本土首款無(wú)線路由芯片的研發(fā)及市場(chǎng)定位歷程

作者/迎九《電子產(chǎn)品世界》編輯

　　摘要：上海矽昌通信技術(shù)有限公司的SF16A18無(wú)線路由器芯片于2018年一季度問世，堪稱中國(guó)大陸首創(chuàng)。矽昌創(chuàng)始人兼董事長(zhǎng)李興仁博士介紹了該公司芯片的市場(chǎng)定位，以及研發(fā)過程中的技術(shù)挑戰(zhàn)等。市場(chǎng)挑戰(zhàn)包括選擇哪個(gè)領(lǐng)域切入，芯片的功能定義、商業(yè)模式等。技術(shù)上，該芯片經(jīng)歷了5次MPW投片，花費(fèi)約億元，通訊類系統(tǒng)的兼容性是最大的技術(shù)挑戰(zhàn)，此外還有人才挑戰(zhàn)、資金挑戰(zhàn)。

       關(guān)鍵詞：無(wú)線;路由;芯片;Wi-Fi;兼容

　　1 公司成立僅四年，就出爐了本土首款無(wú)線路由芯片

　　不久前，上海矽昌通信技術(shù)有限公司在北京宣布，該公司于2018年年初試機(jī)成功并在年中實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的中國(guó)大陸首款自研的無(wú)線路由芯片SF16A18將進(jìn)一步擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域。實(shí)際上，矽昌成立于2014年12月，僅用四年就研制出了SF16A18。該公司是怎么做到的呢?先來(lái)看看矽昌及創(chuàng)始人李興仁博士的背景。

　　矽昌注冊(cè)地址是在上海張江高科技園區(qū)核心地帶，截止到2019年1月15日，總共融資1.6億元人民幣，實(shí)到資金是1.1億元。公司的主營(yíng)業(yè)務(wù)是網(wǎng)絡(luò)無(wú)線通信芯片及方案的研發(fā)和銷售;同時(shí)，針對(duì)智能家居和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，為物聯(lián)網(wǎng)的中小企業(yè)提供智能家居云平臺(tái)服務(wù)。

　　創(chuàng)始人李興仁博士于2000年復(fù)旦大學(xué)博士畢業(yè)，第一個(gè)七年半在上海華龍信息技術(shù)開發(fā)中心擔(dān)任研發(fā)副總兼技術(shù)總監(jiān)，這期間比較有名的芯片是“領(lǐng)航一號(hào)”，屬于北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航芯片。2007年8月李博士開始創(chuàng)辦盈方微電子，并于2014年6月上市。盈方微填補(bǔ)了一項(xiàng)空白——推出了國(guó)內(nèi)首款GHz級(jí)的平板電腦、智能電視的ARM CPU芯片,該芯片也促成了盈方微的上市。李興仁博士此次創(chuàng)業(yè)的新公司矽昌又完成了第三個(gè)國(guó)內(nèi)第一——是中國(guó)大陸第一款無(wú)線路由器芯片，于2018年年初研發(fā)成功。

　　2 為何要做無(wú)線路由芯片?

　　主要有兩個(gè)維度：產(chǎn)業(yè)背景和市場(chǎng)背景。

　　2.1 產(chǎn)業(yè)背景

　　首先，矽昌想選擇一個(gè)市場(chǎng)潛力巨大的產(chǎn)品[1]。公司2014創(chuàng)立時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)浪潮剛剛興起。通信和無(wú)線是物聯(lián)網(wǎng)的兩個(gè)關(guān)鍵詞，無(wú)線通信芯片是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)末梢。在物聯(lián)網(wǎng)里，智能家居是最貼近人們生活的，也是面向消費(fèi)類的應(yīng)用，因此用量很大，而且發(fā)展也會(huì)十分迅速。智能家居的特點(diǎn)是人不管在近場(chǎng)還是遠(yuǎn)場(chǎng)，通過手機(jī)、電腦、面板以及云、網(wǎng)關(guān)，可對(duì)家電進(jìn)行訪問/連接控制。同時(shí)物和物之間也可以進(jìn)行連接控制，因此中間網(wǎng)關(guān)是整個(gè)智能家居的神經(jīng)中樞，也是人與物、物與物之間通信的中樞。無(wú)線路由器就承載了這個(gè)基本功能。

　　當(dāng)前，無(wú)線路由器正在快速地由傳統(tǒng)向智能轉(zhuǎn)型。網(wǎng)關(guān)已經(jīng)加速由網(wǎng)絡(luò)連接過渡到其他的智能控制中樞，最新的產(chǎn)品諸如智能音箱等，它通過語(yǔ)音作為人機(jī)界面，替代手指的功能對(duì)家庭進(jìn)行互聯(lián)互通。

　　路由器的趨勢(shì)和需求帶來(lái)了芯片功能的轉(zhuǎn)換。市場(chǎng)上的一些友商的芯片聲稱支持的上網(wǎng)速度很快，但是只嵌入了一個(gè)很小的CPU，運(yùn)行一些基本的通信功能;但是矽昌認(rèn)為，在智能時(shí)代，需要CPU的功能更強(qiáng)大。

　　2.2 市場(chǎng)背景

　　2013年我國(guó)提出“寬帶中國(guó)戰(zhàn)略”，目前已上升到國(guó)家戰(zhàn)略?！皩拵е袊?guó)戰(zhàn)略”顧名思義就是讓千千萬(wàn)戶上網(wǎng)，尤其讓邊遠(yuǎn)地區(qū)的老百姓上網(wǎng)。2020年的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)寬帶接入用戶4億戶，覆蓋11億網(wǎng)民。在寬帶接入能力方面，城市要求帶寬大于50 Mbps，農(nóng)村要平均在20 Mbps以上。

　　隨著物聯(lián)網(wǎng)的普及，網(wǎng)絡(luò)安全已經(jīng)上升到刻不容緩的高度。網(wǎng)絡(luò)安全戰(zhàn)略一定要從源頭抓起，絕對(duì)不是在上面多建幾個(gè)防火墻就能解決的，基礎(chǔ)的硬件、芯片、供應(yīng)鏈也要從核心來(lái)解決。

　　可見，在國(guó)家的寬帶戰(zhàn)略需求下，需要大量的無(wú)線路由的芯片，在網(wǎng)絡(luò)安全的大背景下，核心的基礎(chǔ)芯片需要自主開發(fā)、自主可控[2-3]。與此同時(shí)，我國(guó)每年也需要大量的路由器，全世界80%的路由器也是在中國(guó)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的。所以從這一角度來(lái)看，相關(guān)芯片一直依賴進(jìn)口是不合理的。

　　在矽昌人的努力下，2018年一季度，矽昌第一款無(wú)線路由處理器芯片SF16A18終于研制成功了，并且堪稱中國(guó)大陸首款自主可控的無(wú)線路由器芯片。

　　3 無(wú)線路由器芯片的研發(fā)難點(diǎn)

　　這里面有幾個(gè)數(shù)字，該芯片有60名工程師堅(jiān)持了將近4年，其中做了5次MPW投片。業(yè)內(nèi)人士知道，每次MPW投片的代價(jià)都十分巨大，不僅是時(shí)間的代價(jià)，成本更為可觀——花費(fèi)了億元左右的資金，才堅(jiān)持把這款芯片做了出來(lái)。

　　3.1 技術(shù)“水太深”

　　李興仁博士稱研制過程苦不堪言。李博士創(chuàng)業(yè)時(shí)曾經(jīng)有一位上海領(lǐng)導(dǎo)講，他們?cè)撟C過無(wú)線路由器芯片是一個(gè)很好的方向，但是認(rèn)為不具備條件，做不了。但李興仁博士及其團(tuán)隊(duì)心里很不服氣，嘗試去挑戰(zhàn)，結(jié)果做到一年半左右就開始后悔了，發(fā)現(xiàn)這里的水太深。

　　第一，國(guó)內(nèi)無(wú)線和網(wǎng)絡(luò)通信的人才匱乏。李興仁博士團(tuán)隊(duì)可謂是第一個(gè)吃螃蟹者，而我國(guó)這方面的人才儲(chǔ)備極少，很難招到深度人才，只能自己培養(yǎng)，或者與海外機(jī)構(gòu)協(xié)作。

　　第二，研發(fā)難度非常大。這里面不僅有要支持到802.11ac的通訊規(guī)格，同時(shí)還要向下兼容802.11 a/b/g/n傳統(tǒng)的規(guī)格，此外，它又是2.4 GHz與5 GHz雙頻并發(fā)的體系，對(duì)CPU的架構(gòu)、噪聲的干擾、吞吐率、射頻的信號(hào)等都有非常高的要求。

　　第三，網(wǎng)絡(luò)通訊本身也是一門很復(fù)雜的學(xué)科，技術(shù)難度大。其中的通信類系統(tǒng)兼容性是個(gè)非常有挑戰(zhàn)的事情。SF16A18涉及的生態(tài)十分復(fù)雜，要保證所做的路由器芯片能讓所有具備Wi-Fi功能的手機(jī)都能上網(wǎng)，要保證任何一個(gè)電腦連上你的網(wǎng)口都能上網(wǎng)。實(shí)際上，早在2016年矽昌就已經(jīng)做出芯片了，前面兩版芯片也是能工作、上網(wǎng)的，但是有一些問題，例如挑用戶，有的手機(jī)能上網(wǎng)，有的手機(jī)上不了網(wǎng)，可見通訊的兼容性問題非常復(fù)雜。為此，從2016年開始，矽昌陸續(xù)租用了上千種手機(jī)，把能找到的最早帶Wi-Fi的手機(jī)，一直到今天的最新功能的手機(jī)都要找來(lái)測(cè)試。矽昌曾向一些手機(jī)租賃公司租借，租金高達(dá)每天80元。在這樣的堅(jiān)持下，兩年來(lái)，矽昌測(cè)試了市面上能見到的各種古董手機(jī)。

　　同樣，網(wǎng)絡(luò)方面也存在兼容性問題，矽昌找來(lái)各種品牌，甚至買了很多網(wǎng)卡來(lái)對(duì)接。

　　在解決兼容性問題方面，不僅需要第三方協(xié)議棧的優(yōu)化，而且性能要上去，同時(shí)要過國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

　　矽昌SF16A18的5次MPW充分說明做無(wú)線路由系統(tǒng)的不容易，有的投片就是為了解決兼容性問題，有的投片為了解決符合標(biāo)準(zhǔn)、不能有泄露的問題?！斑@里面的水太深了，你必須不停地改，改了投片后再測(cè)，測(cè)了以后再投片再測(cè),因?yàn)橛泻芏嗤ㄟ^仿真或者AP環(huán)境仿不出來(lái)。”李興仁博士稱。

　　3.2 資金挑戰(zhàn)

　　最難的時(shí)候是2018年春節(jié)前后，融資融不到、貸款貸不到，矽昌馬上要彈盡糧絕，工資都發(fā)不出來(lái)，幸好遇到貴人，李興仁博士把自己的房產(chǎn)抵押了2000萬(wàn)元，又堅(jiān)持了大半年。

　　4 技術(shù)定位：這款芯片實(shí)現(xiàn)了什么功能

　　首先，SF16A18無(wú)線路由器芯片集成了雙核四處理器十二線程CPU，主頻達(dá)到1.2 GHz。為什么定這個(gè)規(guī)格?因?yàn)殡S著智能的發(fā)展，路由器不再僅是單純的上網(wǎng)功能，會(huì)承載著家庭很多智能分析的功能，對(duì)CPU的計(jì)算性能要求會(huì)越來(lái)越高。

　　第二，對(duì)于Wi-Fi部分，沒有只支持單頻，矽昌做的是2.4 GHz、5 GHz Wi-Fi并發(fā)處理，支持802.11a/b/g/n/ac，也就意味著可支持所有的手機(jī)，并支持5個(gè)端口的以太網(wǎng)交換接口，支持千兆的GMAC(注：該功能主要是為了服務(wù)運(yùn)營(yíng)商的千兆寬帶入戶)。

　　芯片工藝是TSMC CMOS 28 nm工藝，該工藝與高通、博通同類芯片的工藝水平齊平。接口種類支持USB、SD卡甚至一些顯示接口、服務(wù)網(wǎng)關(guān)等，具體功能如表1所示。

　　SF16A18芯片的定位是服務(wù)500 Mbps以下的寬帶上網(wǎng)需求，主要有兩個(gè)原因。首先，性價(jià)比是最終的競(jìng)爭(zhēng)力。根據(jù)矽昌這幾年的判斷，一是在中國(guó)大陸，即使是一線城市，真正千兆寬帶入戶的還不多，矽昌預(yù)估從2018到2022年、甚至2025年，可能中國(guó)絕大部分家庭入戶的帶寬速度還是在500 Mbps及以下。所以矽昌第一款芯片想追求的是雙頻的最佳性價(jià)比，沒有刻意支持1200 Mbps。第二，根據(jù)矽昌的經(jīng)驗(yàn)，以及矽昌2018年所接觸的應(yīng)用，大多數(shù)應(yīng)用暫時(shí)不會(huì)超過30 Mbps的帶寬需求。

　　所以從規(guī)格來(lái)看，SF16A18適當(dāng)做了一些成本控制，沒有去做很復(fù)雜的全千兆，但是支持雙頻，因?yàn)殡p頻中的802.11 ac很重要，一路可以使帶寬達(dá)到433 Mbps，同時(shí)在5.8 GHz這個(gè)頻段上很干凈，因此矽昌做的是雙頻并發(fā)處理。

　　無(wú)線路由芯片中，矽昌是屬于比較少的用多核來(lái)做的公司，且CPU的性能比較領(lǐng)先?，F(xiàn)在智能音箱方面已有客戶。

　　此外，SF16A18是業(yè)界具有較高集成度的芯片。友商通常把2.4 GHz和有線交換放在一顆芯片上，5 GHz是單獨(dú)一顆芯片;還有個(gè)別的友商是三芯片方案。矽昌SF16A18是單芯片，把2.4 GHz、5 GHz全部集成，可謂雙頻一芯;同時(shí)內(nèi)部有一個(gè)強(qiáng)大的CPU。因此，與現(xiàn)在市場(chǎng)上最熱門的某款雙頻2×2芯片相比，SF16A18節(jié)省了200件以上的物料。

　　5 希望運(yùn)營(yíng)商支持，商業(yè)模式靈活

　　5.1 運(yùn)營(yíng)商是最大的客戶

　　矽昌認(rèn)為，對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來(lái)講，SF16A18的性價(jià)比非常高，滿足了500兆以下家庭寬帶入戶的市場(chǎng)需求;同時(shí)是安全可控的。

　　矽昌希望運(yùn)營(yíng)商/政府采購(gòu)方面，多關(guān)注矽昌這樣的本土企業(yè)。因?yàn)檫\(yùn)營(yíng)商/政府采購(gòu)是矽昌最大的目標(biāo)客戶，中國(guó)現(xiàn)在四大運(yùn)營(yíng)商每年這類芯片的采購(gòu)量是上億片。例如，僅僅2018年中國(guó)電信一個(gè)標(biāo)案是3004萬(wàn)套，標(biāo)案值50億元，這就需要約3000萬(wàn)顆芯片。此外，中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通等也有很多標(biāo)案會(huì)發(fā)生。不過，2018年運(yùn)營(yíng)商的門還沒有被敲開，個(gè)別地方開始得到支持了，如上海東方有線已經(jīng)開始采用，一個(gè)原因可能是運(yùn)營(yíng)商等客戶不知道國(guó)內(nèi)公司有這樣的芯片。

　　矽昌的建議是：我們支持海外企業(yè)，也要給本土企業(yè)展現(xiàn)自己實(shí)力的機(jī)會(huì)。例如，現(xiàn)在運(yùn)營(yíng)商的規(guī)格清一色的全部是2×2 1200 Mbps Wi-Fi接入，這里就有一個(gè)問題：第一，你家里寬帶是多少?我國(guó)有多少城市和地方是千兆寬帶光纖入戶?可能200 Mbps以下的占80%，1200 Mbps提高了產(chǎn)品的成本。第二，我們也有芯片，隔壁家的孩子都考90分，自家的孩子考80分也應(yīng)該是有培養(yǎng)前途的。

　　因此，對(duì)于新的市場(chǎng)，矽昌認(rèn)為SF16A18芯片足夠用，同時(shí)矽昌將于2019年下半年還會(huì)投產(chǎn)現(xiàn)在運(yùn)營(yíng)商標(biāo)案里需求的2×2 1200 Mbps上網(wǎng)芯片。

　　5.2 從芯片到解決方案的商業(yè)模式

　　那么，為什么SF16A18芯片2018年一季度就研制成功了，到2019年1月才正式向社會(huì)進(jìn)行發(fā)布?因?yàn)樾酒旧硎菦]有用，只有結(jié)合到產(chǎn)品的方案當(dāng)中才能發(fā)揮最大的作用。

　　為此，在2018年這一年時(shí)間里，矽昌同時(shí)在此基礎(chǔ)上已經(jīng)成功地開發(fā)了七大板塊的交鑰匙方案，包括基本路由器、運(yùn)營(yíng)商寬帶入戶路由器、智能網(wǎng)關(guān)、雙頻信號(hào)中繼器、家庭服務(wù)器、智能路由音箱、86面板等可靈活應(yīng)用于不同場(chǎng)景的解決方案。

　　6 未來(lái)規(guī)劃

　　下一步，矽昌計(jì)劃將研發(fā)與方案設(shè)計(jì)繼續(xù)下沉，從模組角度出發(fā)，結(jié)合NB-IoT應(yīng)用場(chǎng)景，打通智慧家庭的完整解決方案鏈，進(jìn)一步布局物聯(lián)網(wǎng)智能家居市場(chǎng)，盤活中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)智能家居生態(tài)鏈，通過自身產(chǎn)品增加市場(chǎng)國(guó)產(chǎn)化的聲音，也能夠通過交鑰匙方案助力更多設(shè)備制造商豐富其產(chǎn)品品類，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)國(guó)產(chǎn)化領(lǐng)域的“多贏”。

本文來(lái)源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2019年第2期第11頁(yè)，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處