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無線傳輸是物聯(lián)網(wǎng)的主要信息傳遞方式,通信模組是物聯(lián)網(wǎng)核心組件之 一。
無線傳輸主要分為三類連接方式:蜂窩通信技術(shù)、LPWA技術(shù)、局域 物聯(lián)網(wǎng)。通信模組是將基帶芯片、存儲器、功能器件等集成在PCB上,并 提供標(biāo)準(zhǔn)接口的功能模塊。各類終端借助通信模組可實現(xiàn)通信功能。通 信模組的功能是承載端到端、端到后臺的服務(wù)器數(shù)據(jù)交互,是用戶數(shù)據(jù) 傳輸?shù)耐ǖ馈R虼送ㄐ拍=M是物聯(lián)網(wǎng)終端的核心組件之一。
2G/3G退出勢在必行,4G與LPWAN迎來良機(jī)。
雖然2G/3G網(wǎng)絡(luò)與4G網(wǎng) 絡(luò)具有很多相似的業(yè)務(wù)承載,然而2G/3G網(wǎng)絡(luò)面對當(dāng)前的社會發(fā)展,其 效率明顯不足。從功能和效率的角度考慮,4G完全可以替代2G/3G網(wǎng)絡(luò)。 其次,當(dāng)前,2G/3G基站的單站收入已經(jīng)不能抵消運(yùn)維費用,成為運(yùn)營 商運(yùn)營維護(hù)的負(fù)擔(dān)。從降低整體運(yùn)營成本的角度考慮,4G/5G相比于 2G/3G是更好的選擇。
NB-IoT是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域一個新興的技術(shù),支持低功 耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接,屬于低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)。NB-IoT 自身具備的低功耗、廣覆蓋、低成本、大容量等優(yōu)勢,使其可以廣泛應(yīng) 用于多種垂直行業(yè),隨著2G和3G的退網(wǎng),4G/NB-IoT模組的應(yīng)用場景會 變得更加廣闊。
5G技術(shù)優(yōu)勢明顯,入局車聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)場解決難題。自動駕駛(無人駕駛)是 汽車發(fā)展的理想狀態(tài),當(dāng)前的技術(shù)水平難以實現(xiàn)自動駕駛。因此需要通 過車聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)過渡。利用5G技術(shù)低時延、高可靠、高速率和大容量的能 力,車聯(lián)網(wǎng)不僅可以幫助車輛間進(jìn)行位置、速度、行駛方向和行駛意圖 的溝通,更可以利用路邊設(shè)施輔助車輛對環(huán)境進(jìn)行感知,幫助V2X高效 運(yùn)行,實現(xiàn)車和其他一切實體之間的信息交互,從而獲取實時路況、道 路信息、行人信息等一系列交通信息,提高駕駛安全性和交通效率。
蜂窩通信模組迎來市場擴(kuò)大機(jī)遇
無線傳輸是物聯(lián)網(wǎng)的主要信息傳遞方式。無線傳輸主要分為三類連接方式:(1)蜂窩通 信技術(shù),也即 2/3/4/5G 技術(shù);(2)LPWA 技術(shù)(Low Power Wide Area,低功耗廣域通 信技術(shù)),廣義上也屬于蜂窩通信技術(shù),包括 NB-IOT(Cat-NB1)、LTE-M(eMTC,CatM1)、LoRa、Sigfox;(3)局域物聯(lián)網(wǎng)(Short-range IOT),通常定義為 100 米以內(nèi), 包括 Wi-Fi、Bluetooth、ZigBee。NB-IoT 和 LTE-M 本質(zhì)上采用 4G 蜂窩技術(shù)。NB-IoT 和 LTE-M 的最初設(shè)計是使其在 LTE 系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行帶內(nèi)操作,并且可以共享 LTE 頻譜。基于 NBIoT 和 LTE-M 的特性,NB-IoT 和 LTE-M 未來有望通過 5G 技術(shù)中進(jìn)行帶內(nèi)操作或共存, 實現(xiàn)技術(shù)向前兼容。
通信模組是將基帶芯片、存儲器、功能器件等集成在 PCB 上,并提供標(biāo)準(zhǔn)接口的功能模 塊。各類終端借助通信模組可實現(xiàn)通信功能。通信模組的功能是承載端到端、端到后臺 的服務(wù)器數(shù)據(jù)交互,是用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?。因此通信模組是物聯(lián)網(wǎng)終端的核心組件之 一。
蜂窩通信模組具有覆蓋面積廣,成本低,功耗小的特點,使其相比局域物聯(lián)網(wǎng)具有更廣 泛且靈活的應(yīng)用空間。目前,蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)正處于新老交替的窗口期,一旦蜂窩通 信技術(shù)順利完成更新?lián)Q代,將會開拓一個更為廣闊的市場。原因有兩方面,一方面,2019 年 10 月 22 日,工信部信息通信發(fā)展司司長聞庫明確表示,2G、3G 的退網(wǎng)是移動通信更 新?lián)Q代的必然選擇,也是當(dāng)前國際主流國家的主要做法。目前,2G、3G 網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率 已經(jīng)無法滿足當(dāng)前社會發(fā)展的需求,中國的移動通信網(wǎng)絡(luò) 2G、3G 退網(wǎng)的條件已經(jīng)逐漸 成熟。另一方面,隨著 5G 技術(shù)的成熟和普及,推動基于 5G 技術(shù)的無線通信模組發(fā)展將 會成為趨勢。截至 2020 年底,我國已經(jīng)建立了超過 71 萬個 5G 基站,5G 技術(shù)的商業(yè)化 普及勢在必行。未來,不同類型的蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)將在物聯(lián)網(wǎng)各個場景中各司其職, 基于 4G、NB-IoT 等技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將逐漸替代原有 2G/3G 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),并提供更大 帶寬、更低時延、更深的覆蓋;同時,基于 5G 的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將在大帶寬、對時延要求極 為苛刻的高速率場景承擔(dān)起更重要的角色。
2.1 2G/3G 退出勢在必行
首先 2G/3G 的退網(wǎng)勢在必行。首先,2G/3G 相對于 4G 網(wǎng)絡(luò)功能落后。雖然 2G/3G 網(wǎng)絡(luò)與 4G 網(wǎng)絡(luò)具有很多相似的業(yè)務(wù)承載,然而 2G/3G 網(wǎng)絡(luò)面對當(dāng)前的社會發(fā)展,其效率明顯不 足。例如,一個 3G 基站只能同時支持 20M 左右的流量。4G 網(wǎng)絡(luò)具有覆蓋廣、語音質(zhì)量 優(yōu)、上網(wǎng)速度快、承載用戶多、接續(xù)時間短、耗電低等優(yōu)勢。從功能和效率的角度考慮, 4G 完全可以替代 2G/3G 網(wǎng)絡(luò)。
第二,2G/3G 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維成本較高。2G/3G 網(wǎng)絡(luò)普遍存在通信體驗質(zhì)量下降、投訴增多等 情況,其原因在于 2G/3G 設(shè)備陳舊且故障率高、手機(jī)輻射大且功耗高,相關(guān)設(shè)備廠商停 止供應(yīng)備品、備件造成維護(hù)困難。當(dāng)前,2G/3G 基站的單站收入已經(jīng)不能抵消運(yùn)維費用, 成為運(yùn)營商運(yùn)營維護(hù)的負(fù)擔(dān)。從降低整體運(yùn)營成本的角度考慮,4G/5G 相比于 2G/3G 是 更好的選擇。
NB-IoT 是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域一個新興的技術(shù),支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接,屬于低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)。NB-IoT 設(shè)備電池?fù)碛兄辽?10 年的壽命,同時還能提供較為全面 的室內(nèi)蜂窩數(shù)據(jù)連接覆蓋。支持待機(jī)時間長、對網(wǎng)絡(luò)連接要求較高設(shè)備的高效連接。NBIoT 構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò),只消耗大約 180kHz 的帶寬,可直接部署于 LTE 網(wǎng)絡(luò)(4G),以降 低部署成本、實現(xiàn)平滑升級。因為 NB-IoT 自身具備的低功耗、廣覆蓋、低成本、大容量 等優(yōu)勢,使其可以廣泛應(yīng)用于多種垂直行業(yè),隨著 2G 和 3G 的退網(wǎng),4G/NB-IoT 模組的 應(yīng)用場景會變得更加廣闊。其需求的增長主要出現(xiàn)在遠(yuǎn)程控制和智能抄表市場。
2.2 技術(shù)迭代孵化新應(yīng)用場景
2.2.1 遠(yuǎn)程控制
物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制終端是基于 LTE、NB-IoT 等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測, 圖像監(jiān)視,遠(yuǎn)程通信,設(shè)備控制,異常報警并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲、加密和傳輸?shù)闹?能終端設(shè)備。物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制終端實現(xiàn)了物物相聯(lián)和人機(jī)互動,廣泛應(yīng)用于狀態(tài)感知、 設(shè)施監(jiān)測、數(shù)據(jù)交互、運(yùn)行控制等各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景中。目前,遠(yuǎn)程控制被廣泛應(yīng)用 于農(nóng)業(yè),工業(yè),畜牧業(yè),采礦業(yè)等領(lǐng)域。
物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制的作用包括三方面:(1)緩解勞動力不足的問題,(2)代替勞動者完 成部分強(qiáng)度大或危險性大的工作,保障人身
例如礦井監(jiān)控,農(nóng)作物澆灌等工作, (3)調(diào)試好的指令進(jìn)行操作可以提升工作效率,降低勞動力成本。我們以遠(yuǎn)程控制在農(nóng) 業(yè)中的具體應(yīng)用作為例子進(jìn)行分析。
“十三五”期間,我國政府部門高度重視現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展,先后出臺了《農(nóng)業(yè)科技發(fā)展 “十三五”規(guī)劃》、《關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新持續(xù)增強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品供給保障能力的若干 意見》等政策文件,全力支持“十三五”期間我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展。
物聯(lián)網(wǎng)智慧大棚利用高精度傳感器對溫室大棚環(huán)境的各項指標(biāo)(PH 值、降水量、空氣溫 濕度、土壤水分、土壤濕度、土壤鹽分、植物營養(yǎng)指標(biāo)以及植物生理生態(tài)等)進(jìn)行監(jiān)測 采集,然后通過 NB-IoT 網(wǎng)絡(luò)上傳云平臺和手機(jī) APP,用戶可以通過蜂窩智慧云平臺實現(xiàn) 對作物生長環(huán)境進(jìn)行實時監(jiān)測和預(yù)警,為科學(xué)生產(chǎn)種植提供數(shù)據(jù)依據(jù);同時利用 4G 蜂 窩網(wǎng)絡(luò)對溫室大棚內(nèi)部進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和系統(tǒng)自動化聯(lián)動控制,大幅度提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率, 提高產(chǎn)品質(zhì)量和溫室大棚的利用率;建立水肥一體化系統(tǒng)借助蜂窩智慧云平臺能夠?qū)崿F(xiàn) 對大棚進(jìn)行精細(xì)化施肥灌溉;在大棚安裝高清攝像機(jī)實現(xiàn)對大棚進(jìn)行實時監(jiān)控,能夠提 高管理人員的效率同時能夠?qū)Υ笈镂镔Y進(jìn)行管理。
通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對農(nóng)業(yè)大棚進(jìn)行自動化,智能化改造,可以構(gòu)建:
(1) 環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng):通過物聯(lián)網(wǎng)連接傳感器對大棚內(nèi)部空氣溫濕度、二氧化碳溶度、 光照強(qiáng)度、土壤溫濕度、土壤 EC 值、土壤酸堿度、土壤養(yǎng)分含量等進(jìn)行實時采 集,并通過 NB-IOT 通信模組上傳到蜂窩智慧云平臺,用戶可以通過手機(jī)端小程 序或 PC 端大數(shù)據(jù)平臺進(jìn)行實時查看,出現(xiàn)異常及時進(jìn)行操作。
(2) 設(shè)備管控系統(tǒng):利用 NB-IOT 模組構(gòu)建智能控制系統(tǒng),將溫室內(nèi)部的風(fēng)機(jī)、水簾、 遮陽電機(jī)、卷膜電機(jī)、卷被電機(jī)、加溫電機(jī)、電磁閥門、水泵、水肥一體機(jī)等設(shè)備連接,用戶終端通過 4G 蜂窩信號連接智慧云平臺實現(xiàn)對這些設(shè)備的遠(yuǎn)程控制, 根據(jù)傳感器采集參數(shù)變化與作物生長最佳參數(shù)對比實時調(diào)控或自動控制溫控系 統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)等。
(3) 水肥一體化系統(tǒng):建立水肥一體化設(shè)備配合大棚內(nèi)部滴灌/噴灌管道,根據(jù)傳感 器采集的土壤濕度、土壤 EC 值、土壤養(yǎng)分、空氣濕度等參數(shù),實現(xiàn)對作物的精 準(zhǔn)施肥和灌溉,節(jié)約水肥,降低能源損耗。
(4) 可視化管理系統(tǒng):在大棚安裝高清攝像機(jī)實現(xiàn)對農(nóng)場進(jìn)行監(jiān)控,通過蜂窩智慧云 平臺可以實現(xiàn)對農(nóng)場的進(jìn)行 24 小時在線監(jiān)管,同時有利于管理人員是實現(xiàn)在辦 公室就可以遠(yuǎn)程對現(xiàn)場的人員、物資、作物進(jìn)行管理,提高管理

2.2.2 智能抄表
智能抄表是智能“水,電,氣”網(wǎng)的智能終端,它依賴于 NB-IoT 技術(shù),采用先進(jìn)的能源 計量專用芯片,應(yīng)用數(shù)字采樣處理技術(shù)及 SMT 工藝,根據(jù)居民實際用量狀況設(shè)計制造的 非傳統(tǒng)意義上的能量表。所有智能抄表計量均安裝計量裝置和 NB-IOT 通信模塊,采用 一對一的方式直接上傳數(shù)據(jù),無需集中器,一臺抄表設(shè)備將計費+通信功能合二為一,在 施工、維護(hù),成本上都有巨大優(yōu)勢。智能抄表系統(tǒng)將千家萬戶的用量與管理部門的電腦 網(wǎng)絡(luò)中心聯(lián)成一體,從根本上解決了目前用水、用電、用氣管理的自動化程度低,中間環(huán) 節(jié)多,繳費不及時等問題。
傳統(tǒng)人工抄表的一系列難題最初是由GPRS遠(yuǎn)程抄表解決的。GPRS遠(yuǎn)程抄表不僅高效率, 更具安全性,客戶交費更為方便快捷。然而,GPRS 通信基站客戶容積較小,功能損耗高, 信號差,這對電池性能的型號選擇和成本管理具有較大挑戰(zhàn)。NB-IoT 則較好地解決了 GPRS 抄表方案所遭遇的難點。NB-IoT 在作用上繼承了 GPRS。同時,相比 GPRS 通信技 術(shù),NB-IOT 擁有 50-100 倍的上漲容積。這也就意味著,在同一通信基站覆蓋面積下, NB-IoT 能提供 GPRS 無線通信的 50-100 倍的連接數(shù)。龐大的連接數(shù)有利于裝表量較為聚 集的住宅小區(qū)使用。
NB-IoT 的智能抄表系統(tǒng)軟件的核心由含有 NB-IoT 控制模塊的水電氣表、通信基站、NBIoT 核心網(wǎng)、NB-IoT 管理服務(wù)平臺、手機(jī)客戶端互聯(lián)網(wǎng)智能管理系統(tǒng)、集抄智能管理系 統(tǒng)等系統(tǒng)集成。水電氣表將收集的使用量信息和本身情況信息上傳至物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)云服務(wù) 平臺。此外,水電氣表還可以接收來源于云服務(wù)平臺的相關(guān)信息。手機(jī)客戶端智能管理 系統(tǒng)可以從 NB-IoT 管理云服務(wù)平臺中獲得住戶自來水/電/氣信息內(nèi)容,監(jiān)控用戶的即 時應(yīng)用狀況。企業(yè)可根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù),對客戶的電,自來水,氣開展臺階價格調(diào)整,并向 住戶消息推送每個月的需求量和費用等狀況。
根據(jù)數(shù)據(jù)顯示,2019 年,智能水表市場需求 3230 萬只,市場滲透率為 44.91%。2019 年 我國智能水表產(chǎn)量達(dá) 3008 萬只,預(yù)測 2020 年我國智能水表產(chǎn)量將達(dá) 3275 萬只。

3.1 5G 的優(yōu)勢明顯
5G 具有超高數(shù)據(jù)速率、大規(guī)模連接、低時延、高可靠性等特征,對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有較 大的幫助。5G 將會滲透、影響到社會多個領(lǐng)域。5G 的關(guān)鍵性能指標(biāo)主要包括:用戶體驗 數(shù)據(jù)速率、連接密度、端到端延遲、流量密度、移動性和峰值數(shù)據(jù)速率。5G 網(wǎng)絡(luò)具有超 過 100 Mbps 的用戶體驗數(shù)據(jù)速率、每平方公里 100 萬個連接、1 毫秒端到端延遲和每秒 數(shù)十千兆的峰值數(shù)據(jù)速率等關(guān)鍵性能指標(biāo)。
5G 關(guān)鍵技術(shù)主要包括無線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)兩方面。在無線技術(shù)領(lǐng)域,大規(guī)模天線陣列、 超密集組網(wǎng)、新型多址和全頻譜接入等技術(shù), 已成為業(yè)界關(guān)注的焦點。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域, 基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),已取得廣泛共識。未 來 5G 網(wǎng)絡(luò)將是基于 SDN、NFV 和云計算技術(shù),更加靈活、智能、高效和開放的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 當(dāng)前,4G 網(wǎng)絡(luò)已在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域得到應(yīng)用,并不斷發(fā)展以適應(yīng)未來物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用需求。未 來物聯(lián)網(wǎng)的新應(yīng)用場景需要新的性能標(biāo)準(zhǔn),如物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的大規(guī)模連接、安全性、可靠 性、無線通信的覆蓋范圍、超低延遲、高吞吐量等。為滿足這些需求,5G 技術(shù)有望為未 來物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供新的接口。5G 不僅將在未來十年提供 1000 倍的互聯(lián)網(wǎng)流量增長,還將 為各個行業(yè)提供支持物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)技術(shù)。
3.2 汽車保有量持續(xù)增長,交通問題日漸突出
隨著中國汽車市場的開放與發(fā)展,中國人均可支配收入的增加,汽車制造技術(shù)的提升以 及成本的降低,汽車已經(jīng)成為當(dāng)代國人重要的出行工具。據(jù)公安部統(tǒng)計,2020 年,全國 機(jī)動車保有量達(dá) 3.72 億輛,其中汽車 2.81 億輛;機(jī)動車駕駛?cè)诉_(dá) 4.56 億人,其中汽 車駕駛?cè)?4.18 億人。2020 年,全國新注冊登記機(jī)動車 3328 萬輛,同比增加 114 萬輛, 新領(lǐng)證駕駛?cè)?2231 萬人。2020 年,全國新注冊登記汽車 2424 萬輛,比 2019 年減少 153 萬輛,下降 5.95%。
汽車保有量的激增在改善人類生活質(zhì)量的同時也帶來了一系列社會問題:
(1)目前我國大多數(shù)城市都存在交通擁堵情況。在全國六百多個城市中,有 61%的城市 都會交通擁堵嚴(yán)重的現(xiàn)象,尤其是在早晚高峰時期。根據(jù)高德地圖發(fā)布的《2019 年年度 中國主要城市交通分析報告》顯示,我國全年人均擁堵時間為 174 小時。交通擁堵除了 浪費大量的時間以外,還導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費,調(diào)查統(tǒng)計表明,機(jī)動車在 擁堵情況下的能耗是最優(yōu)情況下的 2 倍,如果一輛汽車在 7km/h 到 88km/h 之間加減速 1000 次,其燃料消耗比勻速行駛時多 60 升,對于貨車則多消耗 114 升。
(2)世界銀行數(shù)據(jù)顯示,隨著汽車保有量的不斷提升,全球停車位需求量從 2015 年約 2.25 億升至 2020 年的約 3.75 億個,而停車位數(shù)量僅從 2015 年的約 7500 萬個升至約 1.2 億個。停車位的緊缺嚴(yán)重影響了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。據(jù) INRIX Research 調(diào)查顯示,停車位 不足的問題在全美國范圍內(nèi)每年造成超過 730 億美元的損失。
(3)我國公安部交通管理局?jǐn)?shù)據(jù)顯示,2019 年我國共發(fā)生道路交通事故 238351 起,造 成 67759 人死亡、275125 人受傷,直接財產(chǎn)損失 9.1 億元。
3.3 自動駕駛短期難以實現(xiàn),車聯(lián)網(wǎng)成為過渡方式
自動駕駛汽車(Autonomous vehicles;Self-driving automobile)是一種通過物聯(lián)網(wǎng) 和人工智能技術(shù)相結(jié)合實現(xiàn)的無人駕駛汽車。自動駕駛汽車依靠蜂窩通信技術(shù),人工智能、視覺計算、雷達(dá)、監(jiān)控裝置和全球定位系統(tǒng)協(xié)同工作以了解行車環(huán)境,并通過物聯(lián) 網(wǎng)對道路進(jìn)行智能導(dǎo)航,使汽車可以在沒有任何人類主動的操作下,自動安全地行駛。
(1)由于自動駕駛汽車在加速、制動以及變速等方面都通過自動駕駛系統(tǒng)進(jìn)行計算和決 策,相較于傳統(tǒng)的駕駛員,自動駕駛系統(tǒng)可以做出最有效率的駕駛行為,有助于緩解交 通擁堵。
(2)基于智能系統(tǒng)的控制,車輛可以提高能耗效率、減少對環(huán)境的污染。據(jù)麥肯錫咨詢 公司數(shù)據(jù)顯示,無人駕駛汽車每年幫助減少 3 億噸溫室氣體排放,這相當(dāng)于航空業(yè)二氧 化碳排放量的一半。
(3)通過無線通信技術(shù)、移動終端技術(shù)、GPS 定位等技術(shù)的綜合應(yīng)用,以及對停車場的 智能化管理,自動駕駛可以通過車聯(lián)網(wǎng)信息實現(xiàn)自動尋找目的地附近的可用車位,實現(xiàn) 自動停車。據(jù)博世數(shù)據(jù)顯示,2025 年自動停車將省去長達(dá) 3.8 億公里用于尋找車位的繞 行路程,同時美、中、德三國的互聯(lián)停車功能將節(jié)省約 7 千萬小時花費在找車位上的時 間。
(4)自動駕駛可以避免駕駛員由于疲勞,分心,酒駕等因素所導(dǎo)致的交通事故,并且隨 著 5G 通信技術(shù)的民用化和商用化,搭載 5G 蜂窩通信模組的無人駕駛汽車在面對突發(fā)緊 急情況時具有更快的響應(yīng)和決策能力,可以大幅降低交通事故產(chǎn)生的概率,挽救乘客的 生命,減少經(jīng)濟(jì)損失。
根據(jù)摩根士丹利數(shù)據(jù)顯示,無人駕駛汽車帶來的生產(chǎn)力提升每年可為美國經(jīng)濟(jì)增加 5070 億美元的價值。當(dāng)生產(chǎn)力提高與無人駕駛汽車帶來的其他優(yōu)勢相結(jié)合時,自動駕駛每年 可為美國經(jīng)濟(jì)創(chuàng)造 1.3 萬億美元的價值,在全球范圍內(nèi)有望達(dá)到 5.6 萬億美元。 然而,自動駕駛(無人駕駛)是汽車發(fā)展的理想狀態(tài),當(dāng)前的技術(shù)水平難以實現(xiàn)自動駕 駛。因此需要通過車聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)過渡。隨著 5G 通信技術(shù)的普及,憑借其傳輸速度快,容量 大,時延低的特性,將會傳輸車輛行駛中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)到后臺。后臺系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)分析 做出幫助駕駛者作出決策。隨著車載操作系統(tǒng)的不斷發(fā)展,汽車將會實現(xiàn)完全智能化、 自動化。此時,智能汽車結(jié)合良好的無線通信技術(shù),將有望實現(xiàn)自動駕駛。
車聯(lián)網(wǎng)以行駛中的車輛為信息感知對象,借助新一代信息通信技術(shù),實現(xiàn)車與 X(即車 與車、人、路、服務(wù)平臺)之間的網(wǎng)絡(luò)連接,提升車輛整體的智能駕駛水平。車聯(lián)網(wǎng)的 提出主要服務(wù)于三個目標(biāo):安全、效率以及改善司乘人員的舒適度。成熟的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 將給社會帶來非常大的社會價值和經(jīng)濟(jì)價值。搭載 5G 蜂窩通信模塊的車聯(lián)網(wǎng)汽車對于 提高安全性,減少交通事故有重大意義。世衛(wèi)組織指出,全球每年死于車禍的人數(shù)超過 135 萬人,還有 2000 萬至 5000 萬人受到非致命傷害。道路交通碰撞的損失占大多數(shù)國 家國內(nèi)生產(chǎn)總值的 3%。90%以上的車禍都是由人為失誤造成的。NHTSA 估計,車聯(lián)網(wǎng)的 V2V 和 V2I 帶來的安全應(yīng)用可減輕甚至消除多達(dá) 80%的交通事故,其中包括在十字路口 以及變道引發(fā)的各類事故。根據(jù)我國公安部交管局披露的數(shù)據(jù),我國每年因道路交通安 全事故傷亡人數(shù)超 20 萬,各地交警接報事故的總量大概在 470 萬左右。自智能交通方 案實施以來,我國道路安全事故總量呈下降趨勢,2000 年為 61.7 萬起,至 2015 年下降 至 20 萬起左右。
車聯(lián)網(wǎng)能夠緩解甚至消除交通堵塞,有效提高交通效率。美國人每年平均要因為交通擁 堵浪費 97 個小時的時間,2018 年擁堵給美國司機(jī)帶來了近 870 億美元的損失,平均每 位司機(jī)損失 1348 美元?;?V2X 技術(shù),使得車輛能夠與其他車輛、基礎(chǔ)設(shè)施以及智能 應(yīng)用之間通信,可以有效解決城市中的交通擁堵問題。這樣的交通系統(tǒng)還可以收集實時 數(shù)據(jù),分析城市中的車流量,應(yīng)用更好的算法及道路管理措施來改善基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃。將 各個節(jié)點收集到的道路信息進(jìn)行分析之后,交通部可以更有效地部署道路工作人員。隨 著 V2X 車聯(lián)網(wǎng)通信逐漸得到采用,智能交通系統(tǒng)帶來的效用有望成比例地增加。車聯(lián)網(wǎng) 的應(yīng)用還將對減少空氣污染,營造綠色環(huán)境有很大幫助。V2X 技術(shù)可以通過減少增加污 染的交通堵塞等方式來造福環(huán)境。車輛和基礎(chǔ)設(shè)施之間的協(xié)調(diào)也將減少不必要的停車和 制動,進(jìn)一步減少燃料消耗和排放。
3.4 蜂窩通信模組是車聯(lián)網(wǎng)以及自動駕駛重要器件
車載通訊是在車輛上應(yīng)用的移動通信技術(shù),現(xiàn)階段主要通過車輛裝配 4G 蜂窩通信模塊 進(jìn)行車車、車路通信將交通參與者、交通工具及其環(huán)境有機(jī)結(jié)合,實現(xiàn)交通高度信息化、 智能化、安全化的手段。借助移動通信技術(shù)從而有效解決司機(jī)和乘客安全、碳排放以及 行駛效率低下等問題。
車聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)分為 IEEE 802.11p(DSRC 專用短程通信使用的底層無線通信技術(shù),于2020 年被美國放棄,轉(zhuǎn)向中國主推的 C-V2X 車聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn))和 3GPP C-V2X(以 LTE-V2X 為 代表,是基于 4G 蜂窩網(wǎng)的 V2X 無線通信技術(shù))兩種類型。LTE-V2X 作為一種基于 LTE 演 進(jìn)的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù),具備諸多后發(fā)優(yōu)勢。LTE-V2X 在設(shè)計過程中充分借鑒了 802.11p 的經(jīng) 驗和不足,在系統(tǒng)容量、覆蓋范圍等方面具有顯著的性能優(yōu)勢:(1)LTE-V2X 采用集中 式控制傳輸與分布式傳輸相結(jié)合的方式,將 V2N、V2I、V2V 以及 V2P 結(jié)合成一個有機(jī)整 體。LTE-V2X 底層具備更好的鏈路預(yù)算,借助更加精細(xì)的信道設(shè)計及資源分配方案來獲 得高可靠、廣覆蓋、低時延的傳輸保障。
(2)LTE-V2X 借助成熟的 LTE 網(wǎng)絡(luò)及產(chǎn)業(yè)鏈,通過對現(xiàn)有的 LTE 網(wǎng)絡(luò)基站設(shè)備進(jìn)行升級 就可以實現(xiàn)部署,不需要再鋪設(shè)大量的基礎(chǔ)設(shè)施通信模塊,產(chǎn)業(yè)更容易快速發(fā)展起來。 LTE 成熟的生態(tài)系統(tǒng)吸引電信運(yùn)營商,通信設(shè)備制造商和汽車企業(yè)基于現(xiàn)有的 LTE 網(wǎng)絡(luò) 和技術(shù)支持車聯(lián)網(wǎng)通信,從而 LTE-V2X 成為自然的選擇。
(3)LTE-V2X 是運(yùn)營商增加新連接(車、自行車、摩托、行人等)的重要卡位。基于 LTEV2X,運(yùn)營商可以自然地參與到車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中來,提供車連網(wǎng)相關(guān)業(yè)務(wù),如具有最核心的 競爭力的連接、數(shù)據(jù)、服務(wù)等業(yè)務(wù)。從智能交通長遠(yuǎn)發(fā)展的角度來看,以 LTE-V2X 為代 表的 C-V2X 技術(shù)實現(xiàn)了直通和蜂窩模式的融合,未來可以平滑演進(jìn)到 5G,應(yīng)用前景更加 光明。
行駛中的汽車通過裝配的各種傳感器收集到車輛自身的狀態(tài)信息,周邊車輛及行人,環(huán) 境信息,例如車速,車流量,車間距,道路信息之后,通過蜂窩通信模塊將信息發(fā)送到 終端后臺,由統(tǒng)一的服務(wù)器進(jìn)行計算,設(shè)計出效率最高的出行計劃和行駛狀態(tài),最后再 由蜂窩通信信號將指令傳送回汽車終端并由車載電腦執(zhí)行。同時,LTE-V2X 的 PC5 接口 可以支持行駛間車輛的信息交互,實現(xiàn)高效的無線資源分配機(jī)制。
3.5 5G 網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)齊通信網(wǎng)絡(luò)層的技術(shù)缺口
利用 5G 技術(shù)低時延、高可靠、高速率和大容量的能力,車聯(lián)網(wǎng)不僅可以幫助車輛間進(jìn)行 位置、速度、行駛方向和行駛意圖的溝通,更可以利用路邊設(shè)施輔助車輛對環(huán)境進(jìn)行感 知,幫助 V2X 高效運(yùn)行,實現(xiàn)車和其他一切實體之間的信息交互,從而獲取實時路況、 道路信息、行人信息等一系列交通信息,提高駕駛安全性和交通效率。通過一組數(shù)據(jù)對 比來看:自動駕駛汽車以每小時 60 公里的速度行駛,如果時延是 60 毫秒,車的制動距 離大概在 1 米;如果是 10 毫秒的時延,車的制動距離是 17 厘米;如果降低到 5G 的理 論時延 1 毫秒,制動距離縮短到只有 17 毫米,大幅度的提高了自動駕駛的安全性。因 5G 上行寬帶最高可達(dá) 10G,可在每平方公里內(nèi)支持至少 800 輛車的數(shù)據(jù)傳輸。并且可支 持車輛以 60km/h 的速度行進(jìn),真正地滿足了人們的日常所需。
5G 的特性,提升了車輛對環(huán)境的感知、決策、執(zhí)行能力,給車聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛應(yīng)用,尤 其是涉及車輛安全控制類的應(yīng)用帶來很好的基礎(chǔ)條件。2020 年 12 月 29 日,上汽 R 汽車 宣布旗下“5G 智能電動 SUV”MARVEL R 獲得 SRRC 認(rèn)證,成為首款也是目前唯一一款通 過車載車規(guī)級 5G/C-V2X 終端產(chǎn)品認(rèn)證的車型,將行業(yè)首次實現(xiàn) 5G 智能車載終端全場景 落地。MARVEL R 搭載首個進(jìn)入國家認(rèn)證實驗室測試的 5G 智能網(wǎng)聯(lián)直連通信車載終端,內(nèi)置華為 5G 巴龍 5000 芯片和 Mobileye EyeQ4H 芯片兩大強(qiáng)“芯”,能夠與智慧交通設(shè) 施連接,帶來強(qiáng)大的 5G V2X 遙感智駕功能。如在行駛中,MARVEL R 將可超前獲得道路 環(huán)境、紅綠燈變化等信息,完成 5G 智能車速控制(車速引導(dǎo))、5G 智能路口通過輔助, 讓汽車從此具備“預(yù)知能力”。未來,5G V2X 全場景落地能力還會繼續(xù)強(qiáng)化,實現(xiàn)包含 V2V(車-車)、V2I(車-基礎(chǔ)設(shè)施)、V2N(車-互聯(lián)網(wǎng))和 V2P(車-人)等場景與設(shè)備 的無界互聯(lián)。
蜂窩通信模組在車聯(lián)網(wǎng)中需求量巨大,尤其是新能源汽車近些年的發(fā)展更是帶來更多需 求量。根據(jù) IHS 預(yù)測,2022 年全球聯(lián)網(wǎng)汽車的市場保有量將達(dá) 3.5 億臺,市場占比達(dá)到 24%。同時,具備聯(lián)網(wǎng)功能的新車銷售將逐漸普及,銷量將達(dá)到 9800 萬臺(其中 3200 萬 臺通過嵌入式模塊鏈接,1800 萬臺通過智能手機(jī)鏈接,4800 萬臺通過嵌入式模塊與智 能手機(jī)混合的方式連接),市場占比達(dá) 94%,而一臺互聯(lián)網(wǎng)汽車至少需要搭載一塊蜂窩 通信模組,這意味著僅 2022 一年,全球蜂窩模組在汽車市場中的出貨量將超過 9800 萬 塊,隨著 5G 技術(shù)的成熟運(yùn)用以及車規(guī)級 5G 終端標(biāo)準(zhǔn)的制定,5G 蜂窩通信模組必然在車 聯(lián)網(wǎng)市場上大展身手。
Wi-Fi 連接設(shè)備仍然處于優(yōu)勢地位。根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示,2022 年全球物聯(lián)網(wǎng) 連接數(shù)達(dá)到 193.1 億部,其中蜂窩物聯(lián)網(wǎng) 16.1 億部(2019-2022 CAGR 25.61%)、LPWA 22.5 億部(2019-2022 CAGR 74.39%)、局域物聯(lián)網(wǎng) 155.0 億部(2019-2022 CAGR 19.97%)。 當(dāng)前以 Wi-Fi 為基礎(chǔ)的局域網(wǎng)通信模組仍然占據(jù)較大的使用比例,主要原因有兩個方面:
(1)有線網(wǎng)絡(luò)相對于無線網(wǎng)絡(luò)具有更深的發(fā)展基礎(chǔ),基于有線網(wǎng)絡(luò)的 Wi-Fi 連接相對 蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)具有更好的用戶體驗,并且部署更為簡單;(2)當(dāng)前蜂窩通信模組資費方 案尚未完全落實,基于 Wi-Fi 連接的物聯(lián)網(wǎng)具備資費上的優(yōu)勢,因此更容易受到消費者的接受。但是,我們更應(yīng)該注意到,蜂窩通信模組隨著新的應(yīng)用場景的出現(xiàn),其年復(fù)合 增長率達(dá)到一個較高的誰水平。

新應(yīng)用場景出現(xiàn),刺激蜂窩通信模組需求。隨著 2G/3G 的退網(wǎng),基于 4G、5G、NB-IoT 等技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景的增加,假設(shè)每臺物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備至少需要配備一個蜂窩通信模組,蜂窩通信模組的需求將會增加。根據(jù) Techno Systems Research 數(shù)據(jù)顯示,2015 年,全球物聯(lián)網(wǎng)蜂窩通信模組出貨量為 111.7 百萬片,到 2022 年,全球物聯(lián)網(wǎng)蜂窩通信模組出貨量將達(dá)到 313.2 百萬片,2015 年-2022 年復(fù)合增長率為 15.86%。從增速上看,年復(fù)合增長率較高的是遠(yuǎn)程控制、健康醫(yī)療、交通運(yùn)輸年復(fù)合增長率最快,分別為 22.83%、18.24%、14.91%。從使用占比上看,遠(yuǎn)程控制、交通運(yùn)輸、智能抄表的使用占比最高,分別是 40.27%、32.45%、11.85%。
NB-IoT 成為未來物聯(lián)網(wǎng)蜂窩模組主流產(chǎn)品。從技術(shù)分類上看,隨著 2G/3G 退出歷史舞臺,4G/NB-IoT 模組的應(yīng)用場景會變得更加廣闊,市場規(guī)模將會擴(kuò)大。從本質(zhì)上看,NBIoT 模組和 LTE-M 模組都屬于蜂窩通信模組,都基于傳統(tǒng)的 4G 蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù),但是 NBIoT 通信模組進(jìn)行裁剪和優(yōu)化以適用于物聯(lián)網(wǎng)的低成本低功耗應(yīng)用。此外,因為 NB-IoT 對基站的附著,需要由電信運(yùn)營商進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)部署和運(yùn)營。因此,NB-IoT 適用于設(shè)備位置 固定的應(yīng)用場景,如智能停車、遠(yuǎn)程控制、智能抄表和智能家電等。2019 年 2G 通信模 組占比最大,達(dá)到 33.02%,排名第二的是 LTE-Cat.3/4 占比是 23.71%,排名第三的是 3G 通信模組,占比是 16.6%。Techno Systems Research 預(yù)測,2020 年 NB-IoT 占比最大 為 30.56%,LTE-Cat.3/4 占比是第二,比例是 18.36%,2G 通信模組占比排名第三。NBIoT是第三代合作伙伴計劃(3GPP)作為蜂窩通信LTE標(biāo)準(zhǔn)第13版的一部分開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)。 這是一種低功率,廣域網(wǎng)(LPWAN)技術(shù),在許可頻譜上運(yùn)行,專為具有低帶寬需求的 IoT 設(shè)備而設(shè)計。與其他現(xiàn)有蜂窩標(biāo)準(zhǔn)相比,NB-IoT 價格低廉,提供了更好的室內(nèi)覆蓋范圍, 消耗的功率更少,因此具有更長的電池壽命。在成本方面,NB-IoT 低功耗、低速率、低 寬帶帶來明顯的低成本優(yōu)勢?;谝陨蟽?yōu)點,NB-IoT 可廣泛應(yīng)用于智能抄表、智能停車、 智能穿戴等領(lǐng)域,是傳輸層技術(shù)升級的重要標(biāo)志。

價格下降不改市場規(guī)模擴(kuò)大趨勢。隨著 2G/3G 退出歷史舞臺以及 4G/NB-IoT 模組的技術(shù) 日漸成熟,4G/NB-IoT 模組的應(yīng)用數(shù)量將會大幅增加,市場上將會出現(xiàn)較多的競爭者, 4G/NB-IoT 通信模組市場的整體價格或出現(xiàn)下降。此外,由于 5G 模組的進(jìn)場競爭,4G 通 信模組廠商為增加市場份額,4G/NB-IoT 模組價格或?qū)⒉粩嘟档?。我們根?jù)供應(yīng)商數(shù)據(jù) 進(jìn)行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),2019 年度 4G 模組單價約為 131 元,NB-IOT 模組單價約為 31 元。預(yù)計 2020 年 4G 模組價格將降至 100 元內(nèi),NB-IoT 模組價格將穩(wěn)定于 18-25 元區(qū)間內(nèi)。雖然 產(chǎn)品價格正在下降,但是產(chǎn)品需求量正在快速提升,市場規(guī)模逐步擴(kuò)大的趨勢不減。根 據(jù)智研咨詢數(shù)據(jù)顯示,初步統(tǒng)計 2019 年全球蜂窩通信模組市場規(guī)模約 190 億元。在不 考慮 5G 模組放量的情況下,預(yù)計 2022 年全球蜂窩通信模組市場規(guī)模接近 300 億元。
始于物聯(lián),重點關(guān)注通信模組產(chǎn)業(yè)。從產(chǎn)業(yè)鏈來看,物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈上游負(fù)責(zé)感知功能, 參與者主要有感知設(shè)備供應(yīng)商、芯片供應(yīng)商、通信模組供應(yīng)商。中游負(fù)責(zé)傳輸,參與者 主要有互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營商、電信,廣電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈下游包括中間件及應(yīng)用供 應(yīng)商、運(yùn)營及服務(wù)提供商、系統(tǒng)集成商以及終端用戶。雖然物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)綿長,但是實現(xiàn) 萬物互聯(lián)的出發(fā)點在于,物與物之間的連接,即基于通信,依靠通信模組,實現(xiàn)端與端 之間的數(shù)據(jù)傳輸與交互。因此,我們認(rèn)為,物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)首先關(guān)注上游的通信模組通信模 組產(chǎn)業(yè)。
根據(jù)前文分析,通信模組是將基帶芯片、存儲器、功能器件等集成在 PCB 上,并提供標(biāo) 準(zhǔn)接口的功能模塊。因此,結(jié)合行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先公司的公開信息,我們對蜂窩通信模組的內(nèi) 部組成劃分為:芯片、PCB、PN 型期間、晶體期間、阻容感元期間、結(jié)構(gòu)件及其他等六 大項。結(jié)合移遠(yuǎn)通信以及廣和通招股說明書,我們認(rèn)為芯片是眾多原材料中最為重要的 其中一項。以移遠(yuǎn)通信招股說明書為例,2016 年-2018 年,芯片占公司原材料采供成本 分別為 83.49%、84.86%、82.33%,都維持在一個較高的水平。蜂窩通信模組中,原材料 占比位列第二與第三位的是 PCB 和阻容感元器件。2016 年-2018 年,PCB 成本占比分別為 6.56%、6.68%、7.10%;阻容感元器件成本占比分別為 3.03%、3.59%、6.07%。
蜂窩通信模組涉及多種功能,因此在一個小小的蜂窩通信模組包含多種芯片,其中以基 帶芯片、射頻芯片、存儲芯片為主。根據(jù)移遠(yuǎn)通信招股說明書,2016 年-2018 年,基帶 芯片分別占當(dāng)期原材料成本 39.21%、30.92%、28.54%;射頻芯片分別占當(dāng)期原材料成本 27.71%、28.16%、28.09%;存儲芯片分別占當(dāng)期原材料成本 12.80%、20.46%、19.20%。
5.1 基帶芯片
基帶芯片是整個蜂窩通信模組中最核心的器件,實現(xiàn)基帶信號的合成,或?qū)邮盏降幕?帶信號進(jìn)行解碼,主要完成通信終端的信息處理功能。根據(jù) Strategy Analytics 報告 顯示,2020 年 Q3 全球蜂窩基帶芯片處理器市場收益同比強(qiáng)勁增長 27%達(dá)到 71 億美元, 創(chuàng)歷史新高。2020 年 Q3,高通、聯(lián)發(fā)科、海思、三星 LSI 和英特爾占據(jù)了蜂窩基帶收益 份額的前五名。其中高通以 40%的基帶收益份額排名第一,其次是聯(lián)發(fā)科(22%)和海思(19%)。
目前,國內(nèi)從技術(shù)上看,較為領(lǐng)先的是華為海思。2019 年 10 月 15 日,上海海思半導(dǎo)體 將向物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)推出首款華為海思 LTE Cat4 平臺 Balong711。這是海思首次對外出售基 帶芯片。巴龍 711 是華為海思于 2014 年發(fā)布的一款支持 LTE-FDD/LTE-TDD/WCDMA/GSM 多模制式的產(chǎn)品,其套片包含三顆芯片:基帶芯片 Hi2125、射頻芯片 Hi6361 和電源管 理芯片 Hi6559。在 5G 基帶方面,華為發(fā)布了巴龍 5000,采用單芯片多模的 5G 模組, 能夠在單芯片內(nèi)實現(xiàn) 2G、3G、4G 和 5G 多種網(wǎng)絡(luò)制式,有效降低多模間數(shù)據(jù)交換產(chǎn)生的 時延和功耗。同時,還在全球率先支持 NSA 和 SA 組網(wǎng)方式,支持 FDD 和 TDD 實現(xiàn)全頻 段使用。速率方面,巴龍 5000 在 Sub-6GHz(低頻頻段,5G 的主用頻段)頻段實現(xiàn)4.6Gbps, 在毫米波(高頻頻段,5G 的擴(kuò)展頻段)頻段達(dá) 6.5Gbps,是 4G LTE 可體驗速率的 10 倍。

海外基帶芯片供應(yīng)商最強(qiáng)者當(dāng)屬高通。2018 年 12 月 18 日,高通宣布推出物聯(lián)網(wǎng)(IoT) 專用調(diào)制解調(diào)器 9205 LTE,可用于資產(chǎn)追蹤器、健康監(jiān)測儀、安全系統(tǒng)、智慧城市傳感 器、智能計量儀以及可穿戴追蹤器等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。與前代產(chǎn)品相比,該調(diào)制解調(diào)器在空 閑模式可實現(xiàn)高達(dá) 70%的功耗降低,尺寸比前代產(chǎn)品降低了 50%,且更具成本效益,可廣 泛用于需在外形尺寸較小的終端中支持低功耗廣域連接的眾多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
2021 年 2 月 9 日,高通宣布發(fā)布驍龍 X65 5G 調(diào)制解調(diào)器(基帶)及射頻系統(tǒng)(以下簡 稱“驍龍 X65”),這是全球首顆采用 4nm 工藝制程的基帶,也是全球首個支持 10Gbps 5G 速率和首個符合 3GPP Release 16 規(guī)范的基帶及射頻系統(tǒng),目前正在向終端廠商出 樣,采用該全新系統(tǒng)的商用終端預(yù)計于 2021 年推出。驍龍 X65 采用了靈活可升級的架 構(gòu),支持跨 5G 各細(xì)分市場進(jìn)行增強(qiáng)、擴(kuò)展和定制;并通過軟件更新,支持即將推出的全 新特性、功能,以及 3GPP Release 16 新特性的快速部署。特別是隨著 5G 擴(kuò)展至計算、 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和固定無線接入等全新垂直行業(yè),該可升級架構(gòu)可以支持基于驍龍 X65 打造 面向未來的解決方案,以支持全新特性的采用,延長終端使用周期,并有助于降低總擁 有成本。
Strategy Analytics 認(rèn)為 2020 年 Q3,5G 芯片收益占高通總基帶收益的 60%以上。盡 管 5G 基帶芯片和無線芯片組市場競爭激烈,但高通在該季度將其 5G 份額提高至 56%。 高通將憑借其多樣的產(chǎn)品組合在2021年繼續(xù)其5G強(qiáng)勁的增長勢頭。Strategy Analytics 射頻和無線元件服務(wù)總監(jiān) Chris topher Taylor 補(bǔ)充說:“2020 年 Q3,聯(lián)發(fā)科在 5G 市 場取得了進(jìn)展,其 5G 基帶芯片出貨量環(huán)比增長超過一倍。聯(lián)發(fā)科繼續(xù)在 4G 基帶市場中 獲得份額,其出貨量份額排名第一;聯(lián)發(fā)科的良好表現(xiàn)將持續(xù)到 2021 年。”
2020 年 Q3,5G 基帶芯片處理器收益首次超過 4G,并占總基帶收益的 50%以上。Strategy Analytics 認(rèn)為,由于 5G 基帶芯片的價格比 4G 基帶芯片的價格高,因此 5G 基帶的出貨 量推動了基帶市場的收益增長。2020 年 Q1,5G 基帶芯片出貨量占總出貨量的近 10%, 但占基帶總收益的 30%。5G 基帶芯片有望成為基帶芯片供應(yīng)商業(yè)績的新的增長點。
5.2 射頻芯片
無線射頻芯片是將無線信號的通訊轉(zhuǎn)換為特定的無線信號波形并通過天線諧振發(fā)送的 電子部件。特別是在萬物互聯(lián)以及新基建時代,無線射頻芯片也將被廣泛應(yīng)用。射頻芯 片包括 RF 收發(fā)機(jī)、功率放大器(PA)、低噪聲放大器(LNA)、濾波器、射頻開關(guān)(Switch)、 天線調(diào)諧開關(guān)(Tuner)等。
射頻芯片市場規(guī)模主要受移動終端需求的驅(qū)動。近年來,隨著移動終端功能的逐漸完善, 手機(jī)、平板電腦等移動終端的出貨量持續(xù)上升,射頻芯片的需求量和出貨量也不斷增加。 2011 年以來全球射頻開關(guān)市場持續(xù)增長,2018 年全球市場規(guī)模 16.54 億美元,預(yù)計 2023 年市場將達(dá) 35.6 億美元,2018-2023 年復(fù)合增長率達(dá) 16.55%。
目前,射頻芯片行業(yè)競爭激烈, Skyworks、Qorvo、博通、村田等海外巨頭基本壟斷射 頻前端市場,國內(nèi)自給率較低。
5.3 存儲芯片
存儲芯片,是嵌入式系統(tǒng)芯片的概念在存儲行業(yè)的具體應(yīng)用。因此,無論是系統(tǒng)芯片還 是存儲芯片,都是通過在單一芯片中嵌入軟件,實現(xiàn)多功能和高性能,以及對多種協(xié)議、 多種硬件和不同應(yīng)用的支持??v觀未來 5G 加持下的物聯(lián)網(wǎng)世界,必然需要更龐大的基 礎(chǔ)設(shè)施來存儲和管理數(shù)據(jù),智能終端對存儲數(shù)據(jù)的高性能、低延遲、多樣化需求也對傳 統(tǒng)存儲企業(yè)提出更苛刻的要求。
存儲芯片主要分為閃存和內(nèi)存,閃存包括 NAND flash 和 NOR flash,內(nèi)存主要為 DRAM。 其中,DRAM 屬易失性存儲器:在外部電源切斷后,存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)也隨之消失,主要用 于各類 PC、服務(wù)器、工作站、智能手機(jī)的內(nèi)部存儲單元;Flash 屬于非易失性存儲器: 能夠保持所存儲的內(nèi)容,主要應(yīng)用于存儲卡、U 盤、SSD 固態(tài)硬盤、移動終端的內(nèi)部嵌入 式存儲器等。
當(dāng)下最主流的存儲器是 DRAM 以及 NAND,2019 年全球存儲芯片市場規(guī)模約 1118 億美元, 這兩者占據(jù)了所有半導(dǎo)體存儲器規(guī)模的 97%左右。
IC Insights 數(shù)據(jù)顯示,韓國三星、海力士和美國美光科技三大廠商共占全球存儲芯片 市場份額的 95%。其中,三星占據(jù)市場份額最大,達(dá) 44.5%,位列二三名的海力士和美 光分別占市場的 27.9%和 22.9%。
從細(xì)分領(lǐng)域來看,全球 97%的 DRAM 市場被三家企業(yè)瓜分,其中三星 DRAM 占全球市場份 額的 41.3%。NAND flash 市場方面,根據(jù) 2020 年二季度 NandFlash 市場排名,三星占 據(jù) 31%,處于領(lǐng)先地位,緊跟其后的是鎧俠,占比達(dá) 17%。排名第三、第四、第五、分別是西數(shù)、美光、SK 海力士。

中國市場消耗了全球 55%的存儲芯片產(chǎn)能。盡管我國一直在努力減少對國外半導(dǎo)體制造 公司的依賴,根據(jù)《中國大陸的半導(dǎo)體和設(shè)備市場:分析與制造趨勢》報告顯示, 2019 年我國在集成電路上的進(jìn)口 4451.3 億塊集成電路,同比增長 6.6%,進(jìn)口額為 3055.5 億 美元,同比下降 2.1%。集成電路出口 2187 億塊,同比增長 0.7%,出口額為 1015.8 億 美元,同比增長 20%,然而,中國 OEM 廠商生產(chǎn)儲存芯片所需的半導(dǎo)體設(shè)備需求與中國 內(nèi)部制造供應(yīng)之間在存在著較大的缺口,雖然中國自主制造的芯片數(shù)量逐年上漲,但需 求量也逐年升高,預(yù)計到 2022 年供應(yīng)量達(dá)到 4 億,需求量達(dá)到 7.5 億,供需差距 3.5 億 片。
5.4 電源管理芯片
電源管理芯片是在電子設(shè)備系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)起對電能的變換、分配、檢測及其他電能管理的 職責(zé)的芯片。電源管理芯片對電子系統(tǒng)而言是不可或缺的,其性能的優(yōu)劣對整機(jī)的性能 有著直接的影響。作為電子設(shè)備不可或缺的器件之一,電源管理芯片的市場需求隨著 5G 通信、智能家居、新能源汽車等下游應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)成長呈現(xiàn)大幅增長之勢;另一方面, 受到新冠疫情與華為因美國禁令大量囤貨等因素影響,今年晶圓代工和封測產(chǎn)能嚴(yán)重吃 緊,電源管理芯片近期已出現(xiàn)供不應(yīng)求現(xiàn)象。
2016-2019 年,電源管理芯片行業(yè)市場規(guī)模從 585.1 億元增長至 735.8 億元,年均增長 率為 7.94%,行業(yè)整體保持著穩(wěn)定增長的狀態(tài)。
在國內(nèi)電源管理芯片市場上,TI、MPS、PI 等海外廠商合計占據(jù)了約 80%的市場份額。其 中消費電子市場競爭異常激烈,國產(chǎn)電源管理 IC 廠商正在這一市場迅速崛起。而海外 廠商有逐步淡出消費類市場的趨勢,轉(zhuǎn)向汽車級、工業(yè)級、軍品級和宇航級等高性能、 高利潤市場。
隨著 5G 通信、物聯(lián)網(wǎng)等新興應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展,電源管理芯片下游市場有望持續(xù)發(fā)展。 2018 年全球電源管理芯片市場規(guī)模份額為 251 億美元,預(yù)計到 2026 年全球電源管理芯 片市場規(guī)模份額為 550 億美元。根據(jù)賽迪顧問統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,2015-2018 年,中國電源管理芯片行業(yè)市場規(guī)模從 518.7 億元增長至 681.53 億元,其年復(fù)合增速達(dá) 7.95%,預(yù)計 2020 年和 2021 年分別可以達(dá)到 790.1 億元和 844.3 億元,行業(yè)整體保持著穩(wěn)定增長的 狀態(tài)。

5.5 蜂窩通信模組
國內(nèi)廠商份額提高。根據(jù)智研咨詢數(shù)據(jù)顯示,目前,全球蜂窩通信模塊主要供應(yīng)商包括 移遠(yuǎn)通信、Telit、Sierra、Wireless、Gemalto、U-Blox、芯訊通、廣和通、有方科技。 國內(nèi)模塊制造商的份額正在增加。根據(jù)數(shù)據(jù),2017 年國內(nèi)移遠(yuǎn)通信、芯訊通、有方科技、 廣和通、中興物聯(lián)市場份額分別為 7%、5%、4%、2%和 3%。2018 年,國內(nèi)模塊廠的市場 份額顯著提升。特別是移遠(yuǎn)通信達(dá)到 12.11%,緊隨 sierra 其后。2018 年芯訊通、廣和 通、有方科技市場份額分別為 4.5%、5.6%和 2.5%。
市場集中度正在提升。2020 年 Berg Insight 發(fā)布的調(diào)研結(jié)果顯示,2019 年全球蜂窩物 聯(lián)網(wǎng)模組出貨量增長 22%,達(dá)到 2.65 億片,前五大供應(yīng)商合計占據(jù)了 71%的市場份額。 2018 年前五大蜂窩通信模組供應(yīng)商的市場份額只有 46%。
當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)處于方興未艾,下游市場處于藍(lán)海階段。根據(jù)前文分析,物聯(lián)網(wǎng)時代蜂 窩通信模組受益于 2G/3G 退網(wǎng)以及新應(yīng)用場景的出現(xiàn),下游市場對蜂窩通信模組的需求 將會激增。面對高速增長的市場空間,上游供應(yīng)商已經(jīng)在著手提升市場競爭力,占領(lǐng)優(yōu) 勢市場份額。這也意味著,物聯(lián)網(wǎng)通信模組市場競爭將會加劇。在這種情況下,具備較 強(qiáng)研發(fā)能力,良好的市場分銷渠道,出色的成本管控能力的規(guī)模企業(yè)將有望在這場競爭 中勝出。
精選報告來源:【未來智庫官網(wǎng)】。關(guān)鍵詞:模擬量輸入輸出模塊