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        模組芯片化、芯片場景化,在物聯網領域掀起新的風暴「物女心經」

        [復制鏈接]
        の夏   發表于 5 天前   查看: 229 帖子

        作者:彭昭(物聯網智庫創始人&云和資本合伙人)





        • 首先,蜂窩物聯網模組市場的馬太效應愈發明顯。



        市場結構已經相對集中,排名前6的模組廠商基本上占據全球市場份額超過60%。




        • 其次,中國模組企業在全球排名中極為亮眼,成為引領者。



        就出貨量來看,3家中國廠商:移遠通信、廣和通和日海智能,一直位于第一陣營,具備絕對優勢。尤其是移遠通信,穩居首位。




        • 第三,蜂窩物聯網模組企業發生多起資本運作案例,造成市場版圖逐步“分叉”。



        移遠通信在A股成功IPO之后一路沿著通用模組的康莊大道高歌猛進。廣和通則通過參股公司收購加拿大廠商Sierra Wireless全球車載前裝模組資產,深耕垂直行業。



        雖然同處物聯網模組這個環節,但通用模組和行業模組有所不同,一個追求規模效應,一個積累行業理解,企業之間的發展方向已有差異。



        與此同時,蜂窩物聯網模組領域的新生力量暗流涌動,發力的方式有兩種:模組芯片化,以及,芯片場景化和模組化。



        你肯定發現了,本文的關鍵詞是“模組”。



        模組,是整個物聯網產業中,成熟度較高的一個環節。



        隨著物聯網的不斷發展,越來越多的“啞設備”被聯接上網,產生了大量的結構化數據;谶@些數據,大數據分析和人工智能才有了用武之地——這個過程中,模組企業們身先士卒、功不可沒。



        可以說,模組企業是物聯網發展中的前哨和縮影。



          那么初現馬太效應的模組領域,是否會沿著強者恒強的“劇本”發展?

          初創企業是否還有入局機會,應該如何著手?

          物聯網平臺和應用企業是否可以從模組企業那里“抄作業”?



        這些都是值得思考的問題,因此本文我將嘗試做些分析。


        01
        在物聯網的碎片化中尋覓“塊狀”新機遇









        物聯網的發展有自己的節奏,數據聯網是重要的起始步驟。



        從2009年開始,各種物聯網無線通信企業紛紛涌現,小無線率先迎來發展熱潮。2012年前后,Wi-Fi企業蓬勃發展。2015年之后,圍繞低功耗廣域網,各種初創企業踏上征程。



        隨后,圍繞通信技術進行布局的企業逐步成熟,邁入上市發展的新階段。



        2017年4月,物聯網無線模組企業廣和通在深圳證券交易所創業板首次公開募股。



        2019年7月,在前文所述的移遠通信A股上市之外,專注于藍牙、WiFi芯片與模組,以及相關解決方案開發的樂鑫科技登陸科創板。



        除此之外,還有更多企業相繼公布上市計劃。



        同時,一個標志性的事件是——全球物聯網連接數已完成對非物聯網連接數的“超車”。



        從市場占有率來看,強者正在更強。這是否意味著到2021年底,還沒有IPO的公司就已經錯失在模組領域的生存機會了呢?



        未必。



        物聯網中的多個環節還沒有到定型的時點。



        企業的發展往往伴隨著產業的成熟。物聯網從蓄力期進入增長期,碎片化市場中逐步出現了塊狀的新機遇。



        其中極為典型的是由NB-IoT窄帶物聯網創造的產業新版圖。



        從連接數來看,從正式商用的2017年下半年開始算起,NB-IoT在國內實現1億連接的小目標,只花了3年不到的時間。



        從出貨量來看,2020年國內NB-IoT模組出貨已經超過6000萬片的規模,并且保持著積極的增長態勢。



        從應用層來看,行業已經開拓了智能表計、智能追蹤、智慧煙感、智慧路燈、智慧停車、智能門鎖、智慧大氣監測等數十種應用場景,形成了4個千萬級、7個百萬級、N個新興潛力行業的規模格局。



        智能水表、燃氣表、消防煙感、電動自行車,這4個行業是千萬連接所在,也是機遇所在。



        1.作為序章,行業標準的作用不容小覷。



        2019年4月,水表行業團體標準《NB-IoT水表自動抄表系統的現場安裝、驗收與使用技術規范》起草工作組會議成功召開。



        2019年10月,國標委正式下達《物聯網面向智能燃氣表應用的物聯網系統總體要求》國家標準制修訂計劃。



        大到網絡連接協議、數據兼容性、安全性,小到引腳尺寸、售后服務,很多問題和需求逐步標準化,更進一步加速了連接數上規模。從0到1、從1到10、從10到100…在水表、燃氣等領域,我們觀察到了物聯網的階躍式發展。



        這些行業標準的意義在于,它們讓碎片化的千萬連接設備,轉化成了一體化的塊狀市場,可以被視作一個整體化的市場來對待。



        2.作為延伸,創新性的商業模式有了根基。



        基于千萬量級的市場,很多商業模式變得可行。



        大家普遍認為,500萬片是模組領域判斷一個行業是否值得進入的分水嶺。有了500萬片的基數,為行業定制專屬方案,拉通垂直產業,就投資回報來說才是值得的。



        無論是模組芯片化企業,還是芯片場景化企業,都是生存于塊狀市場的“新物種”。


        02

        模組芯片化VS芯片場景化









        同向為“競”,相向為“爭”。



        基于管理學的定義,競和爭是不一樣的。



        同向為“競”,是指共同做大市場蛋糕,都在爭取更多的一個增量。



        我們都在往前跑,你追我趕,牟足了勁追求增量,到處尋找機會。從而帶動了市場的整體性快速上升,創造了一個又一個的繁榮。



        相向為“爭”,是指基于現有市場存量,爭取自己切分最大的一塊。



        在一個規模觸頂的市場中,大家看重分配,爭奪有限的資源。



        處于增長期的物聯網產業,增長與分配相比,增長是主基調。模組芯片化和芯片場景化,雖然起點不同,卻是同向奔跑,打開新的增長局面。



          模組芯片化,由模組企業出發,在物聯網通信芯片和模組的尺寸、價格都做到極致時,更進一步將模組芯片化,圍繞垂直行業做高集成化的解決方案,更易找準和滿足用戶的核心需求。



        其中的代表性公司包括吾愛易達、聯通數科、致遠電子、杭州為峰、漢楓電子等。



        他們善于利用模組廠商的客制化能力,由行業用戶需求入手,為其提供個性化的系統集成,配合行業軟件、AI應用支撐等,把行業發展的主動權交還給最終用戶。



        例如,吾愛易達推出的兩款芯片化超小體積的NB-IoT SiP:SNS521S和SNS521H。SNS521S是一款超小體積的高性能超低功耗芯片級NB-IoT通信模組,僅為一般NB-IoT模組體積的25%。SNS521H為一款燃氣行業專用芯片級解決方案。



        聯通數科則推出了自主設計的雁飛Cat.1模組產品。該產品具備三大優勢:性能優、業務全、成本低,是目前業內唯一支持LTE Cat.1 bis R13并且與主流Cat.4模塊軟硬件兼容的產品。






        此前,長于Wi-Fi通訊的漢楓電子推出了HF-SiP 120,這款產品嘗試做到零外圍,就連3.3V電源濾波的電容都集成在內,無縫兼容漢楓已有產品的軟件和SDK。漢楓電子的下一步計劃是在SiP集成智能語音識別功能和音頻等更為豐富的功能,以滿足各個領域的要求。



          芯片場景化,由芯片企業出發,充分考慮特定行業個性化的應用需求,推進整個產品解決方案在成本方面的顯著下降,加速垂直行業的規;瘧。



        其中的代表性公司包括芯翼信息、Nordic、ASR、樂鑫科技、瑞薩電子等。



        隨著市場規模不斷擴大,來自垂直行業的差異化需求又推動芯片產品不斷迭代,倒逼物聯網技術持續演進,形成正向反饋。



        例如,芯翼信息計劃于2021年下半年量產一款名為XY2100,專為智能表計行業設計的NB-IoT SoC。它將首次集成工業級低功耗MCU,為缺芯環境下的用戶提供更多選擇。在原有產品的基礎上,XY2100的集成度和功耗進一步優化,成本可減少20%,功耗降低40%。






        NB-IoT方案系統級芯片的出現,將大幅減小終端產品的尺寸,精簡BOM,降低終端產品的加工復雜度,提高生產效率,同時芯片級工藝使終端產品的質量和穩定性更有保障。



        Nordic則發布了利用SiP技術實現,外形尺寸僅為10x16x1 mm的nRF9160器件,它具有迄今為止蜂窩物聯網模塊行業中極小的外形尺寸,相比競爭產品的所占面積減少3倍、厚度減少2倍,總體封裝體積減少5倍。



        ASR發布了LoRa系統芯片ASR6505,這是繼ASR在2018年推出LoRa系統芯片ASR6501/ 6502后,ASR推出的第三款LoRa系統芯片,至此,ASR LoRa系列產品已能夠支持幾乎全部行業應用及產品解決方案。



        樂鑫推出的ESP32進化版ESP32-PICO-D4,是一款SiP封裝的模塊,尺寸只有7x7x0.94 mm,可以給用戶節省不少PCB空間,特別適用于任何空間有限或電池供電的應用,如可穿戴電子產品、醫療設備、傳感器和其他物聯網產品。



        模組芯片化、芯片場景化,正在改變的是產業鏈格局。



        這些新型企業基于芯片的開發能力,以及對于行業的深度理解和多樣化服務,前向整合上游通信、計算、電源等能力,配合行業軟件和AI應用支撐,后向滿足下游行業的個性化需求。



        他們在現在產業鏈中找到了創新空間,更好的發揮了“承上啟下”的銜接作用,提供解決方案、技術服務、商務支撐等綜合能力。


        03

        系統集成技術的選擇:SoC和SiP









        模組芯片化、芯片場景化都涉及到系統集成技術的采用,而系統集成主要有三大技術:芯片集成(SoC)、封裝集成(SiP)和板級集成(SoB)。



          SoC(System on Chip,系統級芯片)是將多種功能集成在同一芯片上。其優點顯而易見,它具有比較高的集成度,較好的性能、較低的功耗和傳輸成本;缺點是有較高的技術門檻,開發周期會比較長,一般需要50~60周。



          SiP(System in package,系統級封裝)是將多種功能芯片,包括處理器、存儲器等功能芯片集成在一個封裝內,從而實現一個基本完整的功能。優勢是可以異構集成,開發周期24~29周。



          SoB(System on Board,板上系統)則是基于基板方式的封裝。開發周期一般是12到15周。生命周期24~29周。



        一般來說,對生命周期相對較長的產品來說,SoC可以作為產品的核心。



        如果是開發時間快、生命周期短、面積小、靈活性高的產品,則比較傾向于使用SiP或者SoB。



        隨著物聯網時代來臨,全球終端電子產品漸漸走向多功能整合及低功耗設計,因而使得可將多顆裸晶整合在單一封裝中的SiP技術日益受到關注。



        簡單的說,SiP模組是一個功能齊全的全系統或子系統,它將一個或多個IC芯片及被動元件整合在一個封裝中,從而實現一個基本完整的功能。SiP體積小、模塊化設計、具有高性能表現、適用于多領域應用,還能讓企業做出差異化的優勢。



        SiP是對傳統封測和系統組裝的異質整合,它的技術優勢在系統復雜度提高時尤為明顯,其特點可以總結為以下7點:



        1. 尺寸。涸谙嗤墓δ苌,SiP模組將多種芯片集成在一起,相對獨立封裝的IC更能節省PCB的空間。



        2. 時間快:SiP模組本身是一個系統或子系統,用在更大的系統中,調試階段能更快的完成預測及預審。



        3. 成本低:SiP模組價格雖比單個零件昂貴,然而PCB空間縮小,低故障率、低測試成本及簡化系統設計,使總體成本減少。



        4. 高生產效率:通過SiP里整合分離被動元件,降低不良率,從而提高整體產品的成品率。模組采用高階的IC封裝工藝,減少系統故障率。



        5. 簡化系統設計:SiP將復雜的電路融入模組中,降低PCB電路設計的復雜性。SiP模組提供快速更換功能,讓系統設計人員輕易加入所需功能。



        6. 簡化系統測試:SiP模組出貨前已經過測試,減少整機系統測試時間。



        7. 簡化物流管理:SiP模組能夠減少倉庫備料的項目及數量,簡化生產的步驟。



        可以看到,與在印刷電路板上進行系統集成相比,SiP能最大限度地優化系統性能、避免重復封裝、縮短開發周期、降低成本、提高集成度。與SoC相比,SiP還具有靈活度高、集成度高、設計周期短、開發成本低、容易進入等特點。






        SiP封裝技術的眾多優勢使其不僅可以廣泛的應用于工業應用領域,而且在包括智能手機、智能手表、智能手環、智能眼鏡在內的物聯網消費領域也有非常廣闊的市場。



        在消費領域,蘋果AirPods新增降噪功能,繼Apple Watch以后,也采用SiP技術。TWS耳機是極為典型的SiP應用場景,日月光的SiP封裝解決方案,以DockSiP(船塢型)和MicroSiP(微型)為主, 運用封裝工藝優勢提升TWS耳機空間利用率。華為、小米、OPPO、Vivo、三星等相繼發布5G手機,5G手機的銷量超預期,毫米波5G手機將增加對SiP的需求。



        對于物聯網下游的行業用戶而言,SiP技術有可能助推一個新的時代的到來。因為SiP技術減少了芯片的重復封裝,降低了布局與排線難度,也進一步縮短了物聯網產品的研發周期,有助于行業用戶研發的產品更快實現商業化落地。


        ----寫在最后----



        劃個重點。



        第一,物聯網從蓄力期進入增長期,碎片化市場中逐步出現了塊狀的新機遇。



        第二,智能水表、燃氣表、消防煙感、電動自行車,這4個行業是千萬連接所在,也是機遇所在。



        第三,無論是模組芯片化企業,還是芯片場景化企業,都是生存于塊狀市場的“新物種”。



        雨果說,未來將屬于兩種人:思想的人和勞動的人。實際上,這兩種人是一種人,因為思想也是勞動。



        祝你勞動節假期快樂!



        參考資料:

        “模組芯片化”會是投向物聯網行業的重磅炸彈嗎?來源:物聯網智庫

        新人必讀!五分鐘搞懂SiP技術!作者:tiger,長芯半導體CEO,來源:知乎

        【行業趨勢】無線SiP模塊推動物聯網革命,來源:Silicon Labs

        一文看懂SiP技術:華為/蘋果/三星/小米紛紛入局的黑科技,作者:蒯劍、馬天翼,來源:EDN電子技術設計

        物聯網Wi-Fi,SIP 時代即將來臨,來源:物聯網智庫

        SiP封裝在5G和IoT時代面臨的挑戰,來源:電子發燒友觀察








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