一文掌握物聯網全產業鏈

來源：內容來自莫尼塔研究，謝謝。

物聯網是一場革命，是對傳統信息通訊信的大挑戰，它在人與人信息交流的基礎上，創造性地提出了物體之間的數據傳輸和交流。

從發展趨勢來看，物聯網的發展可分為時間、地點和物件三個維度，隨著物聯網發展至成熟，將使所有物體可在任何時間、任何地點相互溝通，涵蓋了「人與人」、「物與物」及「人與物」三大範疇。

物聯網的應用範圍相當廣泛，可從穿戴式設備、智能汽車、 智能家居、智能交通、智慧城市，到工業物聯網等。

物聯網通過智能感知、識別技術等通信感知技術，廣泛應用於網絡的融合中，也因此被稱為繼計算機、網際網路之後世界信息產業發展的第三次浪潮。

當前物聯網技術還是處於初級階段，已具備較好的基礎，技術發展已經取得顯著成效，產業規模逐步擴大，但與其相關的各項技術還需要進一步地探索和完善。

物聯網概念圖和應用範圍

關於物聯網的起源眾說紛紜，其理念最早可追溯到比爾•蓋茨1995年《未來之路》一書，書中提出物物相連，但限於當時的技術並未引起重視。

1998年，美國麻省理工學院創造性地提出了當時被稱作EPC系統的物聯網構想。

1999年，建立在物品編碼、 RFID技術和網際網路的基礎上，美國AutoID中心首先提出了物聯網的概念。

2005年11月17日，在WSIS會議上，國際電信聯盟發布了《 ITU網際網路物聯網(IoT)。

在2009年由IBM提出智慧地球開始發展，2010年中國喊出感知中國，並且首次提出物聯網的中文名稱。

物聯網起源

物聯網主要包括基礎設施建設、平台層和應用層三個層次，基礎設施建設主要是硬體部分，包括晶片、 模組、傳感器和通信網絡建設；平台層主要是軟體部分，包括平台建設和系統集成及應用服務提供商；應用層目前主要是表計類的應用，主要包括水錶類三川智慧、新天科技，燃氣表類金卡智能等。

物聯網產業鏈

根據麥肯錫數據，未來物聯網設備層、連接層、平台層和應用層的價值占比分別為21：10：34：35，也就是基礎設施建設層、平台層和應用層的價值占比分別為31:34:35。

2020年我國物聯網產業僅連接層規模就達1500億元，不考慮價值鏈的縱向延伸，系統集成商和電信運營商僅在基礎設施層就將迎來千億級的發展機遇。

MEMS傳感器是重要的感知前端

傳感器是物聯網底層（感知）的重要部件，主要負責將環境中的化學、生物、物理信號轉化為數字信息，並傳輸至後端進行數據處理。

傳感器的存在和發展，讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，讓物體慢慢變得活了起來。

傳感器類型

在供給側，全球傳感器市場主要被美國、日本、德國等國家占據。

根據智研諮詢的數據，2016年，美、日、德三國傳感器占據全球傳感器市場份額分別為27.0%、 20.5%和14.0%，合計占比為61.5%。

而在國內，得益於國家政策，國產傳感器對進口的替代逐步加速。

2016 年全球傳感器市場份額

2011年，我國傳感器進口占比約為85%，傳感器晶片進口占比約為95%。

而到2016年，傳感器進口比例下降至60%，其中核心晶片比例降至80%，進口依賴程度明顯改善。

國產與進口傳感器情況

從需求側看，全球傳感器市場規模增速穩定。

2012年，全球傳感器市場規模僅為950億美元，2016年市場規模達到 1740 億美元，複合增長率高達17.2%。

工信部預計到2018年，全球傳感器的市場規模將達到2660億美元。

全球傳感器市場規模（單位：億美元）

與此同時，國內傳感器市場也保持較快增長，2012年中國傳感器市場規模僅為510億元，2016年達到1400億元，根據工信部的預測，到2018年，中國傳感器市場規模將達到2610億元。

國產傳感器市場規模（單位：億美元）

物聯網是智能時代的基礎， 具有自學習、自診斷和自補償能力、複合感知能力以及靈活的通信能力的MEMS適合用於物聯網的數據感知。

隨著MEMS製造工藝的逐漸成熟，可靠性不斷提高，MEMS將逐步取代傳統傳感器成為物聯網重要的數據入口。

在需求側，根據Yole developpement的數據，2014年，全球MEMS的市場規模為121.8億美元， 2014-2020 年，全球MEMS的市場規模將維持11.6%的複合增長率，到2020年，全球 MEMS的市場規模可達220億美元，其中壓力傳感器增長最明顯。

全球 MEMS 傳感器市場規模統計及預測

目前MEMS傳感器最成熟的主要是無力傳感器部分，包括聲學、光學、力學等，在物聯網領域，率先應用的，主要是力學和光學傳感器。

MEMS傳感器類型

MEMS傳感器產業鏈包括晶片設計、 製造、封裝測試、方案提供和系統應用，國內在系統應用領域，利用傳統的半導體工藝和材料，已經形成集微型傳感器、微型執行器、微機械機構，以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等於一體的微型器件或系統，已經形成MEMS全產業鏈布局。

這種小體積、低成本、集成化、智能化傳感系統是未來傳感器的重要發展方向。

物聯網領域 MEMS 傳感器產業鏈

國產走在NB-IoT晶片前端

晶片是物聯網的核心設備，處於產業最上游，是物聯網時代的開路先鋒和戰略制高點。

2015年全球物聯網晶片市場規模達45.8億美元，預計未來20年，其數量也將增長到1萬億。

IC Insights預測，今年與晶片生產相關的物聯網半導體市場將增長到213億美元，同比增長16.2%，2015年至2020年的複合年增長率為14.9％，2020年市場規模將達311億美元。

未來物聯網晶片將超過PC、手機晶片領域，成為最大晶片市場。

物聯網半導體市場規模

物聯網晶片種類和廠商

晶片領域一直為高通、 TI、 ARM等國際巨頭所主導。

我國晶片產業發展較晚，國內晶片企業數量雖多，但設計以及製造水平都落後於國外，核心晶片主要還是依賴進口。

國內晶片製造廠商有華為海思、展訊通信、國民技術、大唐電信、長電科技、順絡電子等。

近年來，我國加大半導體投入，在NB-IoT晶片領域，華為走在了世界前端：

華為的晶片供應能力最強，從2014年開始投入NB-IoT晶片研發，2015年推出了基於預標準的晶片原型產品。

2016年9月份，在3GPP標準公布後的3個月，作為主導方的華為便火速推出NB-IoT商用晶片Boudica120，也是業內第一款正式商用的NB-IoT晶片。

Boudica120在2017年6月底開始大規模商用，月發貨能力可達百萬片以上，另一款產品嵌入定位的Boudica150正在測試，預計2017年四季度大規模商用。

高通的進展在全世界範圍也是非常快的，擁有同時支持NB-IoT和eMTC的雙模晶片，2015年10月底高通推出了LTE數據機MDM9207-1和MDM9206，其中MDM9206支持LTE CatM1（eMTC），但通過軟體更新升級後，可實現支持NB-IoT/eMTC雙模式。

更多的NB-IoT晶片廠商如英特爾、銳迪科、索尼等晶片廠商的測試版本也都已推出，預計在2017年Q3進入價格競爭狀態。

NB-IoT 晶片商

NB-IoT的爆發離不開晶片廠商的支持，從模組晶片採用的廠商來看，目前市場上的NB-IoT模組還是以華為海思和高通的晶片為主。

高通的晶片目前已經獲得超過60家的OEM廠商和模塊廠商的配套設計，已經有100多款通信模組面世，中興在通信模組方面具有顯著的集成和增長優勢，而華為是國內晶片研發的翹楚。

NB-IoT 晶片模組產業鏈

NB-IOT晶片這一領域不會形成大量市場參與者，但競爭依然激烈。

華為、高通是參與制定NB-IOT規則的廠商，得以率先領跑。

國內的大唐、展訊等廠商也在布局。

就連ARM也準備搶搭NB-IoT的這股熱潮。

目前晶片在幾十萬—百萬的量產級別上，價格是5美元/個，在千萬-億的量產級別上價格可以下降至1美元/個。

中國電信準備投入3億元，在3類模塊上補貼20元/模塊左右。

在這樣的政策下，晶片和模組的成本在短期內會降低，從而可以替代2G傳統的GSM、 GPRS的通訊模組場景，形成替代的價格優勢，加速應用的落地。

無線模組是物聯網接入網絡和定位的關鍵設備。

無線模組可以分為通信模組和定位模組兩大類。

常見的區域網技術有WiFi、藍牙、 ZigBee等，常見的廣域網技術主要有工作於授權頻段的2/3/4G、 NB-IoT和非授權頻段的LoRa、 SigFox等技術，不同的通信對應不同的通信模組。

在無線模組方面，國外企業仍占據主導地位，包括Telit、 Sierra Wireless等，國內廠商今年來快速發展，能夠提供完整的產品及解決方案的模組廠商有華為、中興通訊、環旭電子、移遠通信、芯訊通、中移物聯網公司、上海慶科、利爾達等。

國內外物聯網模組供應商

未來用於物聯網的無線模塊，會朝著更加集成化、小型化、 多樣化的方向發展，無線模塊價格仍會繼續走低。

物聯網的發展離不開無線模塊的支持，無線模塊的整合發展成為了物聯網的基礎。

未來，無線模塊會隨著物聯網在各個行業領域應用中，以實現「智能化物件或動物」，這其中無線傳感器網絡的應用需求最為強烈。

隨著我國本土企業的迅速發展，未來無線模塊需求增大的同時，進口將慢慢減小。

預計2022年，我國無線模塊進口量為1.11億隻，需求量為194.2億隻，進口量占比為0.57%。

我國無線模塊未來市場需求估計（億隻）

雲平台是物聯網的關鍵

物聯網平台是物聯網應用和服務支撐的基礎平台，通過感知層及網絡層獲得數據後，物聯網平台層將對數據進行必要的路由，處理，分析優化，以及邊緣計算的定製等功能，為物聯網應用提供完善的PaaS平台支持。

前端大量傳感器等終端接收的數據經由網關傳至物聯網平台上，物聯網平台對所有數據進行篩選，儲存數據「屬性」，如位置、溫度、電池餘量等。

對於實時要求高，數據量大的傳感網絡，網關上需要擁有邊緣計算能力，以便在邊緣對傳感器的請求直接進行處理，或對數據進行制定的預處理。

根據物聯網平台功能的不同，可分為以下三種類型：

設備管理平台(DMP)：通過傳感器定時接受終端數據，對物聯網終端設備進行故障排查、遠程監控、系統升級、生命周期管理等功能。

所有終端數據均可儲存在平台雲端中；

連接管理平台(CMP)：通過對網關連接的監測與管理，保障終端聯網通道的穩定，同時可以進行IoT資費管理、網絡資源用量管理、 IP位址資源管理等；

應用開發平台(AEP) ：主要為IoT開發者提供應用開發工具和後台技術支持服務，包括業務邏輯引擎、 API接口、平台架構和操作、交互介面等，此外還提供高擴展資料庫和數據模型、實時數據處理、智能預測離線數據分析、數據可視化展示應用等。

開發者無需考慮底層數據與連接等問題，可以實現快速開發、部署和管理，從而縮短時間，降低成本。

物聯網運營服務平台架構

就物聯網平台層企業而言，主要分為三類廠商。

一類是以搭建連接管理平台為主，主要代表為Cisco、國內三大電信運營商；二類是以搭建設備管理和應用開發平台為主，代表為IBM、 BAT、京東等網際網路巨頭；三類是以各自細分領域的配套平台廠商為主，代表為宜通世紀、和而泰、上海慶科等。

物聯網平台提供商

由IBM開發的Watson IoT Platform是典型的應用服務管理平台(AEP)。

通過Watson IoT Platform，用戶可以將包括晶片、傳感器、智能穿戴設備在內的各種設備連接到下游的應用以及行業解決方案。

Watson IoT Platform可以通過物聯網雲服務以及數據分析功能展現強大的擴展性，為企業用戶提供產品創新和轉型所需的建議。

IBM Watson IoT Platform

在連接側，通過雲服務快速、安全地管理包括傳感器、晶片、智能穿戴設備在內的各種終端，確保終端設備連接至下游應用及行業解決方案。

在信息管理側，通過豐富的數據分析工具識別海量存儲數據中的價值數據，實現元數據管理。

在分析側，通過認知分析從海量結構化和非結構化數據中尋找規律性並作出預測，從而提升決策水平。

在風險管理側，通過分析物聯網格局及時識別並發現風險，並採取主動保護措施，預防意外事件的發生。

IBM Watson IoT Platfrom 平台功能模塊

今天是《半導體行業觀察》為您分享的第1356期內容，歡迎關注。

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