万物互联时代,物联网芯片的机遇与挑战
作者 | 半导体行业观察2022-07-15

物联网被称为继互联网、移动互联网之后信息产业的第三次浪潮。

物联网技术让更多产品都实现联网,将数据进行采集和传输,最终通过丰富的物联网应用实现智慧化。每一个物联网环境都是由不同的供应商技术混搭而成,这些技术形成了一个复杂且本质上多样化的生态系统,如果没有统一的集成基础,这些生态系统就会变得支离破碎,难以形成统一的生态。

因此,物联网平台为所有连网设备提供了一个“汇聚点”,并用于收集和处理它们通过网络传递的数据。物联网创造了巨大的数据量,但这也使得数据在内部存储和监管方面面临挑战。对此,云计算凭借其计算能力、连接性、可靠性和可扩展性等优势赋能物联网,为物联网领域带来一场技术革新。

物联网云平台定位于物联网技术的中间核心层,其主要作用为向下连接智能化设备,归集和存储感知数据。目前,物联网云平台正处于沉淀后模式探索,即将步入快速发展前的拐点阶段。得益于智能家居行业的垂直生态发展,在连接量、参与者和用户不断增加后,复用现有的云技术开发和应用经验,物联网云平台正逐渐向其他应用场景纵向扩展。

万物互联时代,物联网芯片的机遇与挑战

图源:艾瑞咨询研究院

据艾瑞咨询统计,2021年中国物联网设备连接量达88亿个,预计到2025年将突破150亿个。物联网设备连接量的持续增长为物联网云平台的发展输送养分,拉动产业链上游物联网云平台市场需求持续扩容,推动平台从设备、数据持续积聚的“量变”走向从应用使能到业务分析的“质变”。

万物互联时代,物联网芯片的机遇与挑战

来源:艾瑞咨询研究院

目前主流的物联网无线连接技术,蜂窝通信以Cat.1和NB-IoT等为主,非蜂窝通信短距离物联网以BLE、WiFi、Zigbee等为主。BLE技术因其出色的Mesh组网能力和优秀的低功耗性能在物联网领域得到了广泛应用。奉加微电子拥有自主拥有国内为数不多的自主知识产权全栈蓝牙方案,蓝牙芯片支持SIG-Mesh全模式全节点,低功耗性能优异,已成功进入阿里云/天猫精灵、小米IoT、涂鸦智能、腾讯连连、亚马逊Alexa等国内外主流物联网云平台生态链。

主流物联网云平台及特点

物联网云平台受应用层需求的驱动,可广泛用于智能家居、智慧工业、教育医疗等诸多应用领域,下游需求爆发与行业场景的完善将自下而上促进物联网平云台的发展,据CIC预计,2024年全球物联网PaaS市场规模可达1717亿美元。

物联网云平台行业沿袭了物联网市场的典型特征,是一个高度分散的长尾市场,厂商凭借自身核心优势,以不同的方式和角度入局,行业竞争也逐渐激烈。目前物联网云平台厂商大体可划分为:基础云服务厂商、通信领域厂商、软件服务与应用系统集成商、垂直领域传统厂商和第三方平台公司等。

全球物联网云平台主要参与者

全球物联网云平台主要参与者

(图源:国信证券经济研究所)

我们围绕当前业内几个主流物联网云平台,来看看这些厂商的布局和特点:

阿里云IoT/天猫精灵

首先以阿里系云服务商为例。

阿里云物联网平台是一个集成了设备管理、数据安全通信和消息订阅等能力的一体化平台,向下支持连接海量设备,采集设备数据上云;向上提供云端API,服务端可通过调用云端API将指令下发至设备端,实现远程控制。

阿里云物联网平台的产品架构

阿里云物联网平台的产品架构

据了解,阿里云IoT已连接的智能设备覆盖200多个国家,119个品类,5000多个SKU,合作品牌多达500个,接入5000家企业。

另一方面,天猫精灵在其中起到了连接和赋能的核心作用。利用现有Android生态服务,丰富跨系统设备服务能力,突破传统硬件性能限制,实现应用的即取即用。

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依托阿里的庞大生态体系,天猫精灵通过搭建开放平台赋能loT合作伙伴,取得了非常瞩目的成绩。截至目前,天猫精灵已接入超过1000多家第三方平台,覆盖超过260个行业品类,涉及超1600个品牌、6800多个型号设备以及超3.55亿可连接设备,成为最大的IoT生态开放平台之一。

在这些数字的背后,不仅是越发规模化的生态建设成就,更多还是阿里云和天猫精灵在其中所发挥的重要的作用。对于厂商来说,借助天猫精灵以AI+IoT为核心的技术及其背后的庞大生态链条,为打造百款千万级智能爆款产品提供了可能。

平头哥、阿里云、天猫精灵携手奉加微四方合作,针对IoT应用推出PHY6212/PHY6220芯片,对芯片的无线通信、外设、操作系统进行深度优化,成功导入天猫精灵、盒马新零售、菜鸟物流管理系统等阿里生态。

小米IoT

手机是小米AIoT的核心战略,小米推行“1+4+X”战略,全力打造AIoT。“1”是最重要的核心——小米手机,“4”是指智能电视、智能音箱、智能路由器、笔记本电脑这四个入门型产品,小米设计和研发“1+4”部分的核心产品,通过投资、管理生态链企业以及第三方合作的形式共建X部分,聚焦于建设智能硬件开发与应用生态,包括面向开发者的开放平台、面向智能硬件的协议标准和模组芯片、面向终端用户的交互应用。迅速丰富扩大IoT产品线。

从运营成果看,截止2022年Q1,小米在全球范围内的AIoT连接设备数达4.78亿(不包括智能手机、平板及笔记本电脑),拥有5件以上的IoT设备的用户数超过950万。不过,小米云平台的连接增长依然以自有品牌/生态链企业品牌为主,第三方设备较少,存在生态圈的互通问题。

小米IoT针对开源物联网平台推出开源的VELA-OS操作系统,奉加微2022年成为首家支持该操作系统的BLE Mesh国产芯片厂商,联合推出高性能PHY6242蓝牙芯片,助力VELA-OS系统在IoT领域的推广和应用。

涂鸦智能

涂鸦智能是新兴物联网厂商的代表,以物联网云平台为控制点构建IoT应用生态,连接品牌、OEM厂商、开发者和连锁零售商的智能化需求。

涂鸦智能核心业务模式是提供一站式人工智能物联网的PaaS 级解决方案,并且涵盖了硬件开发工具、全球云、智慧商业平台开发三方面。在此基础上,公司进一步提供后续 SaaS 及各项增值服务,提供从技术到营销渠道的全面生态赋能,提供从技术到营销渠道的全面生态赋能。

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作为第三方平台,涂鸦的中立属性和兼容性实现了多云、多协议和多智能语音接入的融合。涂鸦的底层基于AWS、Azure和腾讯云三大公有云平台,支持WiFi、蓝牙、Zigbee、NB-IoT、GPRS和Sub-G等多种通信协议,实现了多云和多协议的统一。在增值服务中,涂鸦提供Amazon Alexa、Google Assistant、三星SmartThings、Yandex Alice、百度小度、小米小爱、腾讯云 小微/叮当和京东叮咚等国内外各类智能语音助手的接入功能。

涂鸦的连接方案正在从扩张除WiFi以外的蜂窝通信、低功耗蓝牙、蓝牙Mesh、Zigbee等通信版图,奉加微PHY6222无线芯片以优异的性能和高集成度成功导入涂鸦生态链,支持Zigbee/蓝牙双模协议和BLE Mesh多直连技术,助推涂鸦蓝牙智能产品批量出海,实现IoT技术落地。

腾讯连连

腾讯利用其社交属性切入物联网,巨大的用户基础和应用入口是腾讯物联网平台的核心优势。

腾讯连连是腾讯云物联网的商业品牌,它涵盖腾讯云物联网一站式开发平台IoT Explorer,连连官方微信小程序和对应配套的小程序SDK、小程序插件和开源iOS & Android App,并整合腾讯云内优势产品能力,同时打通腾讯系C端内容资源,提供覆盖“云-管-边-端”的全链路物联网基础设施。

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腾讯连连面向“消费物联”和“产业物联”两大物联网赛道,构建云芯一体化生态,提供从“设备连接层-网络服务层-应用服务层-终端生态合作”的平台型产品服务,打造更低上云门槛。

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奉加微已通过腾讯连连Mesh认证测试,成功导入下游腾讯生态模组和终端应用客户。

亚马逊Alexa

亚马逊智能语音助手Alexa,大家都不陌生。Alexa已经应用在许多智能家居的场景下,不论是电视、手机、音箱、穿戴设备等,以及机器人、汽车上的应用都非常多。使用Alexa语音服务构建语音转发设备,客户可以与之交谈并启用对基于云的功能的访问,包括音乐、信息、智能家居控制和成千上万的Alexa技能。

为了更好的布局物联网市场,亚马逊云推出了Alexa for IoT,与芯片企业合作推出了集成Alexa服务的开发板。也就是说,如果有企业在做智能家居相关的硬件产品,并需要和Alexa快速集成的时候,企业只需要购买这些开发板就可以了,企业能够使用开发板来进行相关产品开发,而不需要相关开发人员再去做适配和调试。

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Alexa不仅能在硬件上集成,也正在和许多软件来做集成。比如,在海外通过Alexa和抖音集成,用户可以用Alexa操控抖音上的视频内容。

可以看到,不同产品和不同领域都可以通过亚马逊云的IoT服务和AI服务形成闭环。在设备端,亚马逊云为许多设备软件提供了很多设备的SDK,能够帮助企业快速将其集成到智能硬件产品上,并且还能将硬件上的数据收集到云平台上。此外,亚马逊云科技还提供了对这些设备进行防护、诊断、管理等功能。

奉加的PHY62系列SDK已经实现Alexa直连,为出海客户提供足够的平台底层技术支持。

总体来看,物联网云平台已成为行业厂商的必争之地,龙头厂商和领先第三方已经凭借各自的云资源优势和软硬件协同性逐步建立生态圈层,平台连接数等已有快速增长,占据先发优势。

云平台连接数高速增长,

物联网芯片面临新挑战

得益于简化开发和节约成本的优势,物联网云平台的景气度持续高涨,云平台设备接入数高速增长。IDC数据显示,2021年中国智能家居市场出货量超2.2亿台,同比增长9.2%,预测2022年中国智能家居出货量将突破2.6亿台,同比增长17.1%,至2026年国内出货量有望突破5亿台。设备接入量高速增长的背后是应用场景和周边产品的多样化。据IDC数据, 2021年中国智能家居市场出货量靠前的品类依次为:智能家电(8710万台)、视频娱乐(4400万台)、智能音箱(3860万台)和家庭安全监控(3220万台),预测至2026年,传统意义上的智能家居——智能音箱、智能家电的增长速度将放缓,而新兴的智能照明、安全监控等领域的设备出货量将实现数倍的增长。

2022-2026年中国智能家居出货量(百万台)

2022-2026年中国智能家居出货量(百万台)

伴随物联网应用场景拓展,不同设备与不同云平台间的互联互通显得尤为关键。从厂商角度看,影响设备出货量的一大因素是设备可以实现对多少云平台的兼容;从消费者角度看,影响物联网使用体验的负面因素之一就是多个设备对同一云平台不兼容所导致的使用割裂问题。能否支持不同云平台的各类通信协议,解决设备与平台间的兼容性问题已经成为物联网通信芯片原厂面临的一大新挑战。

针对这种物联网领域的连接需求,奉加微电子为物联网智能设备厂商提供完善的解决方案。奉加微的PHY62系列物联网无线通信芯片拥有自主知识产权的全栈蓝牙方案,支持BLE+Zigbee+Thread+私标2.4GHz多协议栈共存,先后获得蓝牙技术联盟的BLE 5.2、SIG-Mesh和CSA连接标准联盟的Zigbee兼容平台认证。基于SIG-Mesh组网技术实现了对包括天猫精灵、阿里云、涂鸦智能、小米IoT、腾讯连连、亚马逊Alexa在内的国内外所有主流物联网云平台的兼容,解决智能设备与云平台间多模通信问题,实现互联互通。

随着物联网的飞速发展,互联互通对设备的要求已从传统的单一平台内连通升级到跨平台互通——智能设备多连接上。传统的智能设备控制方案受限于平台与设备间点对点的连接方式,只能采取“手机-平台-终端”的通信路径,且无法切换到其他控制平台连接,导致应用受到限制。为此奉加微基于“多主多从的多连接技术”推出多直连解决方案,即通过”Mesh组网+BLE直连+Zigbee“三种方式实现对智能设备的多主机控制。集成了PHY62系列的智能设备可以被多个主机同时连接,举例来说,使用奉加芯片的智能照明设备可以同时连接IoT云平台、智能设备厂商定制化app和本地无线开关,消费者可以根据实际使用场景自由选择对设备的控制方式。

此外奉加微的物联网通信芯片在射频和低功耗两大关键性能方面具备巨大优势。在射频性能尤其是接收灵敏度指标上达到国内最优的-99dBm@1Mbps,先进的低功耗SoC架构设计实现了接收模式4mA、发射模式4.6mA的低功耗性能,未来还将推出峰值功耗1mA左右的超低功耗产品满足市场对电池供电设备终身工作的需求,并针对工业物联网、新能源汽车等新的应用方向,融合MEMS、高精度AFE信号链等技术推出可靠性规格和安全规格更高的系统级新产品。

写在最后

物联网时代,数以百亿的智能设备、边缘设备部署在各个角落形成万物互联,并在人工智能等技术驱动下,万物互联继而向万物智能演变,全球物联网呈现出蓬勃发展的态势。在此过程中,越来越多的设备需要实现互联,这为全球物联网连接市场带来了巨大发展机遇,随之诞生的多样化物联网协议和不同生态体系的兼容,也将导致物联网行业面临新的障碍。

奉加微从行业需求出发,在物联网芯片底层硬件和协议方面进行兼容性设计和创新来解决行业发展面临的挑战,并从行业未来发展的角度出发,对技术发展方向进行前瞻性的判断和技术储备,致力于持续推动物联网行业的快速发展。

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