TSR-Markt-Update: MCU-Embedded-WiFi-Markt für IoT-Anwendungen

Sep 18, 2023

MCU-eingebettetes WLAN wird für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet, z. B. für Heim-IoT-Geräte, Haushaltsgeräte, Industrieterminals, Verbraucher-IoT-Geräte, Spielzeug, Gesundheitswesen, medizinische Geräte und mehr. Haushaltsgeräte, IP-Kameras, Heim-IoT-Geräte (Beleuchtung, Smart Plug usw.) und Industrieterminals sind die Hauptanwendungen mit großem Volumen.

MCU-WLAN-Markt ist im Jahr 2022 aufgrund der anhaltenden Auswirkungen von COVID-19 in China und den Schwellenländern, der Inflation und schwachen Verbraucherausgaben dramatisch zurückgegangen. Das Marktwachstum im Jahr 2023 bleibt aufgrund der Bestandskorrektur in der Lieferkette schwach. Die Grundlagen der IoT-Nachfrage sind jedoch fest. Wir gehen davon aus, dass sich das Marktwachstum ab 2024 wieder normalisiert, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 10 % von 2023 bis 2028.

Der WiFi-Standard wurde weiterentwickelt, um den Datendurchsatz von WiFi 5 zu verbessern. WiFi 6 stellte zunächst Funktionen für IoT-Anwendungen mit geringem Stromverbrauch bereit. Der neue WiFi-7-Standard ist für Breitbandanwendungen konzipiert. Das Highlight des neuen WiFi 7-Standards ist der Multi-Link-Betrieb (MLO) zur Steigerung des Datendurchsatzes. WiFi 7 unterstützt auch zeitkritische Netzwerke (definiert in IEEE802.11aa), um die Kommunikation mit geringer Latenz für xR und geschäftskritische Anwendungen zu verbessern.

Viele MCU-WiFi-Anwendungen erfordern keinen hohen Datendurchsatz, daher ist WiFi 4 mit 20 MHz Bandbreite der Mainstream-Standard für MCU-WiFi-Anwendungen. Andererseits gewinnen stromsparender Betrieb, KI und Computing, Sicherheit und Multiprotokoll für IoT-WLAN-Geräte zunehmend an Bedeutung.

Der MCU WiFi 6-Chipsatz wurde in den Jahren 2022 und 2023 eingeführt. MCU WiFi 6 unterstützt typischerweise TWT (Target Wake Time) für Betrieb mit geringem Stromverbrauch, 20 MHz Bandbreite und Einzelantenne.

Für IoT-Anwendungen standardisierte die WiFi Alliance auch Sub-GHz-WLAN (WiFi HaLow ) und startete das Zertifizierungsprogramm im 4. Quartal 2021. WiFi HaLow zielt auf LPWA-Anwendungen wie Fernüberwachung, Sensorik, IP-Sprachterminal und Kameras mit niedriger Auflösung ab.

Das WiFi-HaLow-Ökosystem ist noch unausgereift, da nur eine begrenzte Anzahl von Anbietern und Geräten auf dem Markt erscheint. Derzeit wird WiFi HaLow als privates Netzwerk und im öffentlichen Sektor eingesetzt. Wenn die Kommerzialisierung von WiFi HaLow reibungslos verläuft, wird erwartet, dass die Marktgröße im Jahr 2024 auf mehrere Hunderttausend Einheiten anwächst und in den Jahren 2025–2026 die Marke von 1 Million Einheiten übersteigt.

Der Markt für eingebettete MCU-WiFi-Module wuchs schnell auf 508 Millionen Einheiten im Jahr 2020 und 795 Millionen Einheiten im Jahr 2021. Dann sank er stark auf 612 Millionen Einheiten im Jahr 2022, was einem Rückgang von 23 % gegenüber dem Vorjahr entspricht. Zusätzlich zur starken Nachfrage im Jahr 2021 führte die Verknappung des IC-Angebots zu einer starken Nachfrage nach einem Lageraufbau. Im 2. bis 3. Quartal 2022 ging die Nachfrage nach Heim-IoT-Geräten, IP-Kameras oder Ähnlichem jedoch stark zurück, was zu Überbeständen führte.

Die Hauptanwendungsgebiete von MCU WiFi sind Haushaltsgeräte, IP-Kameras, Heim-IoT-Geräte (intelligente Beleuchtung, intelligente Netzstecker usw.) und industrielle Handheld-Terminals. Im Jahr 2022 ging das Versandvolumen von IP-Kameras und Heim-IoT-Geräten aufgrund der schwachen Verbraucherausgaben, der Inflation und des COVID-19-bedingten Lockdowns in China deutlich zurück. Andererseits ist die Nachfrage nach Haushaltsgeräten (Klimaanlagen, Kühlschränke usw.) relativ stabil und das Industrie-/Gewerbesegment zeigt im Jahr 2022 eine starke Nachfrage.

Im Jahr 2023 ist zwar ein Erholungstrend im Consumer-IoT- und Home-IoT-Segment zu erkennen, die Gesamtmarktwachstumsrate wird jedoch aufgrund der Nachfrageschwäche im Industrie-/Gewerbesegment und kontinuierlicher Bestandsanpassungen voraussichtlich bei etwa 1,3 % bleiben. Im Zeitraum 2024–2025 dürfte das Marktwachstum angesichts der Normalisierung der Lagerbestände und der wirtschaftlichen Erholung wieder ein normales, zweistelliges Wachstum erreichen. Der Matter-Standard wird auch das Wachstum des Marktes für Smart-Home-Anwendungen unterstützen.

Der WiFi + Bluetooth (BLE)-Kombinationschip ist auf dem MCU-WiFi-Markt auf dem Vormarsch. Es wird geschätzt, dass 44 % der Gesamtzahl im Jahr 2022 und etwa 60 % im Jahr 2028 WiFi + Bluetooth-Kombichips sein werden. Bluetooth kommt nicht immer zum Einsatz, ist aber vor allem für die Bereitstellung mit Smartphones gefragt.

2,4-GHz-Single-Band-WiFi 4 ist der Mainstream in aktuellen IoT-Geräten. Von 2024 bis 2026 wird erwartet, dass die Migration auf WiFi 6 basierend auf dem Designzyklus der Endgeräte voranschreitet. Schätzungen zufolge wird der Marktanteil von WiFi 6 im Jahr 2026 23 % und im Jahr 2028 50 % erreichen. Die treibende Kraft von WiFi 6 in IoT-Anwendungen wird die Produktmigration durch IC-Anbieter und die Vorteile von Betrieben mit geringerem Stromverbrauch sein.

Die Nachfrage nach 2,4-GHz-Single-Band-WLAN ist in China und Schwellenländern, in denen der Preis im Vordergrund steht, groß. Während die Nachfrage nach 5-GHz-WLAN in ausgereiften Märkten oder in industriellen/kommerziellen Anwendungen wächst, um Störungen im 2,4-GHz-Band zu vermeiden. Das Verhältnis von Dualband-/Triband-WLAN wird voraussichtlich auf weniger als 7 % im Jahr 2022 und 15 % im Jahr 2028 steigen.

Matter ist das IP-basierte Konnektivitätsprotokoll für Smart-Home-Anwendungen, um die Interoperabilität zwischen verschiedenen Gerätelieferanten sicherzustellen. Matter wurde von CSA (Connectivity Standard Alliance, ehemals ZigBee Alliance) und globalen Internetunternehmen wie Amazon, Google, Apple und Comcast entwickelt. Als Konnektivität unterstützt Matter Zigbee/Thread, WLAN und Ethernet sowie Bluetooth für die Bereitstellung.

Smart Speaker spielt eine Hub-/Controller-Rolle in Matter-basierten Smart-Home-Nutzungsszenarien. Amazon Echo-Produkte, Google Nest-Produkte, Android OS und Apple iOS 16 unterstützen Matter bereits im 4. Quartal 2022 bis 1. Quartal 2023. Gleichzeitig veröffentlichte CSA im vierten Quartal 2022 die Materiespezifikation, das SDK und die Zertifizierung. Der Matter-fähige Endknoten wird voraussichtlich im Jahr 2023 veröffentlicht. Im Anschluss an die Veröffentlichung der Matter-Spezifikation beginnen große MCU-WiFi-Chip-Anbieter ab Anfang 2023 mit der Unterstützung von Matter.

Die Stoffanwendung wird durch Protokolle definiert. Zu den bisher standardisierten Materieprofilen gehören Beleuchtung, intelligenter Lautsprecher, intelligentes Schloss, Sensor, TV-Fernbedienung, intelligentes Licht, Netzstecker, Schalter, Fensterabdeckung, Sensor und andere. Es wird erwartet, dass in naher Zukunft neue Profile wie Heim-IP-Kamera, Klimaanlage, Kühlschrank und Reinigungsroboter hinzugefügt werden.

Es wird erwartet, dass Matter zunächst den nordamerikanischen Markt durchdringt, gefolgt von der EU und anderen entwickelten Ländern, wo die intelligenten Lautsprecher von Amazon/Google/Apple weit verbreitet sind. Chinas große Smart-Home-Player wie Alibaba, Baidu und Xiaomi beteiligen sich nicht am Matter-Ökosystem, sondern fördern proprietäre Protokolle. Unter diesen Umständen wird China kein Markt für Matter-Standards sein.

Auf dem IoT-WLAN-Markt stehen oft die Kosten im Vordergrund, der WLAN-Datendurchsatz spielt jedoch keine Rolle. Große WiFi-Chip-Anbieter, Qualcomm, Broadcom, MediaTek, Intel … nehmen keinen großen Anteil am MCU-WiFi-Markt ein. Hauptlieferant in der Region sind asiatische Chiplieferanten. Der andere Wettbewerbsfaktor bei IoT-WLAN ist die Benutzerfreundlichkeit. Modulare Lösung, Anwendung, SDK und Entwicklerunterstützung sind das Schlüsselelement. Anbieter wie Espressif, NXP, Infineon, Silicon Labs und Texas Instruments profitieren im Software- und Supportbereich. Auch die großen MCU-Chiplieferanten ST, Renesas und Nordic Semiconductor (erwirbt viele IoT-Entwickler über das Bluetooth-Geschäft) haben die Möglichkeit, in Zukunft Marktanteile zu gewinnen.

Im Jahr 2022 sind die wichtigsten Anbieter auf dem MCU-WiFi-Markt Espressif, Realtek, Beken, NXP und Infineon in Bezug auf die Stückzahlen. Espressif behält seinen Spitzenmarktanteil seit 2016, seit den Anfängen des IoT-WiFi-Marktes. Auf Umsatzbasis liegen Realtek, Espressif, Infineon und NXP an der Spitze.

Gefolgt vom schwachen Heim-IoT- und IP-Kamera-Trend dürften die Hauptlieferanten Beken, Espressif und ASR im Jahr 2022 ihren Anteil verlieren. Auf der anderen Seite werden die Hauptlieferanten für Industrie- und Haushaltsgeräte, NXP, Infineon, Realtek und Texas Instruments, ihren Anteil verlieren , gewann Marktanteile.

Im Consumer- und Home-IoT-Segment haben chinesische Chiplieferanten und Realtek-Konten den größten Anteil. Im Industrie-/Gewerbesegment haben westliche WLAN-Chiplieferanten, NXP, Infineon und Texas Instruments den größten Anteil, jedoch erhöhen Espressif und Realtek ihre Präsenz im Industrie-/Gewerbesegment.

Zu den anderen IC-Anbietern gehören Bouffalo Labs, HiSilicon, Nordic Semiconductor, Qualcomm, Eswin, AIC Semiconductor, T-Head (Alibaba), WinnerMicro, WuQi und mehr.

Für WiFi 6 haben einige der wichtigsten Anbieter und neuen Player: Espressif, Beken, AIC Semiconductor, MediaTek, Infineon, NXP, SiliconLabs, Texas Instruments, Eswin, WuQi, iComm, Casemic und Nordic WiFi 6 für IoT-Anwendungen angekündigt oder veröffentlicht.