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首款国产智能路由器芯片量产,对比国际大厂有何优势?

时间:2019-04-08 作者:Franklin Zhao 阅读:
长期以来,WiFi无线路由处理器芯片市场被中国大陆以外的企业所垄断。然而最近,矽昌通信这家中国公司推出了国内首款智能路由处理器芯片SF16A18,实现了从无到有的突破。那么,矽昌为什么会选择这样一个红海市场来开拓?

目前,中国的互联网用户数全球第一,但电信、广电等宽带运营商的家庭宽带接入设备、WiFi无线路由器等电子产品,因无国产同类芯片,都只能采用海外的芯片产品。长期以来,WiFi无线路由处理器芯片市场被中国大陆以外的企业所垄断。

然而最近,矽昌通信这家中国本土公司却勇往直前,成功推出了国内首款智能路由处理器芯片SF16A18,实现了从无到有的突破。那么,您一定好奇,矽昌为什么会选择这样一个红海市场来开拓?这家公司又有着怎样的背景,产品又有怎样的技术和亮点吧?

做智能路由器芯片的原因

日前,在该公司举办的媒体见面会上,EDN小编了解到,矽昌这家公司有着很健全的领导班子。例如,该公司的董事长兼创始人李兴仁博士就是上海盈方微的创始人,现在是他第二次创业。

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李博士坦言,他这次创业选了一个比较崎岖坎坷的路——做无线路由器/智能网关芯片。这是一个红海市场,大企业很大,例如普联(TP-Link)。这类芯片又有一些互联网巨头在玩,像小米、360,他们恨不得把这个产业免费化。

但是这个时代也是一个非常好的切入点,原因包括:

第一,物联网现在蓬勃发展,国家规划了物联网九大领域,包括智能交通、农业、工业,以及智能家居,这是一个必然的趋势。

第二,智慧家电现在已经和我们的生活很靠近了。现在,包括苹果、谷歌和亚马逊在内的巨头,推出了各式各样的智能家居产品。例如智能音箱,它其实就是路由器的另外一种外观形态,我们可以利用它来通过语音访问互联网的资源。

第三,2017年我国的芯片进口额是2300亿美元,今年上半年这个数字大概是3400亿美元。芯片的进口额越来越高。从整个国家的发展来讲,我们有义务、有责任来因应这个趋势,尽自己的能力来填补一些我们能做的产品。

最后,2013年,我国提出来了宽带中国战略,即不仅要在一线城市、二线城市,还要在很多偏远的地方,让我们的老百姓能够接入互联网,从而打通封闭山区或偏远地区与外部世界的距离。

另外,从网络安全的角度来讲,源头的芯片也很重要。因此,SF16A18芯片不仅从硬件层面上实现了两层加密——硬件的加解密引擎,以及管理层加密——在方案层面上也支持了一些闭环措施。

后续,矽昌还会一如既往地完善其产品线,今年还会有两颗芯片量产,明年还会有两到三颗。应用领域包括交换机、路由器,以及无线,甚至包括WiFi 6等。

双频无线智能路由处理器及其应用

据了解,A18芯片是中国大陆首款、自主开发的2.4GHz/5GHz双频无线智能路由处理器集成电路芯片,可广泛应用于中国电信光纤宽带入户设备、广电(如东方有线)同轴电缆宽带入户设备、4G转WiFi宽带入户设备、以及家用无线WiFi路由器等领域,同时,由于集成了双核四处理器高性能CPU,也可以用于无线智能网关、无线智能路由器及智能音箱等产品。(详情请见附录)

目前基于A18芯片,矽昌通信已开发并量产了无线智能路由器、入墙式86面板WiFi AP、AC控制器、支持路由功能的智能音箱等产品。

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智能路由器IC设计挑战

谈到这类芯片的设计挑战,该公司研发总监王胜告诉记者,它的最大挑战就在于数模混合,把射频等外围器件集成在一颗芯片上。这对于双频合一的技术是一个很大的挑战。

另外,WiFi的兼容性是个很难解决的问题——不单是硬件的问题,还有很多软件协议栈的问题。WiFi的协议栈从最底层的物理层,到媒体接入层,再到上层的IP层、TCP层,甚至一些管理软件,需要软件跟硬件协调工作。也就是说,AB两家厂商的WiFi和路由器产品不能起冲突。

在这方面,矽昌做了很大的工作——租了手机,租了设备,去验证。总共1500多台,涵盖各种各样的设备,从最古老的功能手机,到塞班系统、Windows系统,到现在的安卓、iOS系统,都做了测试,以防出现兼容性的问题。

同时,由于该芯片采用的是28nm工艺,这在射频里是比较先进的工艺,因此在整个对工艺的磨合过程中,矽昌也花了很多工夫,才最后完成这整个芯片的设计。

此外,为什么做双频?王总解释说,现在WiFi已经是第六代的11ax技术。我们现在一般的手机都支持11ac,它支持2.4GHz和5GHz两种信号。WiFi最开始工作的2.4GHz ISM频段,包括红外、微波炉等全部在这个频段上。这个频段太拥挤,会相互干扰。为了满足用户日益对速度、低延迟的要求,WiFi组织决定把频段跳到5GHz上去。5G比2.4G的速度要快、要干净,因为它提供了80MHz带宽、更高的调制格式,以及更短的帧间距等各种优势。

采用国产智能路由器IC能实现怎样不一样的自主安全?

另外,在安全方面,王总补充说,从模块到系统,矽昌做了很多安全的手段。模块上来讲,该产品有硬件的加密引擎模块,支持国际主流的加密,对称和非对称都有。另外,WiFi模块也有自己独立的硬件加密引擎,这和系统另外的加密引擎不一样,可以保护系统的核心资源。

像RAM或一些比较核心的程序,WiFi的加密引擎是专门为了WiFi做准备的。WiFi的加密引擎支持加密的格式非常多,从国际标准到我国的WAPI都有支持。另外矽昌还做了一个管理保护,叫MFP(Management Frame Protect)。这个技术实际上是一个标准,但是很多芯片厂商都不支持,因为它在WiFi协议里是个可选项。但是,3.15晚会刚曝光一个事情,即有非法分子利用WiFi信标去获取用户的隐私。我们就可以通过这个保护,来保护信标帧管理层,让非法分子不能通过APP或钓鱼设备去窃取。这是模块级别的加密保护。

在系统层面也提供security boot保护。有了这个保护,即使矽昌内部有人离开公司,或者有客户拿到了代码,或者有客户的工程师拿到了代码,去了另外一家竞争对手的公司,他也不能非法地篡改设备上的内容。“因为密钥是在我们自己的手上,私钥是在自己的手上,保护好私钥就可以了。”他解释说。

相比国际大厂的特点与优势

当谈到矽昌相较高通或博通等国际大厂又有哪些优势时,李博士表示,矽昌的竞争对手可以分两档。一档是博通和高通,博通是一家非常好、非常优秀的公司,在矽昌总部,其最大的会议室也取名叫“博通厅”,也就意味着该公司一直在思考怎么样能成为一家中国的博通半导体公司。第二,台湾地区的联发科和瑞昱做得也不错。

但是,从另外一方面来讲,这些欧美企业太注重技术指标,往往有些不接地,比如博通、高通的不少方案可能是三芯片方案。台湾这两家公司可能双芯片方案多一点。矽昌直接做的就是单芯片方案。首先,矽昌追求的是两个字,一个是有,有这颗芯片,第二个是追求性价比最好,同时让客户pcb上的BoM物料最少,这也是大陆企业的生存之道。

矽昌对自己的技术信心满满。后续,通过不断完善自身的技术与服务,以及陆续补足产品序列,矽昌也将提供更有竞争力的产品与方案。到那时,则更能完全展现出其性价比的优势。

附录:SF16A18芯片介绍

A18芯片采用TSMC 28纳米工艺设计生产,主要功能包括:

1. 集成双核四处理器十二线程CPU,型号:MIPS InterAptiv,主频达1.2GHz。

2. 集成并支持2.4GHz 802.11 b/g/n标准, 支持20/40MHz带宽,支持MCS-7。

3. 集成并支持5GHz 802.11 a/n/ac,支持20/40/80MHz带宽,支持MCS-9和256QAM。

4. 支持2.4GHz & 5GHz双频并发。

5. 集成5口10/100Mbps ethernet switch & router。

6. 集成10/100/1000Mbps RGMII接口,支持千兆宽带和WLAN接入。

7. 内置e-Fuse,支持安全启动和防破解。

8. 集成硬件加解密加速器,支持国内外主流加解密标准。

9. 集成多路I2S、PCM、UART、SPI、I2C接口。

10. 集成eMMC/SD、SD/SDIO和USB 2.0 OTG接口。

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A18芯片的主要特色:

1. 高集成度  单芯片集成了2.4G & 5G基带、射频收发器、PA、LNA、T/R Switch、有线交换路由等功能,集成度全球领先。高集成度极大简化整机BOM物料成本,同时,特别合适小空间产品研发需求,如入墙式双频86面板WiFi路由器。

2. 芯片接口种类,通过灵活的方案选择,可轻松支持2.4/5GHz双频并发的无线智能路由器、智能音箱、入墙式86面板WiFi路由器、多标准网关等应用需求。

3. CPU功能强劲     A18芯片集成了双核四处理器十二线程CPU,主频可达1.2GHz,超频可达1.5GHz,计算性能大幅领先主要竞争对手同类产品;多线程CPU,更符合网络通信的特点需求。强大的多线程计算能力,尤其符合“人工智能+IoT”应用需求,如智能音箱、智能网关、智能管家等,此外,强大的CPU计算能力,可支持网吧级QoS,确保多人上网不卡顿。

4. 2.4GHz/5GHz双频并发  在全球范围内,2.4GHz为免授权频段,蓝牙、Zigbee、WiFI等诸多设备都挤在此频段,导致此频段拥挤(“crowded”)、噪声大(“noisy”)和脏(“dirty”),即使2.4GHz 802.11 b/g/n带宽支持40MHz,但一般只能分配到20MHz,因此,即使2.4GHz 2x2 MIMO配置,理论传输速率只有150Mbps,但11ac使用的4.9~5.8GHz频段,干净不拥挤,很容易分配到80MHz带宽,即使1x1 11ac配置,理论传输速率达433Mbps。目前,智能手机普遍支持11ac,WiFi无线路由器支持802.11ac标准和5G频段,是唯一的出路。

5. 支持11ac 256QAM调制方式,支持A-MSDU、A-MPDU帧格式,单位时间内所能传输的有效数据量更多。

6. 支持千兆宽带接入,带宽无浪费。目前,电信、移动等宽带运营商已普遍支持大于100Mbps宽带入户,但目前京东、天猫上一些标称“AC1200Mbps”无线路由器,仍采用100Mbps WAN口配置,运营商带宽资源被挡在门外。

7. 集成硬件安全加速引擎,通过硬件级别的安全启动方案,可建立从iROM、uBoot到Linux文件系统的签名信任链,可保证出厂系统无法被终端用户或者黑客非法进行更改,即使软件源码泄漏,没有私钥,同样无法生成合法的镜像。关乎党、政、军,及千家万户的网络信息安全。信息安全自主可控!

A18芯片的应用广泛,主要包括:

1. 智能家庭网关产品,目标客户:四大运营商;

2. 无线智能路由器,目标客户:三大运营商,路由器制造商等;

3. 城市、公交车辆、地铁、飞机、高铁等WiFi热点;

4. 山区宽带入户4G/5G转WiFi产品 ;

5. 智能音箱;

6. 入墙式86面板WiFi路由器;

7. AC控制器;

8. WiFi中继器;

9. 宽带PLC产品;

10. 家庭文件服务器。

注:目前A18芯片产品已经处于市场推广阶段。

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