解析ZigBee上游芯片厂商

ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。由于其低功耗；低成本；低复杂度，低速率和组网能力强而成为备受关注的一种通信方式。群所周知，任何一项通信技术及其所属于产业的发展离不开其核心芯片支持，核心芯片的工艺，性能，价格成本决定了所属产业的发展前景，ZigBee作为一项新兴的通信技术，上游芯片厂商在其指引整个ZigBee产业发展方面扮演了非常重要的角色。本文就此来分析下现今市场上ZigBee的主要芯片供应厂商。

目前市场上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是市场上主导的供应厂商，这四大厂商基本上垄断了整个90%的市场份额。四大巨头势力都比较均衡，Jennic之前在整体实力和名气上可能稍有欠缺，但自从被NXP收购后，至少在行业影响力方面可以和其它三家的竞争对手平分秋色了。

在技术应用方面，四大芯片厂商可以提供“ZigBee RF+MCU”；“ZigBee协议栈芯片+外挂芯片”；“单SOC”等三种应用方案。这三种方案也是目前ZigBee产业芯片应用的主要应用方式。在“ZigBee RF+MCU”方案中，“ZigBee RF”是一款针对ZigBee协议及专有无线协议的2.4 GHz IEEE 802.15.4 收发器，该序列的芯片集成度都比较高，仅需要极少的电子元器件便可搭建完整的ZigBee协议底层硬件平台，由于该类芯片只是一个符合物理层标准的芯片，它只负责调制解调无线通讯信号，所以必须结合单片机才能完成对数据的接收发送和协议的实现。一般通过SPI和外接的MCU来通讯，由外接的MCU来运行处理ZigBee协议规范里上层应用。TI的cc2420;Frescale的MC13XX;都是此类应用芯片。“ZigBee协议栈芯片+外挂芯片”，在该类应用中，“ZiBee协议栈芯片”都是一款集成了2.4G无线射频收发和微处理器功能的专用芯片，用户可以让该款芯片来处理运行ZigBee协议栈和应用代码，但由于受片上Memory/处理器能力资源的限制，用户需额外配置一个存储芯片/MCU来完善整体的应用性能。Jennic的芯片多基于协议栈+外挂EEPROM的应用，而EMBER260序列是后者的典型应用。“单SOC”是随着半导体工艺发展而衍生的产物，也是当前最主要的一直应用方式，所谓“单SOC”是指把ZigBee射频和单片机以及Flash存储三部分集成在了一颗IC上所谓芯片，可以给用户PCB空间进一步缩小，降低了用户的硬件设计。这类芯片典型的有TI公司的CC2430; Frescale MC1321x；Ember公司的EM250等。

芯片只是实现功能的硬件“载体”，要达到完美的应用，都需要软件协议栈的强大支撑，以上所述的四大巨头都可以提供基于自家芯片的ZigBee协议栈，这其中像TI还是免费提供的。只有提供了基于自家芯片的ZigBee协议栈，开发者才能根据单片机的结构和寄存器的设置并参照协议中物理层部分和网络层部分的ZigBee协议自己去开发各自AP应用代码。如果芯片巨头没有自己的核心协议栈，别家的协议栈底层关于芯片寄存器地址部分的设置可能有所差异，这家给开发者的应用带来严重的阻碍，进而影响了其芯片的市场应用和市场份额。

具体针对国内市场，由于整个ZigBee产业在国内相比于欧美市场有比较明显的差距，缺少上规模和有实质用量的应用，更多的还是停留在关注和学习阶段。因此这四大巨头在国内市场份额就体现出了一定的差异。从熟知度来说，应该是TI序列的芯片名气是最大的，国内不少高校；研究所都是基于TI序列的芯片来研究学习ZigBee的，很多ZigBee开发板；开发套件也都是基于TI芯片的，这可能与TI公司是最先免费提供自己ZigBee协议栈有一定的关系，降低了国内用户学习ZigBee技术的成本门槛。而像Frescale; Ember等公司由于一直还没有免费公布自己的ZigBee协议栈，其开发套件成本都在几W人民币，过高的学习费用门槛，导致普通学生或者工程师用户望尘莫及，因此在知名度方面要稍有逊色。但纵观国内ZigBee OEM客户厂商，真正有一定规模应用和影响力的厂商在选择应用芯片方案平台时，TI并没有体现出和知名度相匹配匹配的优势出来，四大巨头之间的竞争又趋于平衡。从国内行情来分析，基于Frescal和Ember两家公司方案在工业类的应用偏多，而TI和jennic两家的方案产品在消费类产品中较常见。这不知道是否和芯片的内在因素有一定的必然关系？值得我们后面继续关注比较。