他透露说，博通的定价策略是保持11n方案价格为11g两倍左右。 与目前的11n方案普遍采用BB/MAC+RF+多路PA(PA常常和低噪声放大器LNA封装在一起)的多芯片方案相比，采用65纳米工艺的BCM4322在单芯片上集成了802.11MAC、BB、2.4GHz和5GHz无线收发器、多频带功率放大器，面向2×2 802.11n应用。此外，它也支持1×2、2×2、2×3和3×3结构。 Hurlston介绍说，目前博通还不支持最高速度可以达600Mbps的4×4结构，因为2×2结构最高速度可以达300Mbps，足以支持我们所谈论的应用。BCM4322实际吞吐量超过200Mbps，这样的性能超过了已有802.11n解决方案和大多数有线网络产品。 但Atheros的杨荣亮强调，根据WiFi速率专门测试软件，Atheros方案的TCP速率可以达到180Mbs，很少有厂商可以达到。他还指出，2×2结构很容易受到干扰等问题而不能够正常接收，3×3结构有冗余数据，抗干扰能力强，在中远距离时，可靠性就体现出来了。在11g单芯片市场表现出色的Atheros目前已经推出两代3×3 11n芯片组方案，分别是采用0.18微米和0.13微米工艺，不久该公司也将推出集成BB/MAC和RF的单芯片方案。在本届峰会上，Atheros演示了两台PC通过11n无线传送高清视频流。 杨荣亮也认同11n单芯片是未来的发展趋势，并指出2008年单芯片方案将推动11n进入主流，但他认为真正的11n单芯片还需要较长的路。他解释说，目前11g单芯片方案外部只需要时钟和EEPROM，PA和LNA都集成了，11n的 MAC/BB和RF集成进来很容易，但把PA集成进来很难，因为3×3结构中有三路PA，三路PA的发热量和功耗都很大，要集成比较艰难。 Hurlston也坦承，BCM4322的RF输出功率最大为20dBm，当需要更高功率时，可选外部PA。不过他强调，PA的问题不仅是功耗，更关键是PA与RF匹配的问题，博通有着丰富的经验，在匹配方面做得很好，也在进行相关集成工作。博通目前正在提供BCM4322的样品，并将于2008年第一季度开始批量交付。在发布芯片的同时，博通还发布了支持PCIe、PCI、mPCI、USB 2.0等接口的参考设计。 Hurlston预计集成11n的消费电子产品，如机顶盒和电视，可能会于2008年上半年在欧美出现，而中国WLAN市场相对落后一些，可能需要到2008年底或2009年初，而采用11n的手机可能会在2008年底或者2009年初前出现。 他也认为BCM4322用于手机，功耗还是太高，还需要做一些技术上的调整，例如改变11n协议工作方式，通过类似single stream的某些方式降低功耗，或者通过和蓝牙等技术集成在一起，降低整个系统功耗，以用于手机。杨荣亮也表示，11n用于手机还早，因为手机对省电和体积要求严格，而11n算法很复杂，MAC占用的面积大，耗电量大，目前大家还没有将11n应用于手机的想法。 多种无线技术集成催生软件无线电 有意思的是，随着WiFi技术不断向前发展，WiFi芯片供应商数量却越来越少，已经由过去的几十家公司变成博通、英特尔、Atheros和Marvell等少数几家供应商垄断的格局，当初大量的初创公司或被收购，或者关闭。目前的市场格局是英特尔专注于PC市场，Atheros在插卡等零售市场拥有优势，Marvell注重低功耗嵌入式市场，而博通在上述三个领域都有涉足。 Hurlston认为，这种现象是技术发展的结果，不光是WiFi，对很多半导体领域的初创公司来说，现在都是一个非常困难的时期，包括WiFi、蓝牙、数字电视和DSL芯片都是如此。他解释说，目前在半导体产业生存和发展所需要的资金非常巨大，芯片变得越来越复杂，需要很多工程师来设计，芯片的制造成本也越来越高，随着半导体工艺进入65纳米，最初的成本或者投资非常大。65纳米是一个非常大的技术提升，但它也非常昂贵，需要很大的运营资金，中小公司要跟上很困难。 11n的下一步是什么？Hurlston认为，很自然的逻辑是将WiFi、蓝牙、FM、UWB和GPS等无线技术集成在单芯片上。他解释说，目前业界面临的主要困难是功耗，11n不仅要兼容11a/b/g，还要将11n和蓝牙、FM、GPS等其它无线技术集成在单个芯片上，降低成本和功耗以用于手机，是很自然的逻辑，至于怎么样集成和组合，则取决于客户需求。正是基于这种理念，在2007年初，TI、博通、NXP和CSR等厂商都纷纷发布了针对手机市场、集成了WiFi+蓝牙+FM radio的融合方案，其中有一些甚至是单芯片方案。 不过，创蕊信通(北京)科技有限公司副总经理徐斌博士宣称，虽然上述厂商有发布，但大多都没有真正的芯片和量产，而且他们的方案大多是双核的，一个WLAN核，一个蓝牙核，成本较高，难于完全无干扰共存。创蕊信通是DSP内核授权厂商3DSP在华子公司，这支位于北京的研发团队利用3DSP的宽带DSP内核研发出了集成11b/g和蓝牙2.1+EDR BB/MAC的软件无线电方案BlueW-2310，在此次峰会展览时打出了“免费蓝牙”的广告。 徐斌表示，软件无线电(SDR)还是一个比较前沿的技术，采用一般的DSP实现软件无线电，成本和体积都降不下来，目前只是基站等通信设备中有采用，创蕊信通是第一家将SDR做到低功耗低成本消费电子级的厂商。 徐斌解释说，BlueW-2310采用了3DSP专门为宽带无线通信优化的高性能可编程DSP内核，可以为不同的通信应用重新配置和优化指令集，能够通过SDR技术同时支持高吞吐量的WLAN和蓝牙。他表示，由于WLAN最高宽带是54M，而蓝牙才3M多，因此增加蓝牙非常容易，不需要修改任何硬件，可以通过纯软件实现，用户可以只花WLAN的价钱同时获得WLAN和蓝牙功能，因此“蓝牙是免费”的。 BlueW-2310采用0.18微米工艺，184 pin CABGA 13×13mm封装，主要面向PC市场，目前已经有几家中国PC厂商正在进行测试。此外，创蕊信通还在设计新一代11n芯片，它采用两个DSP核，主要面向手机市场。 对于目前市面上还没有集成WLAN和蓝牙单芯片的说法，博通的Hurlston反驳说，我们的竞争对手可能确实还没有真正的芯片，因为它设计非常困难，但博通在今年初发布的时候就可以提供样片，因为博通只在可以提供样品的时候才发布产品，而我们的竞争对手常常提前发布。他解释说，问题是WLAN+蓝牙单芯片通常用于手机，而手机的设计周期较长，常常需要18~24个月，目前博通正在和几个客户合作，预计终端产品会在2008年晚和2009年早些时候出现。