蓝牙芯片国内 VS 国外！

本文来源：ittbank

1 可穿戴设备爆发、物联网布局驱动低功耗蓝牙市场需求释放，预计2023年全球BLE市场空间将达到65亿美元

1.1终端设备连接无线化，蓝牙在主要的局域网无线通信技术中最具应用优势

网络应用快速发展，数据传输场景日益丰富。据We Are Social和Hootsuite报告统计，截至2018年底，全球互联网用户规模超过43亿人，约占全球人口的57%，全球一半以上人口“触网”得益于互联网信息技术快速发展以及智能终端的大量普及。互联网用户对网络传输要求不断提高，随着通信技术升级，传输内容和形式逐渐升级，从最初的文字、图片发展到视频传输；传输场景也愈加丰富，从人与人、人与物拓展到物与物的数据传输。

无线通信分为近距离和远距离传输，而局域物联网正快速推动短距离无线通信方式发展。根据爱立信移动市场报告预计，全球物联网终端数量将由86亿增加至2024年的223亿，复合增长率17%。并且短距离无线连接是物联网的主要连接形式，连接设备数量将由2018年75亿上升到2024年178亿，复合增长率达到15%。

无线通信技术主要分广域网和局域网两种，差别在传输距离和通信协议方面。局域网无线通信技术包括NFC、IrDA、WIFI、蓝牙、ZigBee、Z-Wave、UWB、RFID、LiFi等，传输一般在0-300米；广域网无线通信技术包括GPRS、LoRa、NB-IoT等，有效传输距离在公里级。蓝牙是最主要的局域网（短距离）无线通信方式之一，适合覆盖距离在百米以内、数据传输量较小的通信。

相对于经典蓝牙，低功耗蓝牙有传输远、功耗低、延迟低等优势。传输距离方面，经典蓝牙只有10-100米，而BLE最远能传输300米；连接方式上，经典蓝牙只能通过点对点的方式传输，而BLE设备能够能通过点对点、广播、Mesh组网与其他设备相连；在功耗上，两者的差别巨大，低功耗蓝牙运行和待机功耗极低，使用一颗纽扣电池便能连续工作数月甚至数年之久。

经典蓝牙支持音频传输，而低功耗蓝牙主要用在非音频数据传输上。基于这个差距，经典蓝牙和低功耗蓝牙应用场景有所不同。经典蓝牙主要应用在音频传输设备上，而低功耗蓝牙主要用在数据传输领域，尤其是以物联网为主的数据传输。

可穿戴设备是低功耗蓝牙率先爆发的市场，当前处在快速增长期。根据IDC数据，预计2019年全年可穿戴设备出货量有望超过2.23亿台，2023年出货量将增加至3.02亿台，年复合增长率达到7.9%。可穿戴设备增长主要来自腕式设备和耳戴式设备，其中腕式设备出货量占比超过60%，主要为智能手表和手环，常用于健康、运动等场景，作为手机等移动终端的外围设备，数据传输是其主要功能，对功耗有很高要求。

物联网市场增量空间巨大，且对功耗和组网能力要求愈加严格，低功耗蓝牙将是局域物联网重要玩家。低功耗蓝牙以其成本低、功耗低、Mesh组网能连接上千个节点的优势，无论是在单个设备还是系统构建上，都有用武之地，因此低功耗蓝牙是局域物联网应用场景不可或缺的玩家。

2 国外厂商抢占高端BLE市场先机，国内厂商也开始逐步布局低功耗蓝牙

2.1BLE领域尚未完全形成寡头垄断格局，国外厂商布局较早，占据主要市场份额

全球低功耗蓝牙企业呈现充分竞争的格局，国外厂商布局较早，市占相对较大。自2010年低功耗蓝牙引入以来，国外厂商引领低功耗蓝牙建设，到目前为止，全球主要低功耗蓝牙厂商有Nordic、Dialog、TI、ST、Cypress、Siliconlab、Microchip、Toshiba、泰凌微等。除泰凌微外，其他厂商多来自欧美和日本，占据高端BLE芯片市场，其中挪威的Nordic以40%左右的市占率成为BLE领域的龙头，国内在这个领域市占率较高的厂商只有泰凌微一家，目前产品在照明领域应用较多，其他厂商多是蓝牙领域的低端同质产品。

Dialog是仅次于Nordic的第二大低功耗蓝牙芯片公司，截至2018年，低功耗蓝牙芯片出货量超过2亿颗。2018年Dialog低功耗蓝牙业务收入约0.52亿美元，年增长率21%，市占率约11%。公司从2013年开始研发低功耗蓝牙，2015年第一代低功耗蓝牙出货，逐渐形成完整的产品组合，2016年第二代低功耗蓝牙出货，并在2017年升级到蓝牙5.0。其产品主要应用在可穿戴设备和智能家居上。

可见，国外占据一定市场份额的公司在低功耗蓝牙研发上起步较早，与下游客户联系紧密，为最近几年低功耗蓝牙应用场景的爆发做了充足的铺垫。尽管低功耗蓝牙以国外厂商为主，但在全球市场上并未形成少数厂商垄断的局面。

2.2国产高端低功耗蓝牙逐渐起步，进口替代成为确定趋势

低功耗蓝牙作为物联网重要无线连接技术，使用场景越来越丰富，国内厂商也在加速布局，除去传统蓝牙企业积极转型或拓展新板块，低功耗蓝牙创业公司也如雨后春笋般萌发。尽管国外低功耗蓝牙芯片发展较早占据优势，但国外产品普遍价格昂贵，且面临着继续开发难度大、国内本土化服务不足等劣势，为国内企业进入低功耗蓝牙领域创造了机会。

国内传统蓝牙厂商出货的BLE的普遍集中在低端BLE上，版本在4.2及以下，近两年才开始转型布局BLE5.0，但主要还是应用在蓝牙音频上的双模低功耗蓝牙芯片，少数厂商开发具有蓝牙mesh和室内定位等功能的单模蓝牙透传芯片。台湾络达、瑞昱成立时间较早，主要生产蓝牙音频芯片，在2016年以后才陆续研发高端BLE，近两年有部分BLE5.0产品出货，但量还不算大。其余公司例如恒玄、珠海杰理、炬芯、博通集成等，近年来都陆续转向高端低功耗双模蓝牙产品研发。例如，2019年4月上市的公司博通集成，上市筹资主要用于研发BLE5.0和5.1芯片。

国内早期切入BLE芯片市场的厂商只有泰凌微一家，但近几年以BLE作为创业方向的公司越来越多。泰凌微于2010年成立，是我国第一家真正意义上的低功耗蓝牙，2014年第一代低功耗蓝牙芯片实现量产，2016年多模低功耗蓝牙芯片诞生。产品主要应用于物联网中智能照明和可穿戴设备，它是国内出货量最大的低功耗蓝牙厂商，全球占比接近8%。其他低功耗蓝牙创业公司比如富瑞坤、巨微、奉加微、联睿微、桃芯科技等也正在起步，并结合中国企业的需求，开发本土化程度更高的低功耗蓝牙芯片。

芯片设计产业转移大势所趋，多重驱动使得国内低功耗蓝牙厂商实现进口替代确定性高。随着中国对集成电路产业政策支持发力，以及为了抵御中美贸易摩擦带来IC供应链风险等外部因素；还有国内物联网发展带来蓝牙终端市场巨大需求刺激，以及国内芯片设计优秀人才变多等内部因素；蓝牙厂商逐渐向内地转移，高端低功耗蓝牙作为一个好赛道，国产替代是一个必然。

3 蓝牙芯片厂商以产品功耗、成本和稳定性作为公司的核心竞争力

3.1低功耗是BLE设计重要要求

无线连接设备对功耗要求高，平衡BLE性能和功耗十分关键。在可穿戴设备、蓝牙位置服务、智能家居、工业物联网等蓝牙新兴应用方向中，这些设备不需要时刻保持运行，只需在被唤醒时，进行数据传输或执行控制，而且每次传输的数据量不大。出于体积限制和无线连接的要求，要设备保持长久运行就需要功耗极低，这就对BLE芯片的功耗提出了要求。

低功耗蓝牙芯片功耗主要来源为动态运行功耗和静态睡眠功耗。而这些功耗是受设备激活时间、休眠时间、激活和休眠之间转换频率、执行通信协议和应用程序的效率、供电电压、工作温度等因素影响。图24反映了连接事件和连接间隔对功耗的影响，当设备激活运行时，功耗较高，处在休眠状态时，功耗较低；当连接间隔越长时，通信频率下降，传输时间变长，而功耗也变低了。

另外，图25表示从设备（slave）对主设备（master）发出的连接事件响应的时间也对功耗有影响。从设备只在有数据的时候才传输，在没有数据要传输的情形下不需要对主设备进行响应，功耗也会降低。

BLE功耗的降低，主要是通过芯片设计和系统设计实现。在设计之初，通过合理地划分软硬件，得到比较合理的低功耗系统方案。在此基础上进行设计，芯片设计上需要考虑防异常功耗设计、功耗管理设计、电源管理设计、微功耗值守电路设计等；具体而言是要减少射频、电源管理和系统控制的功耗。系统设计方面需要外围软件开发适应硬件，优化软件代码以减少运算复杂性，采用低功耗的程序设计以及有效的外围功耗管理设计，从而达到产品功耗和性能的最佳平衡。

3.2无线连接稳定性是低功耗蓝牙产品力的体现

BLE连接稳定性直接影响用户体验，是决定产品市场开拓广度和深度的重要因素。外界环境无线干扰很多，给BLE连接带来问题，比如设备无法连接、连接异常断开、反复断开重连、复位从机连接的情况。蓝牙芯片要良好抵御外部干扰，厂商的芯片设计是保证稳定性的首要环节。特别是对模拟信号采集、模数转换、射频端的电路设计，决定了产品稳定性。

蓝牙芯片硬件成本包括芯片制造、封装测试阶段的费用。制造成本占比最大，主要包括晶圆成本和掩膜成本，这些成本与采用的制造工艺和芯片设计能力直接相关。采用越先进工艺，一片wafer能够切割的die就越多，面积越小，单颗芯片成本越低；但是wafer本身的成本与芯片设计复杂度相相关，设计越复杂，掩膜成本就越高，芯片制造成本越高。相比之下，芯片封测成本占比较小，占比在硬件成本30%以下。硬件成本控制主要体现芯片公司议价能力，且议价能力的提升是主要靠规模提升实现的。一般来说，芯片产量大的企业规模效应更明显，平均成本也会降低。

在下游应用端，客户还十分关注BLE应用方案整体成本。大多数蓝牙芯片都以SOC的形式存在，而在实际应用中，要形成系统级方案，可能还需要其他配件。所以，客户选择何种芯片，还需要考虑芯片集程度，应用方案整体成本，以及方案实现的难易程度等。

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