物联网连接芯片发展研究

2018-08-10 10:51 浏览次数:

  物联网是新一代信息技术的重要组成部分,在万物互联的大趋势下,物联网产业在全球各主要经济体均呈现高速增长态势。

  信息交换是实现万物互联的基础,近年来,物联网连接芯片产品的快速发展拓宽了物联网下游应用产品的适用范围,提升了下游应用产品的产品丰富度。现今,物联网连接芯片产品使用的连接技术有蓝牙、Wi-Fi、NB-IoT、LoRa、ZigBee、NFC/RCC、PLC、GNSS、SigFox等十余种。伴随连接技术、芯片设计、制造技术的迭代发展,物联网连接芯片产品已经可以支持物联网下游应用产品的多样化和大规模应用需求。

  物联网连接芯片的定义与分类

  物联网是指通过二维码识别设备、射频识别(RFID) 装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现识别、定位、跟踪、监控和管理智能化的一种网络。

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  随着物联网产业的快速发展,新型的物联网SoC连接芯片,逐步淘汰了传统连接方案,即分立无线通信芯片外挂MCU。其定义是具备MCU、无线连接和μA/MHz等级的低功耗电源管理技术,融合MCU、RF、电源等数模混合电路,通过采用Wi-Fi、蓝牙、NB-IoT、NFC、LoRa等连接方式的SoC芯片。

  物联网无线连接芯片根据技术类别可分为Wi-Fi、蓝牙、NFC/RCC、PLC、多模芯片、卫星网络通信、Zigbee、LoRa、NB-IoT等。不同的应用场景对连接方式、传输速率、传输距离、成本要求不同,采用的连接技术也不同。

  考虑到蓝牙、Wi-Fi是目前物联网领域使用最为广泛的两种连接技术,NB-IoT是广域低速蜂窝物联网的代表性连接技术,且中国公司已经在其芯片的研发上取得先导优势,在NFC/RCC连接技术中,中国的国民技术公司自主开发的适用于近场通信的RCC技术标准已经正式成为国家标准。所以本文将在“物联网连接芯片典型产品发展情况分析”章节中从技术、市场等方面着重介绍蓝牙、Wi-Fi、NB-IoT、NFC/RCC芯片。

  物联网连接芯片应用市场分析

  近年来,全球及中国物联网市场均保持高速增长态势。调研公司Gartner的数据预测显示,未来,在新一轮技术革命和产业变革的带动下,预计物联网产业的发展将保持20%左右的增长速度。到2020年,全球物联网产业市场规模将达到2.93万亿美元,市场规模年复合增长率将达到20.3%。

  近年来,在建设制造强国战略等指导下,中国物联网产业取得迅猛发展。未来,随着物联网技术逐步向智能工业、智能生活、智能城市、智能金融等多应用场景中渗透,中国物联网产业将保持快速增长势头;预计2020年中国物联网产业规模将达到5539亿美元,年复合增长率为25.2%,明显高于全球总体水平。

  物联网连接芯片市场特点

  物联网市场呈井喷式发展,推动物联网连接芯片市场高速发展。在物联网市场高速发展的背景下,越来越多的设备连接入网。Gartner的数据显示,截至2020年,全球范围内物联网终端安装数量预计将达到197.8亿个,较2015年的45.8亿个增长332%。由于物联网终端安装数量的快速增长,物联网终端设备所需物联网连接芯片数量也将按比例快速增长。未来,即使在物联网连接芯片单价不断降低的背景下,高速增长的物联网连接芯片需求也将推动物联网连接芯片市场规模实现较大幅度增长。

  物联网连接芯片技术需求差异化显著,多种物联网连接技术共存。在不同物联网应用场景中,物联网设备对连接技术需求存在巨大差异。例如,在数据传输速率上,身份识别设备仅有每秒数Kbps的数据使用需求,而视频监控设备对数据的需求量却达到每秒Mbps级别,两者存在数百倍的数据传输速率差距。在信号传输距离方面,银行卡交易使用的近场无线通信技术只能在10厘米内进行无线信号传输,而远程抄表却需要无线通信信号传输距离达到千米级别,两者的技术需求差距更是相去甚远。不同应用场景的技术需求,使得多种物联网连接技术在物联网市场共同存在,且各自拥有合适的市场支持相关连接技术的发展。

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  物联网典型应用场景分析

  远程抄表

  现今,由于人工抄表具有高成本、低准确性等明显劣势,人工抄表正在快速被远程抄表所替代。