物聯網芯片市場爆發在即，本土廠商迎來新機遇_風聞
半导体行业观察-半导体行业观察官方账号-专注观察全球半导体最新资讯、技术前沿、发展趋势。2021-10-25 10:34
來源：內容由半導體行業觀察（ID：icbank）原創，作者：李晨光，謝謝。2011年底，智能手機出貨量首次超過PC，開啓了移動互聯網高速發展的輝煌十年，成功誕生並孕育了一批移動互聯網應用，締造出一大批千億市值的企業。2020年，全球物聯網連接數首次超過非物聯網連接數，形成“物超人”的態勢。據IoT Analytics發佈的數據顯示，預計到2025年，物聯網連接數還將保持指數級增長達到309億，物聯網的規模爆發已經指日可待。
物聯網技術應用的蓬勃發展，為無線通信技術帶來了諸多商機，越來越多的芯片廠商開始厲兵秣馬，加快了藍牙/ZigBee/WiFi等技術的研發，以在物聯網市場站穩腳跟。其中，無線通信分為短距離和遠距離傳輸，而局域物聯網正快速推動短距離無線通信方式的發展。根據愛立信移動市場報告預計，2024年全球物聯網終端數量將增加至223 億，並且短距離無線連接是物聯網的主要連接形式，連接設備數量將由2018年75億上升到2024年178億，複合增長率達到15%。
同時，隨着5G R16的發佈、5G Redcap的即將到來，以及近日工信部聯合國家網信辦、科技部等八部委印發的《物聯網新型基礎設施建設三年行動計劃（2021-2023年）》，為物聯網產業的發展注入強心劑，物聯網行業毫無疑問已經進入了發展快車道。
對於產業鏈廠商而言，如何高效的抓住即將爆發的市場機遇成為當前發力的重點。
本土芯片企業與國外大廠分庭抗禮
基於物聯網芯片平台的巨大機會，尤其是消費電子、智能家居等領域智能化升級的巨大趨勢，奉加微電子(上海)有限公司（下文簡稱“奉加微電子”）適時推出了一系列無線通信芯片產品，來應對當前行業痛點和市場需求。
10月22日， “奉加微電子2021秋季發佈會暨智能家居論壇” 在上海市浦東新區保利·One56泰隆銀行正式召開，為加強金融科技建設，泰隆銀行作為奉加微電子金融領域戰略合作伙伴，助力發佈會順利舉行。
本次發佈會推出了PHY6226、PHY6227以及PHY6218等多款產品。奉加微電子CTO張剛在現場對新品進行了介紹和解讀：PHY6226/PHY6227是世界一流的超低功耗高性能ZigBee 3.0系統級芯片，分別搭載了32-bit ARM®Cortex™-M0處理器和阿里平頭哥玄鐵CK802處理器，專為智能家居和組網領域設計。其中，PHY6227已實現成熟的阿里生態接入。
性能方面，張剛介紹道：“通過硬件模塊的充分複用以最低代價實現多模數字收發機，發射機最大發射功率達到10dBm；ZigBee 3.0 250Kbps速率下接收靈敏度-103dBm；0dBm時收發功耗4.6/4mA（TX/RX）。”
此外，該芯片還採用了高效率片上電源管理、低功耗射頻前端、低功耗時鐘產生架構、振盪器快速啓動技術等電路技術，實現最低的峯值、平均和休眠功耗，保證常規200mAH的紐扣電池供電狀態下能夠持續工作五年以上。
奉加微在AIoT無線組網通信協議棧領域耕耘多年，對Mesh組網的特點和性能要求擁有深刻而獨到的見解，無論是大型組網還是小型局域組網，奉加微電子的PHY6226/ PHY6227 ZigBee芯片組和協議棧軟件都能為客户提供卓越的品質和性能體驗，在消費電子、智能家居、遙控裝置以及工業控制等廣闊領域具有廣泛的應用空間。
從技術層面來看，ZigBee的優勢是穩定的多點Mesh組網，但是缺乏移動性，通訊速率較低，不能直接和諸如手機、平板之類的移動端通信，而BLE提供的高速OTA和高速配網功能正好可以彌補這些問題。如果能夠提供一個支持單芯片多模協議棧的芯片，那就可以在不增加額外成本的情況下達到1+1>2的效果。
多種無線協議共存一直以來就是行業的熱點話題，據瞭解，Single Chip ZigBee+BLE共存的模式有兩種：一種是雙固件，一份固件是BLE協議棧，另一份固件是ZigBee協議棧，通過bootloader在不同的使用場景實現不同協議固件的切換，這種模式的實現相對簡單，但應用實時性差，應用場景受限；另一種模式是動態切換，用同一份固件同時實現BLE+ZigBee，利用底層調度器將時隙動態地切割成BLE或ZigBee，這種模式需要對底層調度算法有比較深入的理解和豐富的實操經驗。奉加微電子基於其全棧研發實力，在此已有技術儲備，有能力進行多模協議棧的開發。
另一方面，如今各行業在需要人介入與設備需要互動的場合，藍牙無處不在。其中，低功耗藍牙（BLE）已經不再只是用來滿足和手機進行互聯互通的無線模塊，更多的變為了設備與設備之間的硬件橋樑，穿戴設備、智能家居、共享單車、樓宇控制等，物聯網結合藍牙技術正在解鎖越來越多的應用場景。
在全球可穿戴設備、物聯網細分市場增勢良好的激勵下， BLE應用增長空間巨大，預計 2023 年將達到 65 億美元。中國作為低功耗藍牙的重要市場，藍牙芯片國內市場空間已過百億，且仍隨應用場景的擴展不斷增大，但絕大部分的市場份額仍被Nordic、Dialog等國外企業所佔據，亟需國內公司佈局高端低功耗藍牙行業，更好地解決國內終端應用廠商定製化需求。
專注於低功耗無線通信芯片市場的奉加微電子在此表現亮眼，憑藉強大的研發能力，奉加微電子已經具備了和國外大廠分庭抗禮的科技硬實力，且其產品性能優異，成本優勢明顯，應用可開發性強，已廣泛應用於手環、ibeacon、電子價籤、電錶、智能家居、照明、鍵鼠等各類場景。
在本次發佈會上，奉加微電子還發布了一款支持BLE 5.2/ZigBee功能的多協議系統級芯片PHY6218，集成了低功耗的高性能多模射頻收發機，搭載更強大的浮點CPU，支持高清顯示功能。
性能方面同樣表現出色，發射機最大發射功率達到10dBm；BLE 1Mbps速率下接收靈敏度達到-97dBm，鏈路射頻預算107dBm@1Mbps；ZigBee 3.0 250Kbps速率下接收靈敏度-100dBm；0dBm時收發功耗6.7/6.7mA（TX/RX）。據悉，三款新品最快將於下個月量產出貨。
此外，奉加微電子產品系列還包括PHY6252、PHY6250、PHY6222，PHY6220、PHY6212等多款物聯網無線通信芯片和方案，豐富的產品線能夠適配多樣化物聯網場景需求。
對於不同技術在未來的發展形勢，奉加微電子認為在WiFi、BLE Mesh和ZigBee等多種技術或將“百花齊放”，就像城市需要高架路也需要人行道一樣，物聯網設備的整合將會是基於各種實際需求的有機整合。對於芯片廠商而言，在保持優勢領域技術深度的同時，也應該嗅到“多元化需求”帶來的新機遇。
奉加微電子“秀肌肉”
綜合來看，奉加微電子PHY62系列AIoT藍牙系統級芯片擁有頂尖的射頻表現和出眾的能量效率。眾所周知，射頻性能和射頻功耗是相矛盾的，而奉加微電子基於自身先進的射頻收發機架構和射頻領域多年的研發經驗，找到了兩者之間的平衡點。
據瞭解，其接收機採用了創新的相干調解方式，在兼顧功耗水平的情況下，提供3dBm的解調增益，將通信距離和抗干擾能力提高了數倍。結合優異的射頻前端，奉加微電子的BLE、ZigBee系列產品實現了業界一流的接收靈敏度，BLE 1Mbps靈敏度達到-99dBm，遠超行業-93dBm的平均水準。射頻收發峯值功耗<4.5mA，休眠功耗最低可以實現<1uA，和眾多國際大廠處於同一水準線。這些技術優勢使得奉加微電子的產品在電池供電的IoT領域具備強大的競爭力。
同時，奉加微電子緊跟BLE+ZigBee協議棧的演進，2018年，奉加微電子獲得國內首個BLE 5.0 BQB認證，支持2Mbps和Long Range；2018年末，獲得了SIG-Mesh BQB認證；2021年初，獲得BLE 5.2 BQB認證，支持AoA/AoD、擴展廣播、擴展掃描、週期廣播、週期掃描等全新BLE協議棧功能。
2021年7月，奉加微電子自主研發的高性能ZigBee 3.0協議棧——PHYPLUS-zb-stack——出現在了ZigBee兼容平台認證列表之中，成為大陸第二家獲得連接標準聯盟（CSA）ZigBee兼容平台認證的公司。該認證意味着奉加微電子旗下PHY62系列系統級芯片在無線電收發器和網絡協議棧軟件的組合、協議底層軟件等各方面技術指標均達到了聯盟的要求，可以實現基於ZigBee 3.0協議的各項功能。本次獲得CSA頒發的ZigBee兼容平台認證是該系列在AIoT的領域的又一里程碑。
能夠看到，奉加微電子具有BLE+ZigBee全棧的自主研發能力，從射頻，基帶算法，通信協議棧都有10多年的經驗積累，得到多家業界大廠的認可，與小米，塗鴉，阿里平台等都有深入合作，可以配合客户進行定製化的需求開發。
奉加微電子在射頻、低功耗方面的技術得到市場驗證，是國內極少數全自主研發協議棧的芯片設計企業，出貨量高速增長。目前奉加微電子已有多款物聯網芯片實現大規模量產，截止今年三季度已實現超過1億顆的出貨，近三年年複合增長率高達300%。
在諸多優勢和難得的市場機遇下，奉加微電子將持續致力於研發各類靈活、安全、多功能、高性價比的低功耗無線通信芯片與自主知識產權的通信協議棧，為AIoT提供靈活、安全、多功能、高性價比的低功耗無線通信芯片和方案。
如何打破品牌藩籬？
據GSMA智庫發佈的《全球物聯網市場報告》顯示，到2025年，全球物聯網的市場規模將達到1.1萬億美元，市場前景可謂巨大。然而，現實卻並非如預期般順利，雖然物聯網連接數實現超越，但基於物聯網的應用開發和各類創新還並未達到非常豐富的程度。物聯網自身的應用開發和創新需要與各行業數字化轉型相匹配，因此是一個慢熱型、漸進式發展的過程。
同時，隨着智能終端數、連接數的快速提升，生態碎片化、標準難統一等問題日益凸顯，成為了制約物聯網規模化爆發的嚴重阻礙。以智能家居領域為例，不同廠家採用的不同協議導致了智能家居產品間產生了嚴重的“孤島現象”，很多時候，消費者只能接受被廠商自家生態“圈起來”的事實，僅選擇單獨廠商及生態的產品和服務。
企業間的品牌藩籬極大限制了智能家居行業完整生態的成熟發展。企業級生態向產業級生態的過渡已迫在眉睫，換言之，物聯網行業需要能夠整合底層協議與企業平台業務的“萬能鑰匙”，從而為消費者開啓真正的萬物互聯時代。
對此，奉加微電子認為，“Matter”或將成為破局之路，是未來行業發展的主要方向之一。Matter基於現有的網絡技術，包括以太網、Wi-Fi 和 Thread，可應用低功耗藍牙簡化設備調試流程，初版規範統一採用了BLE作為配對方式。
可以理解為，Matter是行業致力於打造一個基於開源生態的新智能家居協議，打破平台間的割裂和開發路徑的差異。基於IPv6-bearing網絡的應用層協議為基礎，打造一個能夠實現不同協議之間互通並且可以互操作的智能家居協議標準，共同發力來解決當下針對智能家居市場通信標準的碎片化問題，消除給終端用户使用上帶來的巨大困擾。
如今，隨 Matter 協議一起發佈的還有計劃首批推出的 Matter 認證產品類型以及智能家居品牌。從已有消息看，首批Matter產品包括燈具和控制器、空調和恆温器、門鎖、安防、窗簾、網關等產品，預計將在今年年末上市。
基於CSA的設想，帶有Matter標誌的產品可與更多設備實現安全可靠的連接，與此前的各類智能家居連接方案相比，“廣泛兼容”是Matter協議最大也最有用的技術特性，真正的設備間無縫銜接，將萬物互聯的用户體驗帶到新高度。Matter的發佈得到了成員公司的大力支持，預計在2022年上半年，Matter的認證項目將會開啓，隨後首批符合Matter標準的物聯網設備將會進入消費市場。
未來，消費者、企業和開發人員將藉助Matter獲得更多選擇和兼容性。設備只要遵循 Matter 協議，就可以在不同平台上進行通信；開發者可以減少開發工作量，無需適配多個平台，並獲得開源的參考實現；企業的供應鏈可以降低為不同平台備貨的不確定性；對市場來説，Matter增強了互聯互通，進一步推動了設備品類的增長。
從物聯網協議標準的制定到最後的產品落地，往往處在產業鏈上游的芯片廠商起着關鍵的作用，奉加微電子同樣對Matter協議能夠帶來更多的機會表示認同。奉加微電子軟件部VP楊中奇也表示，目前智能家居中多種協議共存將是常態，Matter協議的制定會給ZigBee 3.0標準產品帶來更多的機會，奉加微電子已經對ZigBee、BLE、Thread等不同技術制定了更加豐富的產品路標計劃，同時將多年在藍牙上積累的經驗對其他技術產品進行賦能，像ZigBee Direct，BLE Provisioning in Matter等需要多協議共存的技術，打造多模AIoT芯片匹配市場需求，幫助客户加快產品落地。
未來，隨着越來越多的企業支持Matter標準，智能終端跨品牌、跨系統互聯互通或將指日可待。
寫在最後
可以看到，物聯網生態發展從企業級到產業級過渡已是大勢所趨，在實現物聯網萬物智能互聯的願景下，保持差異化的競爭，在供給側有的放矢，進而滿足物聯網碎片化、差異化、個性化的需求，成為企業間“和而不同”的競爭新態勢，助推物聯網產業發展提速和社會數字化轉型升級。
同時，在物聯網市場即將爆發的前夜，對於芯片供應商來説，這場新的戰鬥即將進入白熱化階段。不難看到，奉加微電子正在順勢加速產品升級和技術迭代，力求率先實現新局勢下的新突破。