工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)(Industrial Internet)是互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實體經(jīng)濟深度融合的應(yīng)用模式,將重塑工業(yè)生態(tài)鏈、供應(yīng)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈,也是智能物聯(lián)的重要場景之一。根據(jù)工信部數(shù)據(jù),我國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用截至今年6月底,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用已覆蓋45個國民經(jīng)濟大類,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)高質(zhì)量外網(wǎng)覆蓋300多個城市。已培育較大型的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺超過150家,連接工業(yè)設(shè)備超過7800萬臺(套),服務(wù)企業(yè)超160萬家。已部署123個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)試點示范項目和4個產(chǎn)業(yè)示范基地,國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)中心等75個項目建成投入運行,全國“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”在建項目總數(shù)達到了2400個。

圖1、工信部工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專項工作組
我國“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”得益于基站建設(shè)及覆蓋快而全,近年來工業(yè)級5G芯片及模組、AI芯片及模組、感知傳感器等突破卡脖子及國產(chǎn)替代的步伐也在加快,部分5G模組售價已下探至500元以下,但相對于4G模組數(shù)十元的出廠價仍有不少差距。2G、3G的逐步退網(wǎng),6G技術(shù)白皮書的發(fā)布,讓產(chǎn)業(yè)還遵循著摩爾定律向前發(fā)展。蘋果收購了英特爾基帶芯片,5G集成到A16以失敗告終,雖然在筆記本芯片全面替代了英特爾,但是5G基帶芯片不得不對高通點頭哈腰;4G芯片尚有高通、博通、英特爾、華為海思、三星、聯(lián)發(fā)科、Altair(已被索尼收購)、意法愛立信(已關(guān)閉)、英偉達、美滿、聯(lián)芯科技、展訊通信(已被紫光兼并)、銳迪科(已被紫光兼并)、GCT、瑞薩(4G資產(chǎn)已被博通收購)、中興微電子等原廠角逐,然而全球5G芯片廠商僅剩高通、華為海思(僅自用不外售,5G芯片被打壓致使斷供)、聯(lián)發(fā)科、三星(僅自用不外售)和紫光展銳五家,中興微、翱捷、創(chuàng)芯慧聯(lián)等國產(chǎn)廠商有流片卻尚未實現(xiàn)量產(chǎn),將來或能成為5G模組普及的生力軍。

圖2、漸成寡頭的5G芯片原廠(圖源:前瞻產(chǎn)業(yè)研究院)
終端模組成本高企是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)推廣難度大普及度尚小的阻礙之一,雖然工業(yè)級芯片及模組比消費類電子的接受價稍高一些,但是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的百花齊放還仰賴于高性價比5G芯片和輕量化的模組的推出,才能走向規(guī)模化應(yīng)用與發(fā)展。基帶芯片負責(zé)調(diào)制(QAM)和解調(diào)功能,即信號處理和協(xié)議處理,更詳細的說主要用來合成即將發(fā)射的基帶信號,或?qū)邮盏降幕鶐盘栠M行解碼,是無線通訊的基礎(chǔ),也是決定通話質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸速度的關(guān)鍵元件。基帶芯片的難度在于通信技術(shù)是一個長期積累起來的技術(shù),5G基帶芯片不僅要滿足5G標(biāo)準(zhǔn),還要兼容4G、3G、2G、1G等多種通信協(xié)議。市場研究機構(gòu)Strategy Analytics數(shù)據(jù)顯示,2021年全球手機基帶處理器市場收益同比增長了19.5%,達到314億美元。高通、聯(lián)發(fā)科、三星LSI、紫光展銳和英特爾占據(jù)了2021年基帶芯片市場收益份額的前五名。高通以56%市場份額引領(lǐng)基帶芯片市場,聯(lián)發(fā)科市場份額為28%,三星市場份額為7%。聯(lián)發(fā)科、高通和紫光展銳的市場份額有所增加,而2021年英特爾、海思半導(dǎo)體和三星的市場份額有所下降。

圖3、基帶芯片和射頻芯片工作示意圖
在BAW市場國內(nèi)具備FBAR供應(yīng)能力的企業(yè)主要是天津諾思,已推出適用于5G NR n41和n78頻段的FBAR濾波器,另外,漢天下、珠海晶訊等也已實現(xiàn)部分頻段的BAW量產(chǎn)。
LTCC器件方面,順絡(luò)電子、麥捷科技、風(fēng)華高科、嘉興佳利、飛特爾等已實現(xiàn)產(chǎn)品布局。其中,順絡(luò)電子已推出多款LTCC智能手機和基站用濾波器,覆蓋N77、N78、N79等5G主流頻段;麥捷科技實現(xiàn)了LTCC濾波器量產(chǎn)及主流客戶導(dǎo)入。
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IPD濾波器市場,卓勝微采用優(yōu)化設(shè)計的IPD濾波器已滿足Sub-6GHz超高頻段濾波需求,采用差異化IPD濾波器方案的LFEM產(chǎn)品整體性能指標(biāo)已比肩國際先進水平,并已實現(xiàn)規(guī)模出貨。
在PA市場,面對Skyworks、Qorvo和博通各自20%以上的市占率,國內(nèi)PA主要供應(yīng)商唯捷創(chuàng)芯、飛驤科技、昂瑞微、慧智微等依靠晶圓廠代工,都實現(xiàn)了5G PA的量產(chǎn)。這也會是國產(chǎn)射頻芯片率先突破和超車的領(lǐng)域。

圖4、射頻芯片市場及產(chǎn)業(yè)鏈(圖源:中金公司)
5G核心技術(shù)推動5G頻段增多,5G手機射頻前端PA、濾波器、開關(guān)及模組產(chǎn)品的數(shù)量不斷提升,平均單機射頻價值將從4G手機的7-16美元增加到32-38美元。這也成為了5G模組售價居高不下的主要阻礙之一。
另外一方面,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不同場景特點的應(yīng)用,對于網(wǎng)絡(luò)的需求千差萬別。有的要求大帶寬,增強型移動寬帶(eMBB);有的要求大連接,海量連接應(yīng)用(mMTC);還有的要求低時延,超可靠低時延連接(uRLLC)。同一網(wǎng)絡(luò)下同時滿足這些要求代價很大,而5G網(wǎng)絡(luò)切片在一個物理網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)多個資源隔離的邏輯網(wǎng)絡(luò)來滿足需求,技術(shù)上尚需突破。

圖5、5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)
據(jù)通信產(chǎn)業(yè)網(wǎng)統(tǒng)計,無論從全球市場,還是國內(nèi)市場來看,移遠、廣和通和日海三家在5G模組供應(yīng)方面的出貨量均位于前列,5G模組TOP5廠商分別是移遠通信、廣和通、日海、中興通訊、鼎橋。

圖6、5G模組TOP5(圖源:通信產(chǎn)業(yè)網(wǎng))
移遠通信已開發(fā)了5G模組型號已超30余個,包括5G工規(guī)級模組、5G安卓智能模組、5G車規(guī)級模組等,覆蓋Sub-6GHz和毫米波頻段,可滿足不同行業(yè)應(yīng)用對頻段、尺寸、功能的個性化需求;廣和通已發(fā)布FG150、FM650、FG360等在內(nèi)的十余款基于不同芯片平臺(高通驍龍、紫光展銳、聯(lián)發(fā)科)的5G模組,多次入圍國內(nèi)運營商招標(biāo)采購項目;日海通過先后并購模組廠商“龍尚科技”與“芯訊通”,一舉成為全球模組份額前列的廠商。
此外還有中移物聯(lián)OneMO、聯(lián)通數(shù)科、美格智能、愛聯(lián)科技、有方科技、芯翼、高新興、利爾達、華為、海信通信等企業(yè)推出過5G模組,相對4G或其他無線通訊方式的模組廠少了一個數(shù)量級。這也是5G模組售價居高不下的原因之一。華為預(yù)計今年5G模組價格將下探到40美金以下,到2023年降至20美金以下。

圖7、5G模組價格趨勢(圖源:華為)
“十年磨1G”是通信產(chǎn)業(yè)的共識,5G Advanced技術(shù)演進能為6G打好基礎(chǔ),為未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的多樣化應(yīng)用創(chuàng)造新價值。最近全球5G標(biāo)準(zhǔn)的第三個版本——3GPP R17完成第三階段的功能性凍結(jié),即完成系統(tǒng)設(shè)計。R17的完成標(biāo)志著5G技術(shù)演進第一階段的圓滿結(jié)束,R17能讓更多5G系統(tǒng)增強功能逐步走向成熟,將5G持續(xù)擴展至全新工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)終端、應(yīng)用和商用部署。

圖8、5G標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展路線圖(圖源:3GPP)
然而在智能機床、高檔數(shù)控、工業(yè)軟件、工業(yè)機理模型等高端產(chǎn)品和核心技術(shù)方面存在短板和弱項,我國95%的高檔數(shù)控系統(tǒng)、80%的芯片以及幾乎全部的高檔液壓件、密封件和發(fā)動機都依賴進口;工業(yè)企業(yè)內(nèi)各種生產(chǎn)設(shè)備型號繁多,連接協(xié)議等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚不統(tǒng)一,我國工業(yè)制造企業(yè)離數(shù)字化、智能化尚有較大差距。此外,5G在工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)部署架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)配置模式、上行帶寬不足等關(guān)鍵問題尚未解決。我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在底層技術(shù)和工業(yè)軟件等方面仍與發(fā)達國家存在一定差距。我國5G商用2年多來,5G行業(yè)應(yīng)用案例超過1.2萬個,覆蓋鋼鐵、電力、礦山、港口等20多個重要行業(yè)和有關(guān)領(lǐng)域,形成了一大批豐富應(yīng)用場景,成為引領(lǐng)經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展新引擎。
5G芯片和模組僅是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)落地的基本點,我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過萬億,芯片和方案的國產(chǎn)替代未來可期。拍明芯城是快速撮合的元器件交易平臺,過去數(shù)年已積累了物聯(lián)網(wǎng)芯片的優(yōu)勢貨源。我們聚焦服務(wù)元器件長尾客戶群,讓每一家芯片原廠或分銷商的每一款芯片,在Design In、Design Win和流通中更高效,幫助工程師的方案選型、試樣及采購,為電子產(chǎn)業(yè)供需略盡綿薄之力。

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