| Liệu 5G có thể thay thế Wi-Fi 6?Vào tối ngày 9 tháng 6 năm 2021, hội thảo chuyên ngành "Chip Everyone Says/I Say IC" lần thứ sáu do Zhangjiang Hi-Tech và Xinmo Research tổ chức đã diễn ra tại Thành phố Khoa học Zhangjiang. Trong hội thảo, ông Zhang Pengfei, Chủ tịch kiêm Giám đốc điều hành của Broadcom Integration, đã có bài phát biểu tuyệt vời về chủ đề "Tái cấu trúc Internet vạn vật: Nói về Wi-Fi 6". Hội thảo đã thu hút sự tham gia của các lãnh đạo cấp trung và cấp cao đến từ các công ty nổi tiếng như Huawei, Huahong Grace, Unisoc, Pingtouge và Intel.Trong buổi giao lưu trực tiếp, Zhang Pengfei đã có cuộc thảo luận sôi nổi với khán giả về các điểm nóng trong ngành, cơ hội trong ngành, chiến lược doanh nghiệp và các vấn đề khác. Zhang Pengfei, Chủ tịch kiêm Giám đốc điều hành của Broadcom IntegrationÔng Trương Bằng Phi là chủ tịch kiêm giám đốc điều hành của Broadcom Integration và có hơn 20 năm kinh nghiệm trong ngành công nghiệp bán dẫn. Ông Trương Bằng Phi tốt nghiệp cử nhân, thạc sĩ và tiến sĩ tại Khoa Kỹ thuật Điện tử, Đại học Thanh Hoa. Năm 1994, ông sang Mỹ làm nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Đại học California, Los Angeles (UCLA). Ông từng đồng sáng lập Resonext Communications, một công ty thiết kế mạch tích hợp tại Mỹ, sau đó được RF Micro Devices, một công ty niêm yết tại Mỹ, mua lại thành công. Năm 2005, sau khi trở về Trung Quốc, ông Trương Bằng Phi thành lập Broadcom Integration tại Khu Công nghệ cao Trương Giang, Thượng Hải, tập trung vào nghiên cứu và phát triển cũng như kinh doanh chip mạch tích hợp truyền thông không dây. Công ty cung cấp chip SOC vi xử lý và tần số vô tuyến không dây hiệu suất cao, công suất thấp cho khách hàng trong và ngoài nước, bao gồm nhiều thương hiệu nổi tiếng thế giới, và cung cấp các giải pháp hoàn chỉnh cho giao thông thông minh và Internet vạn vật. Vào tháng 4 năm 2019, Broadcom Integration đã được niêm yết trên sàn giao dịch chứng khoán chính hạng A.Sau đây là nội dung bài phát biểu tuyệt vời của ông Trương Bằng Phi do Xinmo Research biên soạn.Trương Bằng Phi:
Ai cũng quen thuộc với Wi-Fi, và hầu hết mọi người đều sở hữu ít nhất một thiết bị sử dụng Wi-Fi. Trong hai năm qua, với sự ra mắt của công nghệ Wi-Fi 6, nhiều sản phẩm thiết bị đầu cuối đã được nâng cấp lên Wi-Fi 6, và Wi-Fi 6 cũng thu hút sự chú ý của giới truyền thông và báo chí. Hôm nay, tôi muốn chia sẻ với các bạn về Wi-Fi 6, những nâng cấp công nghệ mới, các kịch bản ứng dụng mới và cơ hội đầu tư mới mà nó mang lại.Tôi sẽ trình bày chi tiết hơn về các điểm sau:1. Nguồn gốc công nghệ Wi-Fi; 2. Năm nút thắt cổ chai ứng dụng chính của Wi-Fi 5; 3. Chín nâng cấp công nghệ chính của Wi-Fi 6; 4. So sánh Wi-Fi 6 và 5G; 5. Thách thức thiết kế của chip Wi-Fi 6; 6. Sự trỗi dậy của ngành công nghiệp Wi-Fi; 7. Dự báo quy mô thị trường Wi-Fi; 8. Các sản phẩm Wi-Fi tích hợp của Broadcom.
Nguồn gốc của công nghệ Wi-Fi
Ngành công nghiệp thông tin điện tử đã phát triển hơn 50 năm và tạo ra nhiều sản phẩm làm thay đổi thế giới. Máy tính và điện thoại di động là hai sản phẩm tiêu biểu nhất. Công nghệ hỗ trợ vô cùng quan trọng đằng sau đó chính là truyền dẫn và kết nối.Hàng ngày chúng ta sử dụng nhiều hơn một giao thức truyền dẫn không dây, và mỗi điện thoại di động đều chứa ít nhất ba giao thức: mạng di động, Wi-Fi và Bluetooth. Có ba khía cạnh quan trọng để đánh giá công nghệ truyền dẫn không dây: khoảng cách, băng thông và thời lượng pin. Từ góc độ kỹ thuật, không có cách nào đạt được sự hoàn hảo ở cả ba khía cạnh này, và ngay cả khi làm được, chi phí cũng sẽ rất cao. Đó là lý do tại sao điện thoại di động có ba giao thức truyền dẫn không dây. Mạng di động ưu tiên tối ưu hóa khoảng cách, Wi-Fi ưu tiên tối ưu hóa băng thông, và Bluetooth ưu tiên tiết kiệm năng lượng.Từ năm 1999, WLAN đã có chuẩn giao thức truyền thông không dây Wi-Fi. Sau một thời gian dài phát triển, trước Wi-Fi 6, nó đã trải qua năm thế hệ phát triển công nghệ, và chủ đề chính là tăng lượng dữ liệu truyền tải trên mỗi đơn vị thời gian. Ví dụ, các giao thức Wi-Fi thế hệ thứ ba 802.11a và 802.11g có thể truyền email; giao thức Wi-Fi thế hệ thứ tư cho phép các thiết bị lướt Internet tự do, và giao thức Wi-Fi thế hệ thứ năm 802.11ac cho phép các thiết bị phát video mượt mà. Với sự nâng cấp công nghệ, ngày càng nhiều người dùng sử dụng Wi-Fi, và Wi-Fi đã bắt đầu thành công trong công nghiệp và kinh doanh. Tuy nhiên, hiện tượng nghẽn cổ chai người dùng cũng bắt đầu xuất hiện.
Năm nút thắt cổ chai chính của ứng dụng Wi-Fi 5
Trước tiên, hãy xem xét một kịch bản ứng dụng Wi-Fi điển hình. Trong môi trường văn phòng, có một AP, có thể là bộ định tuyến, điểm phát sóng hoặc cổng. Nhiều thiết bị trong văn phòng được kết nối với Internet bên ngoài thông qua các AP. Một AP và tất cả các thiết bị được kết nối với nó tạo thành một BSS (Base Service Support). Các thiết bị được kết nối với AP được gọi là STA (Static Station Service). Trong một BSS, có một AP. Tất cả các STA truy cập AP tại một thời điểm nhất định cần phải cạnh tranh để có được phương tiện truyền dẫn không dây để kết nối với Internet. Hai BSS liền kề được gọi là OBSS (Backup Service Support).Sau khi hiểu rõ điều này, chúng ta có thể xác định được những điểm nghẽn kỹ thuật nào tồn tại trong công nghệ Wi-Fi trước khi Wi-Fi 6 ra đời.(1) Việc nhiều thiết bị cùng tồn tại dẫn đến tắc nghẽn nghiêm trọngVới sự phổ biến rộng rãi của Wi-Fi, ngày càng nhiều thiết bị đầu cuối (STA) được kết nối với một điểm truy cập (AP) trong một mạng BSS, và xác suất mỗi STA truy cập được AP bị giảm đi. Tình hình thực tế là trong một mạng BSS, nếu mức sử dụng kênh đạt 75%, tức là đã đạt đến trạng thái bão hòa. Thêm một STA nữa sẽ dẫn đến hiện tượng trễ nghiêm trọng. Các thiết bị đầu cuối trong mạng BSS vẫn gây nhiễu lẫn nhau.(2) Tỷ lệ dữ liệu khung ngắn quá caoKhi AP truyền dữ liệu STA, nó cần đóng gói dữ liệu và gửi đi. Quá trình này sẽ tạo ra một số chi phí quản lý và điều khiển để thiết lập các kết nối dữ liệu hiệu quả và an toàn. Lượng dữ liệu hợp lệ càng nhiều thì mức độ sử dụng phương tiện truyền dẫn càng cao. Thông thường, chúng ta sử dụng Wi-Fi để gửi các tin nhắn ngắn, và lượng dữ liệu thực tế không lớn. Chỉ khi gửi thông tin 4K và 8K thì lượng dữ liệu hợp lệ mới lớn. Trong trường hợp này, mức độ sử dụng phương tiện không dây trong quá trình lắp ráp gói dữ liệu rất, rất thấp.(3) Thiếu hụt nghiêm trọng tài nguyên phổ tầnChúng ta sử dụng băng tần 2.4GHz nhiều nhất. Ngay cả với băng thông nhỏ nhất là 20MHz cũng chỉ có ba kênh khả dụng. Nếu sử dụng băng thông 40MHz, chỉ có thể chọn một kênh trong băng tần 2.4GHz. Từ góc độ tài nguyên tần số, 2.4GHz rất khó sử dụng. Ví dụ, nếu giao thức 802.11ap sử dụng băng thông 160MHz, chỉ có thể sử dụng hai kênh ngay cả trong băng tần 5GHz. Tắc nghẽn trong nhiều trường hợp là do không đủ kênh.(4) Tiêu thụ điện năng thấpNgày càng có nhiều người sử dụng Internet vạn vật (IoT), và một yêu cầu rất quan trọng đối với việc ứng dụng IoT là giảm mức tiêu thụ điện năng. Trong ngành công nghiệp Wi-Fi, vấn đề tiết kiệm điện năng vẫn chưa được chú trọng đúng mức. Các thiết bị điện tử hiện nay có thể thay pin mỗi năm một lần. Điều này đã được thực hiện rất tốt. Khi kỷ nguyên IoT đến, giả sử có 100 thiết bị như vậy trong nhà, thì mỗi tuần sẽ phải thay hai viên pin, điều này sẽ gây áp lực rất lớn lên người dùng. Do đó, kéo dài tuổi thọ pin là một thách thức rất quan trọng.Wi-Fi là giao thức truyền dẫn trong nhà, vậy tại sao lại sử dụng nó ngoài trời? Hiện nay, với sự xuất hiện của Internet vạn vật (IoT), nhu cầu sử dụng ngoài trời đã tăng lên. Ví dụ, đối với việc giám sát an ninh và các cơ sở giải trí, chúng ta cần các giao thức truyền dẫn ngoài trời đáng tin cậy hơn.Đây đều là những khó khăn và thách thức về hiệu quả phát sinh trong các kịch bản ứng dụng Wi-Fi do sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp trước khi Wi-Fi 6 ra đời. Đây cũng là bối cảnh kỹ thuật công nghiệp mà IEEE đưa ra để phát minh Wi-Fi 6 từ góc độ xây dựng tiêu chuẩn không dây.
Wi-Fi 6: Chín nâng cấp kỹ thuật chính
Wi-Fi 6 đã mang lại những gì? Tóm lại, Wi-Fi 6 có chín nâng cấp kỹ thuật chính.(1) Công nghệ điều chế bậc cao 1024QAM.Wi-Fi 6 sử dụng công nghệ điều chế 1024QAM cao cấp hơn, giúp tăng tốc độ truyền dữ liệu tối đa lên 25% so với Wi-Fi 5.Wi-Fi 5 sử dụng công nghệ điều chế 256QAM, và mật độ dữ liệu trên một ký hiệu là 8. Wi-Fi 6 sử dụng điều chế vector 1024QAM, và mật độ dữ liệu trên một ký hiệu đạt đến 10.(2) Dữ liệu sóng mang phụ tăng gấp 4 lầnWi-Fi sử dụng công nghệ đa sóng mang. Số lượng sóng mang phụ trong Wi-Fi 5 là 256. Wi-Fi 6 đã tăng gấp 4 lần, và số lượng sóng mang phụ đã đạt đến 1024. Việc tăng số lượng sóng mang phụ mang lại hai lợi ích, một là cải thiện việc sử dụng phổ tần, và hai là cải thiện việc sử dụng thời gian truyền dẫn.Các sóng mang phụ được nhóm thành các nhóm RU có kích thước khác nhau và được phân bổ cho mỗi STA theo đơn vị RU. Sử dụng công nghệ OFDMA, các dữ liệu thông tin khác nhau có thể được đóng gói vào cùng một gói để tránh lãng phí phổ tần do các gói ngắn gây ra. Điều này cũng làm giảm sự cạnh tranh giữa các STA và giảm độ trễ.Chuẩn Wi-Fi 5 đã hỗ trợ truyền dữ liệu đồng thời nhiều người dùng ở đường xuống; Wi-Fi 6 bổ sung thêm khả năng truyền dữ liệu đồng thời nhiều người dùng ở đường lên. Có nhiều yêu cầu: đo ma trận kênh, quản lý đồng hồ, điều khiển công suất. Cả công nghệ MU-MIMO và OFDMA đều giải quyết vấn đề truyền dữ liệu đa thiết bị. Công nghệ OFDMA giải quyết vấn đề này thông qua việc tái sử dụng tần số, trong khi công nghệ MU-MIMO giải quyết thông qua ghép kênh không gian.Công nghệ mã hóa BSS dựa trên giao thức 802.11ah. Ví dụ, việc truyền dữ liệu giống như việc ăn uống trong một hội trường. Mỗi bàn là một BSS. Dưới chuẩn Wi-Fi 5, bạn không thể nói chuyện miễn là có một người đang nói chuyện trong hội trường, nhưng dưới chuẩn Wi-Fi 6, bạn có thể nói chuyện miễn là người ngồi ở bàn đó không nói chuyện. Sử dụng phương pháp này, 64 BSS khác nhau có thể cùng tồn tại.（6)TWT（thời gian chờ mục tiêu）Cách hiệu quả nhất để giảm tiêu thụ điện năng là đưa các thiết bị không hoạt động vào chế độ ngủ. Vì Wi-Fi 6 phục vụ các ứng dụng Internet vạn vật (IoT), nên nó được thiết lập để cho phép các thiết bị đầu cuối (STA) ngủ an toàn nhưng vẫn ngoại tuyến. Điểm truy cập (AP) và STA sẽ thương lượng thời gian thức dậy và trao đổi thông tin thường xuyên để giúp tăng thời gian phát sóng của AP và cải thiện khả năng điều khiển của AP. Nói cách khác, Wi-Fi 6 giảm số lượng thiết bị cạnh tranh và giảm tiêu thụ điện năng bằng cách cải thiện khả năng quản lý và điều khiển thiết bị.(7) Hỗ trợ băng tần 2.4GHz và 6GhzĐể giải quyết vấn đề thiếu tài nguyên phổ tần, Wi-Fi 6 hỗ trợ cả hai băng tần 2.4GHz và 6GHz. Băng tần 2.4GHz được bổ sung vì có tổn hao truyền dẫn thấp và kết nối ổn định. Băng tần 6G là băng tần độc quyền của Wi-Fi 6, giúp tăng tài nguyên phổ tần lên gấp 3 lần (bao gồm các kênh 59/29/14/7). Do không có thiết bị nào khác sử dụng các phiên bản cũ hơn trong băng tần 6G, nên không cần yêu cầu về khả năng tương thích, và hiệu quả hệ thống được cải thiện hơn nữa.(8) Thiết bị đầu cuối IOTWi-Fi 6 có các sản phẩm độc quyền 20MHz được tùy chỉnh cho các yêu cầu đặc biệt về tiêu thụ điện năng thấp, chi phí thấp và tốc độ thấp dành cho các ứng dụng Internet vạn vật (IoT). Các thiết bị đầu cuối IoT Wi-Fi 6 chỉ cần hỗ trợ băng thông 20MHz, hệ thống đơn giản và phù hợp với các kịch bản ứng dụng như chiếu sáng, giải trí, điều khiển từ xa, thiết bị đeo, chăm sóc sức khỏe, y tế và nhiều lĩnh vực khác.Mức độ bảo mật mã hóa của Wi-Fi 6 đã được nâng cấp từ WPA 2 lên WPA 3, với từ mã hóa 192 bit, có khả năng chống lại các cuộc tấn công "từ điển". Để bảo vệ an ninh dữ liệu trước khi bị xâm nhập, mức độ bảo mật trong các kịch bản doanh nghiệp, gia đình và công ty cao hơn so với mạng di động.
Mỗi khi mạng di động được nâng cấp, sẽ có người nói rằng Wi-Fi không còn cần thiết nữa. Quan điểm này rất phổ biến với công nghệ 4G-LTE. Giờ đây, khi mạng di động đã phát triển lên 5G, liệu chúng có thay thế Wi-Fi? Tôi nghĩ điều đó khó xảy ra. Trước tiên, hãy cùng xem xét sự so sánh kỹ thuật giữa Wi-Fi 6 và 5G.So với 5G, Wi-Fi 6 có dung lượng và độ trễ tốt hơn; chi phí phủ sóng trên mỗi đơn vị diện tích cũng thấp hơn 5G; kiến trúc mạng phân lớp của 5G giúp truy cập Wi-Fi dễ dàng hơn; nâng cấp bảo mật giúp quản lý và kiểm soát dữ liệu dễ dàng hơn, đồng thời độ an toàn dữ liệu đáng tin cậy hơn; thiết bị tương thích ngược cho phép thực hiện nâng cấp mạng từng bước; các băng tần và giao thức được thống nhất toàn cầu giúp Wi-Fi 6 dễ phổ biến hơn 5G; băng tần 6GHz mới được bổ sung giúp tăng cường khả năng cạnh tranh của sóng milimet 5G; thói quen sử dụng Wi-Fi của người dùng có thể tiếp tục thúc đẩy sự cùng tồn tại; không gian tĩnh trong nhà và không gian động ngoài trời bổ sung và thúc đẩy lẫn nhau. Do đó, 5G và Wi-Fi sẽ tiếp tục cùng tồn tại.
Những thách thức trong thiết kế chip Wi-Fi 6
Nhiều nâng cấp kỹ thuật của Wi-Fi 6 đặt ra yêu cầu cao đối với thiết kế chip và tạo ra nhiều thách thức lớn. Chúng chủ yếu bao gồm một số thành phần: bộ thu, bộ phát, mạch băng tần cơ sở và đồng bộ hóa xung nhịp. Trong lĩnh vực mạch băng tần cơ sở, ngành công nghiệp đã bắt đầu sử dụng quy trình sản xuất tiên tiến hơn 12nm và 14nm. Việc điều khiển công suất truyền xung nhịp trước đây không khả dụng trong các hệ thống xung nhịp Wi-Fi, và việc thiết kế các thành phần này rất khó khăn.Nhiều công ty hiện đã thiết kế chip Wi-Fi 6, hầu hết là các công ty của Mỹ. Công ty đầu tiên sản xuất chip này là Quantenna. Họ đã sản xuất chip Wi-Fi 6 vào năm 2016. Hiện nay công ty này đã được ON Semiconductor mua lại. Điều đáng chú ý là tiêu chuẩn Wi-Fi 6 được xây dựng vào năm 2019 và sẽ không được giới thiệu ra thị trường cho đến năm 2020. Tại sao chip của họ lại ra mắt sớm hơn tiêu chuẩn? Lý do quan trọng nhất là các công ty này là những nhà sản xuất tham gia vào việc xây dựng tiêu chuẩn, vì vậy tiêu chuẩn rất quan trọng đối với sự phát triển của ngành công nghiệp chúng ta. Chúng ta đang bị ràng buộc quá nhiều vào quy trình tiêu chuẩn.
Sự trỗi dậy của ngành công nghiệp Wi-Fi
Sự phát triển của ngành công nghiệp Wi-Fi không hề dễ dàng. Hiện nay, quy mô của ngành công nghiệp Wi-Fi đã đạt 3.3 nghìn tỷ đô la Mỹ, với 37.5 tỷ chip Wi-Fi. Trung bình, mỗi người sở hữu hai thiết bị sử dụng công nghệ Wi-Fi.Trong thị trường ứng dụng, thị trường bộ định tuyến và cổng kết nối hiện đạt gần 500 triệu đơn vị và vẫn đang duy trì tốc độ tăng trưởng mạnh. Các sản phẩm có lượng xuất xưởng hàng năm trên 200 triệu bao gồm TV, loa thông minh, thiết bị gia dụng, đèn chiếu sáng và camera giám sát. Các sản phẩm có lượng xuất xưởng hàng năm trên 100 triệu bao gồm đồng hồ thông minh và công tắc thông minh. Từ năm 2017, thị trường chip Wi-Fi đã tăng trưởng 1 tỷ đơn vị mỗi năm.
Dự báo quy mô thị trường Wi-Fi
Chỉ xét riêng thị trường Wi-Fi 6, xu hướng tăng trưởng thị trường là rất rõ ràng. Trước hết, sự phát triển nhanh chóng của 5G đã thúc đẩy quá trình chuyển đổi nhanh chóng các thiết bị Wi-Fi sang Wi-Fi 6. Thứ hai, chính sách quốc gia “Tăng tốc gấp đôi Gigabit” có lợi cho thị trường Wi-Fi 6. Thứ ba, sự gia tăng nhanh chóng mật độ các thiết bị IoT đòi hỏi Wi-Fi 6 phải cải thiện trải nghiệm người dùng. Cuối cùng, dự kiến hơn một nửa số thiết bị Wi-Fi sẽ sử dụng Wi-Fi 6 vào năm 2025.Wi-Fi 6 là một cơ hội đặc biệt cho ngành công nghiệp bán dẫn của Trung Quốc. Nhìn lại lịch sử, mỗi thời điểm nâng cấp công nghệ đều là thời điểm tốt để gia nhập ngành. Sự xuất hiện của các ứng dụng mới cũng là thời điểm tốt cho sự đổi mới. AIOT và Công nghiệp 4.0 đã mang đến những thị trường ứng dụng mới. Đối với Trung Quốc, chúng ta có một chuỗi công nghiệp hoàn chỉnh. Đồng thời, các chính sách quốc gia đang tích cực thúc đẩy sự an toàn của chuỗi công nghiệp. Có rất nhiều lợi ích liên quan về mặt đầu tư và chính sách. Đây là thời điểm tốt cho sự phát triển của ngành công nghiệp bán dẫn.
Sản phẩm Wi-Fi tích hợp của Broadcom
Cuối cùng, chúng ta hãy giới thiệu tình hình sáp nhập Broadcom của công ty chúng ta.Công ty Broadcom Integration, được thành lập năm 2005, tập trung vào ngành công nghiệp truyền dẫn không dây. Công ty đã niêm yết trên sàn giao dịch chứng khoán A-share vào năm 2019. Sản phẩm của Broadcom Integrated chủ yếu tập trung vào hai hướng: thứ nhất, giải pháp nhà thông minh toàn diện, chủ yếu là chip Bluetooth và chip Wi-Fi IoT; thứ hai, chip tốc độ cao thông minh, là nhà cung cấp chính các chip ETC quốc tế và đầy đủ các sản phẩm chip dành cho ô tô.Về sản phẩm, Broadcom Integration hiện có hai sản phẩm chủ lực: chip xử lý âm thanh thông minh lõi kép đa chế độ Wi-Fi/BT/FM BK7271, sở hữu nhiều tài nguyên xử lý âm thanh và video phong phú, bao gồm mảng micro, khử nhiễu chủ động, đánh thức bằng từ khóa trí tuệ nhân tạo và các công nghệ độc đáo khác; chip MCU IoT Wi-Fi 6 BK7236, hỗ trợ giao thức Wi-Fi 6, phù hợp với hầu hết các ứng dụng IoT và đã được Liên minh Wi-Fi 6 chứng nhận.Diễn đàn ngành "I Say IC" là một nền tảng trao đổi ý tưởng thường xuyên và sáng tạo do Công ty Công nghệ cao Trương Giang và Viện Nghiên cứu Xinmo cùng nhau tạo ra. Trong tương lai, nền tảng này sẽ tổ chức các buổi diễn đàn thường xuyên tập trung vào các vấn đề nóng hổi trong phát triển ngành và phấn đấu tạo ra một nền tảng giao lưu, đổi mới và trao đổi kiến thức có tầm ảnh hưởng nhất trong ngành công nghiệp IC.
Nội dung này được lấy từ Internet./Nghiên cứu cốt lõiTrang web này chỉ cung cấp dịch vụ in lại. Quan điểm, lập trường, công nghệ, v.v. trong bài viết này không liên quan gì đến trang web này. Nếu có bất kỳ sự vi phạm nào, vui lòng liên hệ với chúng tôi để xóa bỏ!
