解析ZigBee上游芯片廠商

ZigBee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無(wú)線通訊技術(shù)。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。由于其低功耗；低成本；低復(fù)雜度，低速率和組網(wǎng)能力強(qiáng)而成為備受關(guān)注的一種通信方式。群所周知，任何一項(xiàng)通信技術(shù)及其所屬于產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)其核心芯片支持，核心芯片的工藝，性能，價(jià)格成本決定了所屬產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景，ZigBee作為一項(xiàng)新興的通信技術(shù)，上游芯片廠商在其指引整個(gè)ZigBee產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面扮演了非常重要的角色。本文就此來(lái)分析下現(xiàn)今市場(chǎng)上ZigBee的主要芯片供應(yīng)廠商。

目前市場(chǎng)上ZigBee芯片提供商有：TI（Chipcon）；Freescale; Ember;Jennic; Atmel; Integration; NEC; OkI；Renesas; 等9家。其中TI；Frescale; Ember;Jennic是市場(chǎng)上主導(dǎo)的供應(yīng)廠商，這四大廠商基本上壟斷了整個(gè)90%的市場(chǎng)份額。四大巨頭勢(shì)力都比較均衡，Jennic之前在整體實(shí)力和名氣上可能稍有欠缺，但自從被NXP收購(gòu)后，至少在行業(yè)影響力方面可以和其它三家的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手平分秋色了。

在技術(shù)應(yīng)用方面，四大芯片廠商可以提供“ZigBee RFMCU”；“ZigBee協(xié)議棧芯片外掛芯片”；“單SOC”等三種應(yīng)用方案。這三種方案也是目前ZigBee產(chǎn)業(yè)芯片應(yīng)用的主要應(yīng)用方式。在“ZigBee RFMCU”方案中，“ZigBee RF”是一款針對(duì) ZigBee 協(xié)議及專(zhuān)有無(wú)線協(xié)議的 2.4 GHz IEEE 802.15.4 收發(fā)器，該序列的芯片集成度都比較高，僅需要極少的電子元器件便可搭建完整的ZigBee協(xié)議底層硬件平臺(tái)，由于該類(lèi)芯片只是一個(gè)符合物理層標(biāo)準(zhǔn)的芯片，它只負(fù)責(zé)調(diào)制解調(diào)無(wú)線通訊信號(hào)，所以必須結(jié)合單片機(jī)才能完成對(duì)數(shù)據(jù)的接收發(fā)送和協(xié)議的實(shí)現(xiàn)。一般通過(guò)SPI和外接的MCU來(lái)通訊，由外接的MCU來(lái)運(yùn)行處理ZigBee協(xié)議規(guī)范里上層應(yīng)用。TI的cc2420;Frescale的MC13XX;都是此類(lèi)應(yīng)用芯片?！癦igBee協(xié)議棧芯片外掛芯片”，在該類(lèi)應(yīng)用中，“ZiBee協(xié)議棧芯片”都是一款集成了2.4G無(wú)線射頻收發(fā)和微處理器功能的專(zhuān)用芯片，用戶(hù)可以讓該款芯片來(lái)處理運(yùn)行ZigBee協(xié)議棧和應(yīng)用代碼，但由于受片上Memory/處理器能力資源的限制，用戶(hù)需額外配置一個(gè)存儲(chǔ)芯片/MCU來(lái)完善整體的應(yīng)用性能。Jennic的芯片多基于協(xié)議棧外掛EEPROM的應(yīng)用，而EMBER260序列是后者的典型應(yīng)用。“單SOC”是隨著半導(dǎo)體工藝發(fā)展而衍生的產(chǎn)物，也是當(dāng)前最主要的一直應(yīng)用方式，所謂“單SOC”是指把ZigBee射頻和單片機(jī)以及Flash存儲(chǔ)三部分集成在了一顆IC上得芯片，可以給用戶(hù)PCB空間進(jìn)一步縮小，降低了用戶(hù)的硬件設(shè)計(jì)。這類(lèi)芯片典型的有TI公司的CC2430; Frescale MC1321x；Ember公司的EM250等。

芯片只是實(shí)現(xiàn)功能的硬件“載體”，要達(dá)到完美的應(yīng)用，都需要軟件協(xié)議棧的強(qiáng)大支撐，以上所述的四大巨頭都可以提供基于自家芯片的ZigBee協(xié)議棧，這其中像TI還是免費(fèi)提供的。只有提供了基于自家芯片的ZigBee協(xié)議棧，開(kāi)發(fā)者才能根據(jù)單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和寄存器的設(shè)置并參照協(xié)議中物理層部分和網(wǎng)絡(luò)層部分的ZigBee協(xié)議自己去開(kāi)發(fā)各自AP應(yīng)用代碼。如果芯片巨頭沒(méi)有自己的核心協(xié)議棧，別家的協(xié)議棧底層關(guān)于芯片寄存器地址部分的設(shè)置可能有所差異，這家給開(kāi)發(fā)者的應(yīng)用帶來(lái)嚴(yán)重的阻礙，進(jìn)而影響了其芯片的市場(chǎng)應(yīng)用和市場(chǎng)份額。

具體針對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，由于整個(gè)ZigBee產(chǎn)業(yè)在國(guó)內(nèi)相比于歐美市場(chǎng)有比較明顯的差距，缺少上規(guī)模和有實(shí)質(zhì)用量的應(yīng)用，更多的還是停留在關(guān)注和學(xué)習(xí)階段。因此這四大巨頭在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額就體現(xiàn)出了一定的差異。從熟知度來(lái)說(shuō)，應(yīng)該是TI序列的芯片名氣是最大的，國(guó)內(nèi)不少高校；研究所都是基于TI序列的芯片來(lái)研究學(xué)習(xí)ZigBee的，很多ZigBee開(kāi)發(fā)板；開(kāi)發(fā)套件也都是基于TI芯片的，這可能與TI公司是最先免費(fèi)提供自己ZigBee協(xié)議棧有一定的關(guān)系，降低了國(guó)內(nèi)用戶(hù)學(xué)習(xí)ZigBee技術(shù)的成本門(mén)檻。而像Frescale; Ember等公司由于一直還沒(méi)有免費(fèi)公布自己的ZigBee協(xié)議棧，其開(kāi)發(fā)套件成本都在幾W人民幣，過(guò)高的學(xué)習(xí)費(fèi)用門(mén)檻，導(dǎo)致普通學(xué)生或者工程師用戶(hù)望塵莫及，因此在知名度方面要稍有遜色。但縱觀國(guó)內(nèi)ZigBee OEM客戶(hù)廠商，真正有一定規(guī)模應(yīng)用和影響力的廠商在選擇應(yīng)用芯片方案平臺(tái)時(shí)，TI并沒(méi)有體現(xiàn)出和知名度相匹配匹配的優(yōu)勢(shì)出來(lái)，四大巨頭之間的競(jìng)爭(zhēng)又趨于平衡。從國(guó)內(nèi)行情來(lái)分析，基于Frescal和Ember兩家公司方案在工業(yè)類(lèi)的應(yīng)用偏多，而TI和jennic兩家的方案產(chǎn)品在消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品中較常見(jiàn)。這不知道是否和芯片的內(nèi)在因素有一定的必然關(guān)系？值得我們后面繼續(xù)關(guān)注比較。