過去十幾年,PC、智能手機等帶動的芯片需求是半導體產業的主力軍,然而隨著市場的萎靡,消費電子首當其沖進入瓶頸期。與消費電子的內卷和頹勢不同,以智慧工業、能源汽車、智慧城市、智能家居等產業應用為代表的AIoT行業仍然保持著快速增長。
AIoT的四大核“芯”分別為SoC、MCU、Wifi/藍牙芯片和傳感器,其中SOC負責智能化、MCU負責控制、WiFi/藍牙芯片負責通信、傳感器負責感知。
中國是最有潛力的AIoT市場,根據摯物產業研究院測算,中國AIoT(企業級)市場規模2022年將達到10280億元,同比增速16.4%,在全球市場規模中占比將近20%,預計至2026年這一比例有望提升至26%。
如今在國產AIoT芯片產業全景圖中,已經不乏佼佼者。
01 SoC龍頭初現
在AIoT場景下,SOC的主要應用領域包括智能家電、智能家居、智慧城市、智能安防等。此前多年,中國AIoT SoC芯片市場需求主要依賴于進口,國產化水平較低。全球市場主要AIoT SoC芯片生產商包括聯發科、Kneron、Espressif Systems、Renesas和Semifive等。
從AIoT細分場景來看,國產如智能音箱、智能電視等需求已加速爆發。像瑞芯微、恒玄科技、全志科技、晶晨股份等眾多有實力的公司競相開發針對特定應用場景的AIoT SoC。
智能音箱已成為成熟的AIoT入口。目前在智能音箱這個應用領域,國產SoC的市場份額已經相對較高,市場參與者包括全志科技、晶晨股份、炬芯、瑞芯微、杰理科技等。根據洛圖科技數據顯示,2020年Q3,國內智能音箱市場上,全志、晶晨以及百度的芯片份額合計已超50%。
在TWS主控芯片領域,***廠商正在不斷突破。前幾年TWS主控芯片市場主要由高通、恒玄和絡達瓜分,市場份額約66%,不過,近年來新廠商不斷進入,如瑞昱、原相、杰理、中科藍訊、炬芯科技等。恒玄科技仍處于領先地位,中科藍訊等新進入者一般都以品牌產品的中低端型號或白牌產品作為突破口,近年來發展迅速。
智能電視和機頂盒是智能家居另一交互入口,SoC國產化程度也較高。智能電視SoC的第三方供應商主要有聯發科、晶晨、海思、聯詠、瑞昱等。其中,聯發科在收購晨星后始終處于市場的絕對領先地位。最近三年來,晶晨股份的出貨量正在高速增長。根據奧維云網數據顯示,2018年國內OTT機頂盒芯片市場中,晶晨占比63.2%、聯發科11.9%和瑞芯微10.0%位列前三。
綜合來看,目前AIoT SoC芯片市場的龍頭企業是瑞芯微,其2022年量產的RK3588是目前國產AIoT領域性能最強的芯片,直接對標高通的QCS8250,這兩款芯片都是面向AIoT應用的通用型SoC,性能接近。2022年這款產品已經得到200余家客戶、400余個項目的采用,為2023年打下了良好的基礎。此外,瑞芯微表示在RK3588的八大產品方向,幾乎都有國內的頭部客戶在研發,部分已經走到小批量生產的階段。歐洲、韓國的一些知名品牌也已經在研發進程中。
此外的恒玄科技、晶晨股份、全志科技等公司也在不同細分領域發光發亮。
02 MCU變革已來
在MCU賽道,國產玩家眾多。
近年來伴隨著眾廠商在MCU的不同細分應用領域持續發力,國產MCU廠商的市場份額逐步擴大。代表企業有:兆易創新、華大半導體、中穎電子、東軟載波、北京君正、中國臺灣企業新唐科技、極海半導體等。
其中中穎電子和中微半導體在家電市場布局較早,更具優勢。在物聯網應用領域,傳感器與MCU結合構成智能傳感器將有較大的發展空間。匯頂科技、芯海科技、兆易創新(收購思立微)和艾為電子等國產廠商在觸控、智能傳感器和高精度ADC方面都有一定的技術實力和市場應用優勢。
在智能卡與安全芯片方面,國民技術、復旦微電子、紫光同芯、中電華大科技為國內相關領域的主流廠商。最后在汽車市場,兆易創新、國芯科技、比亞迪半導、杰發科技、芯海科技、中穎電子、紫光國微、復旦微電等一批車規級MCU企業,已于2022年推出了多款新產品。
隨著AIOT浪潮的持續推動,MCU需求激增。那么AIoT的開局,又會給MCU帶來怎樣的巨變?
AI和IoT的發展與融合將使得MCU的設計更加復雜。MCU適應AIoT并不僅是添加AI IP那么簡單,在代碼移植性、軟件兼容性上都要做好開發工具的配合。生態層面的變局也在拉開大幕,在AIoT時代,眾多云服務公司進入到嵌入式領域,MCU需要開放API接口等;而且MCU需要與算法公司進行合作,以適配實現高效算力;而操作系統層面云服務廠商的染指也將引發更多的爭斗。
當下在AIoT所需的32位MCU市場中,占據優勢地位的仍是海外公司,包括瑞薩、恩智浦、意法半導體、英飛凌等,不過國內廠商在這一領域也在暗自發力。像樂鑫科技和聯盛德等國內芯片廠商已經開始在其芯片中集成更多的無線連接特性,新唐科技也計劃開發用于機器學習和推理的高端MCU和MPU,用于AIoT 設備系統等應用。
澎湃微日前與全球領先的AI算法公司達成戰略合作,擬利用該公司領先的TinyML技術成果,在澎湃微創新架構的MCU上部署AI算法,在智能家電、智能家居、智能制造等眾多領域,以極低的成本實現AI智能化。
03 通信芯片國產突圍
通信芯片是無線通信網絡的最核心環節,不同通信制式的芯片技術難度不同,蜂窩>WiFi>藍牙等。
目前,在各個領域都有國產公司不斷突破,技術較為簡單的領域已有細分全球龍頭跑出,如WiFi芯片的樂鑫科技、博通集成,藍牙領域的泰凌微電子,全球份額都已經較高。而技術壁壘最高的蜂窩領域,有賴于華為、紫光展銳等企業的進一步努力。
蜂窩芯片漸有突破
在難度最高的蜂窩芯片市場格局中,海外龍頭占據主要地位,不過,國產廠商已經漸有突破。
根據TSR數據顯示,過去的2022年,高通依然是蜂窩物聯網市場的“王者”,占據了全球市場份額的33.7%,其各類產品也成為高性能、高毛利的代表。不過中國的蜂窩物聯網芯片企業表現突出。全球前10家蜂窩物聯網芯片廠商中,中國企業占了6家,分別為紫光展銳、翱捷科技、移芯通信、聯發科、芯翼信息和華為海思,市場份額達到了55%以上,其中紫光展銳和翱捷科技位列第2和第3。
實際上早在2021年底,中國企業就已實現了全球蜂窩物聯網芯片市場50%以上的市場份額。2021年紫光展銳、翱捷科技、移芯通信、聯發科、芯翼信息和華為海思這6家中國廠商的市場份額已達到60%左右。然而,與2022年相比,不同企業表現出現明顯分化,紫光展銳、聯發科、海思這3家老牌企業的份額均出現不同程度的下降。值得注意的是,新銳國產企業發展速度很快,如移芯通信的NB-IoT、Cat.1出貨量快速增多,在短時間內實現市場突破。智聯安、芯昇科技的出貨速度也在增長。
從不同制式物聯網芯片來看,LTE Cat.1芯片,中國市場由紫光展銳、翱捷科技、移芯通信主導,這方面新進入者的數量正在增加。NB-IoT市場方面移芯通信和芯翼信息的市場份額快速擴大,而海思和聯發科持續萎縮。
WiFi芯片大有可為
再看WiFi芯片。從整體WiFi芯片來看,主要以中國臺灣和海外廠商為主,Marvell、高通、恩智浦、聯發科、博通、瑞昱、Quantenna等廠商占據90%以上份額。相較于智能手機,AIoT場景下WiFi芯片技術壁壘、成本投入都要高出不少,雖然國際大廠一直在緊隨最新的技術規范,不斷地更新產品世代,但是在AIoT場景的實際需求中,仍然有大部分停留在WiFi4/5,這也使得國內廠商在AIoT WiFi芯片上占據一席之地。
2015年國內應用于IoT的WiFi芯片迎來了第一次“爆發式”增長。國內的芯片公司如華為海思、樂鑫、博通集成等在WiFi4 IoT芯片領域抓住契機,強勢出道。
就發展現狀來看,磨煉至今海思已經成為國產WiFi芯片賽道里的優秀標的。樂鑫科技在IoT WiFi MCU通信芯片領域具有領先的市場地位。博通集成長期專注于研發設計高集成度、低能耗的無線數傳類芯片產品和無線音頻類芯片產品,產品品類豐富。紫光展銳在2019年就發布了一款WiFi5(801.11ac)無線連接解決方案—春藤5623,這是國內首款WiFi5+BT5+MCU的高集成AIoT解決方案。
此外,在競爭激烈的WiFi賽道,***廠商也在尋找新的細分市場切入點。樂鑫科技、博通集成、翱翔科技等WiFi芯片廠商已經在加緊布局WiFi6市場,樂鑫科技和博通集成已推出了支持WiFi6物聯網芯片。
在這個領域,這幾年也崛起了不少新秀,比如康希通信、瀾起科技和靈芯微等均取得了突破性的進展。
藍牙芯片小有成績
根據藍牙傳輸標準劃分,藍牙芯片可分為經典藍牙芯片及BLE(低功耗藍牙)。經典藍牙芯片支持音頻傳輸,常應用于無線耳機、智能音箱、車載音箱等音頻傳輸設備。BLE芯片常用于非音頻數據傳輸,核心應用領域為數據傳輸、位置服務及設備網絡。
中國本土藍牙芯片廠商集中于低端BLE市場,大多版本在4.2及以下,近兩年才開始轉型布局BLE 5.0及以上,但主要還是應用在藍牙音頻上的雙模低功耗藍牙芯片,少數廠商開發具有藍牙mesh和室內定位等功能的單模藍牙透傳芯片。在2016年以后才陸續研發高端BLE,近兩年有部分BLE藍牙芯片5.0產品已穩定出貨。
在廠商方面,中國藍牙芯片行業參與者可分為三種:以Nordic、Dialog、TI為典型代表的海外企業、以博通集成、杰理科技為代表的傳統集成電路企業、以泰凌微、桃芯科技為代表的藍牙芯片初創企業。
泰凌微為中國首家BLE公司,于2014年量產第一代低功耗藍牙芯片,2016推出多模低功耗藍牙芯片。泰凌微的低功耗芯片主要用于智能照明和可穿戴設備領域,2018年其營收規模分別位居中國BLE芯片市場第一名、全球BLE芯片市場第四名。
此外,富瑞坤、上海巨微、奉加微、聯睿微、杰理科技等公司也在結合中國市場的需求,開發本土化程度更高的低功耗藍牙芯片,如今已經能夠開發功耗極低,連接穩定性高的BLE芯片,并且能有效控制成本并與下游應用廠商緊密合作,從而在市場中占有一席之地。
04 傳感器市場大幅增長
傳感器的應用場景比較廣泛,從消費電子、汽車電子、醫療電子到工業領域電子幾乎無處不在。
以智能家居、智慧工業以及智能駕駛為例,智能家居通過傳感器采集用戶的生活數據,以便提供“智能個性化”的服務,如根據用戶生活習慣自動調節室內溫度、濕度、自動打掃房間等。新一代的智能傳感器被業界普遍認為智慧工業的“心臟”,通過智能傳感器產品的裝配生產均可以自動化進行,降低人工成本的同時也大大提高了生產效率,是實現智能制造的重要元器件之一。
根據SDI發布的《2022年中國智能傳感器十大園區報告》,中國智能傳感器市場規模從2019年的783.9億元上升至2021年的1020.4億元,2022年中國智能傳感器市場規模將達1191.8億元,2023年預計將達1425.4億元。
未來,隨著物聯網設備的智能化,需要不同的傳感器采集更多的數據,將帶動傳感器市場整體大幅增長。
審核編輯:劉清
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原文標題:國產AIoT芯片,細分出龍頭
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