物聯(lián)網(wǎng)連接芯片發(fā)展研究

　　物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，在萬(wàn)物互聯(lián)的大趨勢(shì)下，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)在全球各主要經(jīng)濟(jì)體均呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

　　信息交換是實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)的基礎(chǔ)，近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)連接芯片產(chǎn)品的快速發(fā)展拓寬了物聯(lián)網(wǎng)下游應(yīng)用產(chǎn)品的適用范圍，提升了下游應(yīng)用產(chǎn)品的產(chǎn)品豐富度?，F(xiàn)今，物聯(lián)網(wǎng)連接芯片產(chǎn)品使用的連接技術(shù)有藍(lán)牙、Wi-Fi、NB-IoT、LoRa、ZigBee、NFC/RCC、PLC、GNSS、SigFox等十余種。伴隨連接技術(shù)、芯片設(shè)計(jì)、制造技術(shù)的迭代發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)連接芯片產(chǎn)品已經(jīng)可以支持物聯(lián)網(wǎng)下游應(yīng)用產(chǎn)品的多樣化和大規(guī)模應(yīng)用需求。

　　物聯(lián)網(wǎng)連接芯片的定義與分類(lèi)

　　物聯(lián)網(wǎng)是指通過(guò)二維碼識(shí)別設(shè)備、射頻識(shí)別(RFID) 裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)和激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理智能化的一種網(wǎng)絡(luò)。

　　隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，新型的物聯(lián)網(wǎng)SoC連接芯片，逐步淘汰了傳統(tǒng)連接方案，即分立無(wú)線通信芯片外掛MCU。其定義是具備MCU、無(wú)線連接和μA/MHz等級(jí)的低功耗電源管理技術(shù)，融合MCU、RF、電源等數(shù)?；旌想娐罚ㄟ^(guò)采用Wi-Fi、藍(lán)牙、NB-IoT、NFC、LoRa等連接方式的SoC芯片。

　　物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線連接芯片根據(jù)技術(shù)類(lèi)別可分為Wi-Fi、藍(lán)牙、NFC/RCC、PLC、多模芯片、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信、Zigbee、LoRa、NB-IoT等。不同的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)連接方式、傳輸速率、傳輸距離、成本要求不同，采用的連接技術(shù)也不同。

　　考慮到藍(lán)牙、Wi-Fi是目前物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域使用最為廣泛的兩種連接技術(shù)，NB-IoT是廣域低速蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的代表性連接技術(shù)，且中國(guó)公司已經(jīng)在其芯片的研發(fā)上取得先導(dǎo)優(yōu)勢(shì)，在NFC/RCC連接技術(shù)中，中國(guó)的國(guó)民技術(shù)公司自主開(kāi)發(fā)的適用于近場(chǎng)通信的RCC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)正式成為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。所以本文將在“物聯(lián)網(wǎng)連接芯片典型產(chǎn)品發(fā)展情況分析”章節(jié)中從技術(shù)、市場(chǎng)等方面著重介紹藍(lán)牙、Wi-Fi、NB-IoT、NFC/RCC芯片。

　　物聯(lián)網(wǎng)連接芯片應(yīng)用市場(chǎng)分析

　　近年來(lái)，全球及中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)均保持高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。調(diào)研公司Gartner的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)顯示，未來(lái)，在新一輪技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)變革的帶動(dòng)下，預(yù)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將保持20%左右的增長(zhǎng)速度。到2020年，全球物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到2.93萬(wàn)億美元，市場(chǎng)規(guī)模年復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到20.3%。

　　近年來(lái)，在建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略等指導(dǎo)下，中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)取得迅猛發(fā)展。未來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐步向智能工業(yè)、智能生活、智能城市、智能金融等多應(yīng)用場(chǎng)景中滲透，中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將保持快速增長(zhǎng)勢(shì)頭;預(yù)計(jì)2020年中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到5539億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為25.2%，明顯高于全球總體水平。

　　物聯(lián)網(wǎng)連接芯片市場(chǎng)特點(diǎn)

　　物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)呈井噴式發(fā)展，推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)連接芯片市場(chǎng)高速發(fā)展。在物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)高速發(fā)展的背景下，越來(lái)越多的設(shè)備連接入網(wǎng)。Gartner的數(shù)據(jù)顯示，截至2020年，全球范圍內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)終端安裝數(shù)量預(yù)計(jì)將達(dá)到197.8億個(gè)，較2015年的45.8億個(gè)增長(zhǎng)332%。由于物聯(lián)網(wǎng)終端安裝數(shù)量的快速增長(zhǎng)，物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備所需物聯(lián)網(wǎng)連接芯片數(shù)量也將按比例快速增長(zhǎng)。未來(lái)，即使在物聯(lián)網(wǎng)連接芯片單價(jià)不斷降低的背景下，高速增長(zhǎng)的物聯(lián)網(wǎng)連接芯片需求也將推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)連接芯片市場(chǎng)規(guī)模實(shí)現(xiàn)較大幅度增長(zhǎng)。

　　物聯(lián)網(wǎng)連接芯片技術(shù)需求差異化顯著，多種物聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù)共存。在不同物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景中，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對(duì)連接技術(shù)需求存在巨大差異。例如，在數(shù)據(jù)傳輸速率上，身份識(shí)別設(shè)備僅有每秒數(shù)Kbps的數(shù)據(jù)使用需求，而視頻監(jiān)控設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)的需求量卻達(dá)到每秒Mbps級(jí)別，兩者存在數(shù)百倍的數(shù)據(jù)傳輸速率差距。在信號(hào)傳輸距離方面，銀行卡交易使用的近場(chǎng)無(wú)線通信技術(shù)只能在10厘米內(nèi)進(jìn)行無(wú)線信號(hào)傳輸，而遠(yuǎn)程抄表卻需要無(wú)線通信信號(hào)傳輸距離達(dá)到千米級(jí)別，兩者的技術(shù)需求差距更是相去甚遠(yuǎn)。不同應(yīng)用場(chǎng)景的技術(shù)需求，使得多種物聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)共同存在，且各自擁有合適的市場(chǎng)支持相關(guān)連接技術(shù)的發(fā)展。

　　物聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用場(chǎng)景分析

　　遠(yuǎn)程抄表

　　現(xiàn)今，由于人工抄表具有高成本、低準(zhǔn)確性等明顯劣勢(shì)，人工抄表正在快速被遠(yuǎn)程抄表所替代。

　　圖5所示的是遠(yuǎn)程抄表典型應(yīng)用場(chǎng)景?，F(xiàn)在使用的典型遠(yuǎn)程抄表技術(shù)具有組網(wǎng)方式復(fù)雜、ISM頻段干擾大、中繼設(shè)備多且需要供電、網(wǎng)絡(luò)需要定期維護(hù)、有線表需要布線且施工困難等劣勢(shì)。

　　伴隨物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及理念在遠(yuǎn)程抄表場(chǎng)景上的應(yīng)用使遠(yuǎn)程抄表融入了大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等功能。尤其在NB-IoT、LoRa等新興物聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù)的帶動(dòng)下，儀表終端實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模同步組網(wǎng)，這不但避免了傳輸網(wǎng)絡(luò)需要中繼設(shè)備、數(shù)據(jù)無(wú)法集中傳輸?shù)炔蛔?，還可以為水、電、燃?xì)獾荣Y源供應(yīng)公司提供高精度、大規(guī)模的動(dòng)態(tài)客戶使用數(shù)據(jù)，方便資源供應(yīng)公司更加精準(zhǔn)高效地實(shí)現(xiàn)資源管理與調(diào)度，進(jìn)而提高資源利用率。

　　目前，智能抄表市場(chǎng)發(fā)展迅速。Gartner預(yù)計(jì)，全球范圍內(nèi)包括智能電表、智能燃?xì)獗怼⒅悄芩碓趦?nèi)的智能儀表出貨量將從2015年的9182萬(wàn)套增長(zhǎng)至2020年的1.8584億套，年復(fù)合增長(zhǎng)率為15.1%。其中，由于電力行業(yè)相比于水和燃?xì)鈱儆趬艛嘈袠I(yè)，大型電網(wǎng)公司一直推動(dòng)著智能電表的更新?lián)Q代工作，導(dǎo)致目前智能電表推進(jìn)工作明顯好于智能水表和智能燃?xì)獗怼?/p>

　　智慧家庭

　　智慧家庭是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將家庭智能控制、信息交流以及消費(fèi)服務(wù)等居家生活有效地結(jié)合起來(lái)，其使用物聯(lián)網(wǎng)的目的是創(chuàng)造高效、舒適、安全、便捷的個(gè)性化居家生活。智慧家庭涵蓋家庭自動(dòng)化、家庭安全、人身健康、能源管理和家庭娛樂(lè)等多個(gè)方面。借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在家電產(chǎn)品中的應(yīng)用，用戶可以隨時(shí)隨地同家里的智能設(shè)備進(jìn)行連接和溝通。

　　為實(shí)現(xiàn)“智慧家庭”，各類(lèi)傳感器、智能設(shè)備、手機(jī)應(yīng)用程序和用戶網(wǎng)頁(yè)界面等被廣泛使用并組網(wǎng)。通過(guò)綜合運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，并結(jié)合自動(dòng)控制技術(shù)，家庭電子設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)智能控制、家庭環(huán)境感知、家人健康感知、家居安全感知以及信息交流等功能。

　　當(dāng)前，藍(lán)牙、Wi-Fi、ZigBee、Z-Wave、廣域低速網(wǎng)絡(luò)(LPWA)等共同承擔(dān)起智慧家庭市場(chǎng)的數(shù)據(jù)傳輸、物聯(lián)等功能。在眾多連接方式中，藍(lán)牙與Wi-Fi主導(dǎo)了智慧家庭市場(chǎng)的連接方式。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，兩種連接技術(shù)在使用成本、數(shù)據(jù)傳輸速率、數(shù)據(jù)傳輸距離等方面，已經(jīng)基本滿足關(guān)鍵客戶需求。其中，藍(lán)牙在低功耗、低成本方面相比于Wi-Fi更具優(yōu)勢(shì)，Wi-Fi相比于藍(lán)牙具有更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更大的信號(hào)覆蓋范圍。

　　近年來(lái)，智慧家庭市場(chǎng)規(guī)模和終端連接數(shù)量增長(zhǎng)迅猛。Gartner預(yù)測(cè)，全球智慧家庭市場(chǎng)規(guī)模將從2015年的134.27億美元增長(zhǎng)至2020年的557.11億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)為21.86%;全球智慧家庭終端連接數(shù)量將從2015年的2.9億個(gè)增長(zhǎng)至2020年的47.79億個(gè)，年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)75.16%。

　　目前，隨著智能電視、智能冰箱等智能家電的普及，作為各種智能設(shè)備控制中樞的智能藍(lán)牙音箱的加入，以及搭載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和傳感器的智能手機(jī)作為控制補(bǔ)充，使得智慧家庭初具雛形。

　　物聯(lián)網(wǎng)連接芯片典型產(chǎn)品發(fā)展情況分析

　　藍(lán)牙芯片

　　藍(lán)牙技術(shù)(Bluetooth)是一種低成本、短距離無(wú)線傳輸技術(shù)。由于藍(lán)牙技術(shù)在功耗、傳輸距離、傳輸速率等方面的綜合優(yōu)勢(shì)，藍(lán)牙技術(shù)已經(jīng)成為使用量極大的物聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù)之一。功耗方面，自從藍(lán)牙4.1協(xié)議開(kāi)始，伴隨藍(lán)牙技術(shù)在低功耗方面的進(jìn)步，藍(lán)牙芯片已經(jīng)實(shí)現(xiàn)小于1mA的運(yùn)行功耗。傳輸距離方面，新的藍(lán)牙5.0技術(shù)可實(shí)現(xiàn)的最遠(yuǎn)傳輸距離為300m，已經(jīng)與Wi-Fi技術(shù)相當(dāng)。傳輸速度方面，藍(lán)牙技術(shù)已可以實(shí)現(xiàn)在低功耗狀態(tài)下2Mbps的傳輸速率。近年來(lái)，伴隨藍(lán)牙技術(shù)在2.4GHz ISM頻段的逐漸使用，藍(lán)牙技術(shù)連接已無(wú)需申請(qǐng)?jiān)S可證。

　　2016年，全球藍(lán)牙芯片總出貨量超過(guò)37億枚;其中由于中國(guó)是全球智能手機(jī)、筆記本電腦(包括無(wú)線鼠標(biāo)、鍵盤(pán))、可穿戴設(shè)備等的制造中心，中國(guó)制造了全球約80%的藍(lán)牙產(chǎn)品。伴隨可穿戴設(shè)備、藍(lán)牙音頻播放器(包括藍(lán)牙耳機(jī)和藍(lán)牙音箱)等產(chǎn)品的快速發(fā)展，藍(lán)牙芯片出貨量將繼續(xù)擴(kuò)大，預(yù)計(jì)2018年全球藍(lán)牙芯片出貨量將達(dá)50億枚。

　　針對(duì)藍(lán)牙芯片市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局，高通公司通過(guò)收購(gòu)CSR公司，成為全球第一大藍(lán)牙芯片企業(yè)，2016年市場(chǎng)占有率高達(dá)44%。市場(chǎng)份額排名前五的公司還有Microchip Technology、Dialog Semiconductor、Nordic Semiconductor和博通公司，2016年前五大藍(lán)牙芯片企業(yè)占有全球藍(lán)牙芯片市場(chǎng)88%的市場(chǎng)份額。

　　目前，中國(guó)藍(lán)牙芯片企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力正在逐步增強(qiáng)。其中，珠海杰理、泰凌微電子、銳迪科微電子已經(jīng)在藍(lán)牙芯片研發(fā)與應(yīng)用方面取得一定突破。

　　Wi-Fi芯片

　　Wi-Fi(Wireless Fidelity)技術(shù)是目前使用比較廣泛的一種短距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。近幾年，伴隨著以智能手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦為代表的移動(dòng)設(shè)備的興起，帶有Wi-Fi功能的終端設(shè)備出貨量不斷增加，Wi-Fi已經(jīng)成為現(xiàn)階段主流的物聯(lián)網(wǎng)連接方式之一。

　　Gartner數(shù)據(jù)顯示，2016年全球Wi-Fi芯片市場(chǎng)規(guī)模為25.39億美元，較2015年有10%的下降。Wi-Fi芯片市場(chǎng)規(guī)模的萎縮主要由以下原因引起：一是支持最新802.11ad協(xié)議的Wi-Fi設(shè)備仍然沒(méi)有被廣泛使用，這使得整體Wi-Fi芯片單價(jià)走低。二是以Google Wi-Fi、Linksys Velop等為代表的Wi-Fi Mesh網(wǎng)絡(luò)尚未獲得市場(chǎng)廣泛認(rèn)同，使得Wi-Fi芯片需求量并未獲得顯著增加。

　　2016年，Wi-Fi芯片市場(chǎng)整體格局沒(méi)有發(fā)生根本改變，原有前五大Wi-Fi芯片企業(yè)仍占據(jù)市場(chǎng)超過(guò)90%的市場(chǎng)份額。其中，博通公司因?yàn)?016年7月出售自身部分藍(lán)牙與Wi-Fi業(yè)務(wù)給Cypress公司，將Wi-Fi芯片市場(chǎng)第一名的位置讓與了高通公司。Marvell公司在Wi-Fi芯片上的業(yè)績(jī)出現(xiàn)了大幅下降，這主要是由于Marvell公司已決定剝離公司移動(dòng)芯片部門(mén)，導(dǎo)致公司整體移動(dòng)芯片業(yè)務(wù)均出現(xiàn)大幅下降。

　　現(xiàn)今，Wi-Fi芯片已經(jīng)經(jīng)歷數(shù)代的發(fā)展。以博通為例，早期支持802.11a/b/g協(xié)議的BCM4312芯片支持2.4/5GHz雙頻段，最高速率達(dá)到54Mbps。之后，支持802.11n協(xié)議的BCM4319芯片因?yàn)樵黾恿薓IMO技術(shù)，使得最高速率達(dá)到了600Mbps。而現(xiàn)在主流的802.11ac協(xié)議使得其BCM43455可以容納更多的MIMO空間流和更寬的帶寬，將速率提升至1000Mbps以上。2017年8月，博通發(fā)布了使用第六代Wi-Fi技術(shù)的BCM43684芯片，芯片通過(guò)搭配最多4條數(shù)據(jù)鏈和每條數(shù)據(jù)鏈支持最高1.8Gbps傳輸速率，使得其峰值傳輸速率達(dá)到4.8Gbps。

　　盡管Wi-Fi技術(shù)已經(jīng)發(fā)展多年，但仍有一些技術(shù)上的缺陷難以解決：一是安全性和穩(wěn)定性較低，尤其是在公共Wi-Fi場(chǎng)合，存在個(gè)人信息被竊取的風(fēng)險(xiǎn)。二是組網(wǎng)能力較低，現(xiàn)階段的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)規(guī)模僅僅能達(dá)到十幾個(gè)設(shè)備，這大大限制了Wi-Fi技術(shù)的拓展空間。三是功耗高，較高的功耗影響了Wi-Fi技術(shù)在諸如智能門(mén)鎖、各類(lèi)傳感器等產(chǎn)品中的應(yīng)用。因此，新型的Wi-Fi芯片開(kāi)始向低功耗、低成本、高集成度的方向發(fā)展。

　　中國(guó)廠商在Wi-Fi芯片研發(fā)過(guò)程中，雖然相比于國(guó)際大廠起步時(shí)間較晚，整體市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力較弱，但是中國(guó)廠商已經(jīng)在低功耗Wi-Fi芯片上占據(jù)一席之地。針對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，海思、新岸線、樂(lè)鑫信息、聯(lián)盛德、瑞芯微電子等中國(guó)廠商已經(jīng)研發(fā)出低功耗Wi-Fi芯片產(chǎn)品。其中瑞芯微推出的RKi 6000型號(hào)Wi-Fi芯片工作功耗僅為20mA，相較Wi-Fi芯片平均功耗降低85%，工作功耗已經(jīng)同藍(lán)牙4.0芯片功耗相當(dāng)。未來(lái)，低功耗Wi-Fi芯片將在智能門(mén)鎖、智能音箱等對(duì)功耗有較高要求的智能硬件設(shè)備中獲得廣泛應(yīng)用。

　　NB-IoT芯片

　　廣域低速蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是未來(lái)主要的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù)，預(yù)計(jì)2020年將有60%的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采用廣域低速連接技術(shù)。目前，GSM和NB-IoT連接技術(shù)共同在廣域低速蜂窩物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中使用。未來(lái)，在“4G/5G全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)”中，NB-IoT網(wǎng)絡(luò)將在低速物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用上全面取代GSM網(wǎng)絡(luò)，成為廣域低速蜂窩物聯(lián)網(wǎng)中重要的連接方式。

　　目前，中國(guó)廠商在NB-IoT芯片研發(fā)過(guò)程中，因?yàn)檠邪l(fā)過(guò)程的先發(fā)優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)在研發(fā)與生產(chǎn)過(guò)程中取得業(yè)界領(lǐng)先地位。華為公司曾經(jīng)主導(dǎo)NB-IoT技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程，在NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)化工作中，通過(guò)的447項(xiàng)提案中有184項(xiàng)提案由華為提出，占通過(guò)總提案數(shù)的41%。2017年2月，華為海思半導(dǎo)體量產(chǎn)全球第一款支持NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的芯片—Boudica 120。2017年6月底，華為宣布Boudica 120芯片出貨量達(dá)到100萬(wàn)片/月，成為全球第一款實(shí)現(xiàn)大規(guī)模出貨的NB-IoT單模芯片。

　　作為未來(lái)運(yùn)營(yíng)商在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的重要增值服務(wù)之一，NB-IoT網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工作獲得了國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商的重視，目前三大運(yùn)營(yíng)商在NB-IoT基站方面的建設(shè)進(jìn)度快于工信部規(guī)劃，2017年底實(shí)際建成基站數(shù)量將多于40萬(wàn)個(gè)的規(guī)劃目標(biāo)?？梢灶A(yù)期，在政府、運(yùn)營(yíng)商、芯片廠商等多方面促進(jìn)下，NB-IoT連接技術(shù)將被廣泛使用在公共服務(wù)(智能抄表、智能停車(chē)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等)、個(gè)人生活(智慧家居、可穿戴設(shè)備、健康監(jiān)測(cè)、資產(chǎn)追蹤等)、工業(yè)制造(智能制造、物流運(yùn)輸、智慧農(nóng)業(yè)等)等細(xì)分領(lǐng)域中，也必將為NB-IoT芯片帶來(lái)每年數(shù)億級(jí)的需求量。

　　NFC芯片

　　近場(chǎng)通信技術(shù)(NFC)是射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)的演進(jìn)技術(shù)。其通信距離在20厘米之內(nèi)，通信方式可主動(dòng)或被動(dòng)，具有連接時(shí)間短(<0.1秒)、帶寬高、能耗低、安全性好等優(yōu)點(diǎn)。目前NFC設(shè)備主要由NFC芯片和NFC天線構(gòu)成。其中NFC芯片中包含通信和計(jì)算功能模塊、加密邏輯電路、加密/解密模塊等，NFC天線由耦合線圈搭配磁性薄膜構(gòu)成。

　　支持NFC的設(shè)備通常擁有主動(dòng)或被動(dòng)兩種傳輸數(shù)據(jù)模式。主動(dòng)模式下，NFC設(shè)備發(fā)出信號(hào)，對(duì)其他NFC設(shè)備中信息進(jìn)行讀取或?qū)懭?。被?dòng)模式下，NFC設(shè)備退化成一張信息卡，被其它NFC設(shè)備讀取并寫(xiě)入。根據(jù)上述NFC芯片工作模式，其數(shù)據(jù)操作方式可被分為模擬卡(標(biāo)簽)、讀卡器、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)三種。NFC設(shè)備作為模擬卡時(shí)，通常與SE安全模塊綁定，形成了加密通信，可以用于支付，一卡通，門(mén)禁，身份證明等。NFC設(shè)備作為讀卡器時(shí)，可用于標(biāo)簽防偽，信息寫(xiě)入等。NFC設(shè)備作為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)應(yīng)用時(shí)，可用于電器控制，可穿戴設(shè)備互聯(lián)，替代U盤(pán)實(shí)現(xiàn)信息轉(zhuǎn)移等。

　　根據(jù)調(diào)研公司ABI Research的數(shù)據(jù)，目前，NFC芯片被廣泛使用在手機(jī)、計(jì)算機(jī)、除手機(jī)外的其他移動(dòng)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、電子標(biāo)簽、醫(yī)療健康、工業(yè)等領(lǐng)域。其中，手機(jī)一直是NFC芯片的最大用戶，2017年手機(jī)應(yīng)用占比為73.2%。2017年，全球含NFC芯片的智能手機(jī)出貨量為13.63億、占智能手機(jī)總出貨量的65%。但是伴隨智能手機(jī)出貨量增速的下降、NFC其他應(yīng)用設(shè)備的興起，手機(jī)應(yīng)用占NFC總體應(yīng)用的比例逐年下降。在其他NFC應(yīng)用設(shè)備中，NFC功能近年來(lái)在計(jì)算機(jī)中的普及率不斷加大，這促使計(jì)算機(jī)已經(jīng)穩(wěn)居NFC第二大應(yīng)用種類(lèi)。因?yàn)榭纱┐髟O(shè)備開(kāi)始支持移動(dòng)支付、身份識(shí)別等功能，所以可穿戴設(shè)備對(duì)NFC芯片的大量需求成為除手機(jī)外的其他移動(dòng)設(shè)備對(duì)NFC需求的重要組成部分。

　　NFC技術(shù)最先由飛利浦、諾基亞和索尼公司共同主推。2003年，三家公司共同建立了NFC技術(shù)的NFCIP-1技術(shù)協(xié)議，協(xié)議對(duì)NFC設(shè)備使用、數(shù)據(jù)傳輸?shù)冗M(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定。此后，為使得NFC設(shè)備可以兼容非接觸式智能卡，2004年的NFC論壇對(duì)擁有的NFC協(xié)議進(jìn)行補(bǔ)充，推出了NFCIP-2技術(shù)協(xié)議。

　　目前，全球NFC芯片市場(chǎng)被NXP、三星電子和博通三家公司壟斷。Gartner數(shù)據(jù)顯示，2015年、2016年三家公司完全占據(jù)全球NFC芯片市場(chǎng)。其中2016年NXP公司占有86%的市場(chǎng)份額，是包括Apple在內(nèi)的主流智能手機(jī)廠商N(yùn)FC芯片的主要供應(yīng)商;另外，NXP公司的NFC芯片產(chǎn)品還被大量使用在可穿戴設(shè)備、智能汽車(chē)和智能家庭等市場(chǎng)。2016年，三星電子在自家手機(jī)中實(shí)現(xiàn)自產(chǎn)NFC芯片替代，這直接導(dǎo)致了2016年三星電子NFC芯片產(chǎn)品營(yíng)業(yè)收入大幅增加。

　　目前，中國(guó)企業(yè)在近場(chǎng)通信芯片領(lǐng)域通過(guò)另辟蹊徑、自主研發(fā)RCC通信技術(shù)，相關(guān)芯片產(chǎn)品已被大量使用在IC卡、智能手機(jī)中。

　　我國(guó)發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)連接芯片的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

　　我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)芯片廠商已在部分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)技術(shù)突破。目前，我國(guó)部分物聯(lián)網(wǎng)芯片廠商經(jīng)過(guò)在物聯(lián)網(wǎng)連接芯片領(lǐng)域多年的耕耘，已經(jīng)在部分連接芯片市場(chǎng)獲得一定市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

　　在成熟的連接芯片市場(chǎng)，我國(guó)廠商同國(guó)外主流廠商進(jìn)行差異化競(jìng)爭(zhēng)，已經(jīng)在低功率Wi-Fi芯片市場(chǎng)取得一定成功，推出的低功率Wi-Fi芯片產(chǎn)品已經(jīng)被批量使用在智慧家庭等應(yīng)用場(chǎng)景中。在新興連接芯片市場(chǎng)，我國(guó)廠商通過(guò)深度參與NB-IoT技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定，實(shí)現(xiàn)在該領(lǐng)域的提前布局，并在NB-IoT芯片市場(chǎng)取得市場(chǎng)領(lǐng)先地位。

　　巨大的物聯(lián)網(wǎng)下游應(yīng)用市場(chǎng)為我國(guó)芯片廠商帶來(lái)市場(chǎng)機(jī)遇。我國(guó)擁有巨大且快速發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用市場(chǎng)，2016年我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到9300億元，市場(chǎng)規(guī)模已連續(xù)多年實(shí)現(xiàn)超過(guò)20%的年增長(zhǎng)率。這為我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)下游應(yīng)用企業(yè)快速發(fā)展提供了保障。通過(guò)利用本土企業(yè)合作優(yōu)勢(shì)，我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)連接芯片企業(yè)可以同物聯(lián)網(wǎng)下游應(yīng)用企業(yè)進(jìn)行有效合作，進(jìn)而更有利地占領(lǐng)我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)連接芯片市場(chǎng)。另外，本土企業(yè)可以更好地利用本土市場(chǎng)差異化需求，利用產(chǎn)品差異化特點(diǎn)快速占領(lǐng)相關(guān)市場(chǎng)。

　　物聯(lián)網(wǎng)連接標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一，為我國(guó)芯片廠商進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)贏得時(shí)間。目前，不同物聯(lián)網(wǎng)連接方式之間的競(jìng)爭(zhēng)有愈演愈烈之勢(shì)。例如，伴隨藍(lán)牙和Wi-Fi的發(fā)展，兩種連接技術(shù)在功能方面越來(lái)越趨同化，進(jìn)而加劇了二者之間的競(jìng)爭(zhēng)。但是現(xiàn)今藍(lán)牙相比Wi-Fi在功耗、成本方面更具優(yōu)勢(shì)，而Wi-Fi對(duì)比于藍(lán)牙可以實(shí)現(xiàn)更快的傳輸速度和更遠(yuǎn)的傳輸距離。這種情況一定程度上反映了現(xiàn)今物聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù)并不成熟的特點(diǎn)。

　　現(xiàn)今，中國(guó)廠商可以利用物聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù)仍在不斷發(fā)展、演進(jìn)而帶來(lái)的時(shí)間機(jī)遇，通過(guò)積極參與物聯(lián)網(wǎng)連接標(biāo)準(zhǔn)的制定、申請(qǐng)更多相關(guān)專(zhuān)利、結(jié)成技術(shù)聯(lián)盟等方式努力布局物聯(lián)網(wǎng)連接芯片市場(chǎng)，在未來(lái)實(shí)現(xiàn)技術(shù)與市場(chǎng)的雙突破。

　　發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)連接芯片產(chǎn)業(yè)將為我國(guó)集成電路制造廠商提供代工機(jī)會(huì)。目前，低成本、低功耗是物聯(lián)網(wǎng)連接芯片的主要設(shè)計(jì)需求。這導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)連接芯片的制造工藝集中在55~40nm工藝制程?，F(xiàn)今，我國(guó)集成電路制造廠商已在相應(yīng)制造工藝上具備成熟的芯片制造能力。伴隨物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模的爆發(fā)，大量新增物聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備將對(duì)物聯(lián)網(wǎng)連接芯片有海量的需求。由此，發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)連接芯片代工將為我國(guó)芯片制造廠商帶來(lái)業(yè)務(wù)拓展機(jī)遇。

　　我國(guó)設(shè)計(jì)廠商芯片開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)有待積累。為開(kāi)發(fā)出能夠被市場(chǎng)廣泛認(rèn)可的物聯(lián)網(wǎng)連接芯片，芯片設(shè)計(jì)廠商需要具有足夠的芯片設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和市場(chǎng)分析經(jīng)驗(yàn)。例如，在芯片設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)方面，信號(hào)隔離是開(kāi)發(fā)多模芯片時(shí)的重點(diǎn)及難點(diǎn)。富有芯片開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的工程師可以幫助解決好信號(hào)隔離問(wèn)題，通過(guò)更少的流片次數(shù)縮短多模芯片的開(kāi)發(fā)周期、減少芯片研發(fā)支出。在芯片市場(chǎng)分析經(jīng)驗(yàn)方面，芯片廠商對(duì)于芯片不同的市場(chǎng)定位和使用場(chǎng)景定位將為芯片的開(kāi)發(fā)帶來(lái)不同的技術(shù)需求，進(jìn)而引導(dǎo)芯片開(kāi)發(fā)的方向;由此正確的芯片市場(chǎng)分析可在很大程度上促使芯片的成功。現(xiàn)今，聚集經(jīng)驗(yàn)豐富的芯片設(shè)計(jì)工程師和芯片市場(chǎng)研究員等人才，將助力中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)連接芯片廠商實(shí)現(xiàn)加速發(fā)展。

　　國(guó)外廠商的專(zhuān)利壟斷增大了我國(guó)芯片廠商技術(shù)應(yīng)用成本。目前，由于國(guó)外半導(dǎo)體大廠在物聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù)方面的長(zhǎng)期持續(xù)投入，以建立專(zhuān)利池的方式形成對(duì)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的專(zhuān)利壁壘。另外，標(biāo)準(zhǔn)組主導(dǎo)著各連接技術(shù)的制定與演進(jìn)方向。由于標(biāo)準(zhǔn)組成員通常由具有行業(yè)主導(dǎo)能力的廠商組成，所以標(biāo)準(zhǔn)組內(nèi)的廠商會(huì)出于自身利益考慮，在下一代連接技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定前，提前申請(qǐng)涉及下一代連接技術(shù)的專(zhuān)利;然后通過(guò)自身標(biāo)準(zhǔn)組成員的身份，影響下一代連接技術(shù)同自家專(zhuān)利技術(shù)重合，進(jìn)而不斷強(qiáng)化自身的專(zhuān)利壁壘。由于物聯(lián)網(wǎng)連接芯片具有低價(jià)格特點(diǎn)，所以對(duì)于行業(yè)內(nèi)中小廠家，專(zhuān)利使用費(fèi)在芯片成本里占有較高比重。由此，專(zhuān)利壟斷將成為影響行業(yè)后來(lái)者發(fā)展的重要阻礙。