NB-IoT市場已經進入紅海,誰會是芯片的“頭号”赢家?
來源:海曼科技  發布時間:2019-05-24  點擊量:

NB-IoT從2015年9月3GPP在RAN全會達成一緻以後,得到全球大多數的運營商、通訊設備廠商、芯片廠商、終端廠商的支持和響應,這标志着世界範圍的物聯網通信标準已經産生,并将為整個産業鍊帶來巨大商機。

為了配合産業轉型升級,引爆新的經濟增長點,運營商以NB-IoT物聯網為突破口,開啟一次次大規模的NB-IoT模塊招标來加速NB-IoT應用和産業發展。結果,催生了一場場模塊廠商的價格血拼,2年間,模塊價格從70元人民币殺到20元,NB-IoT芯片價格從5個美金殺到2個美金以下,真是出師未捷身先死。

據市場獲悉,2017年華為海思推出Boudica120國内第一顆NB-IoT芯片至今,累積出貨2000萬顆,而其他國内NB-IoT芯片廠家總出貨量不超過1000萬顆。

現實,遠遠低于預期。

什麼原因阻礙NB-IoT市場爆發?

據GSMA最新發布數據,2018年全球蜂窩物聯網連接數大部分來自現有的2G/3G/4G,物聯網連接總數達7.6億個,NB-IoT物聯網連接數不到10%;但随着時間的發展,NB-IoT/eMTC預計會在2025年逐漸成為主流連接方式,NB-IoT/eMTC物聯網連接數将達18億個。得益于中國政府的大力推進,預估中國市場約占全球市場的40%。

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全球蜂窩物聯網連接數(單位:百萬;來源:GSMA,物聯網智庫制圖)

一項技術标準從确立到成熟需要一個過程,而從成熟的技術标準轉變為産業标準需要得到産業鍊上下遊企業的共識和配合。沒有人知道NB-IoT市場在2018到2025的這7年間哪一年會爆發,但相關分析指出,阻礙或者延後NB-IoT市場爆發的主要原因有四個方面:

1.NB-IoT網絡覆蓋有限

2017年工信部要求電信企業加大NB-IoT網絡建設部署力度,到2017年底實現40萬個NB-IoT基站部署,到2020年實現150萬個基站部署。目前三家運營商已部署NB-IoT基站數近百萬。其中,中國電信已建成全球最大的NB-IoT網絡,NB-IoT基站數超過40萬個,但相對2G/3G/4G網絡,覆蓋面還是非常有限,影響用戶體驗。

2.NB-IoT信息安全風險

物聯網會讓我們的生活變得便利和美好,但信息安全是提前。NB-IoT的發展讓應用更加智能化的同時,也帶來了信息安全風險,必須重視物聯網中應用層到各端點的安全體系建立。NB-IoT信息安全體系的建立,需要整個生态系統中的所有參與者從網絡設備、終端數據采集模塊、數據傳輸和系統方案來一起解決和建立。NB-IoT信息安全體系的建立也需要時間和過程。

3.NB-IoT功耗還不理想

NB-IoT的主要優勢之一是低功耗。當前的物聯網産品上,大家普遍還是用2G模塊,NB-IoT的功耗比2G略好一點,但在中等頻率和高頻率實時使用中并沒有絕對優勢,兩者功耗沒有明顯差别,NB-IoT深度待機(PSM模式)的功耗和2G掉電模式差不多。同一主芯片平台,NB-IoT模塊比2G模塊要貴5元人民币左右,用戶替換積極性不高。以目前NB-IoT模塊的功耗,電池待機時間根本無法支持長達10年,因此很多新的應用也起不來。

4.NB-IoT商用無人得利

即使運營商開啟高頻服務功能,每年NB-IoT資費可以提升到35-40元,雖然提升了物聯網業務的ARPU值(每用戶平均收入),但對于運營商的直接收入貢獻還是非常有限的。假設以三大運營商共10億連接數計算,最理想的資費情況下,40元/年ARPU值對應400億元收入,相比現在三大運營商2018年14000億元收入體量,NB-IoT資費收益依然不值一提。

NB-IoT單模模塊報價已經低于20元,成本擺在那裡,對于模塊企業來說已經無利可圖,隻好倒逼芯片廠商和元器件廠商。由于消費終端使用者買單的意願并不強,NB-IoT需求的價格彈性很小,價格大幅下降,需求沒有大幅增加,沒有實現規模經濟效益,整個産業鍊上無人得利,進一步影響NB-IoT市場推廣。

NB-IoT應用的市場機會在哪裡?

NB-IoT以其低功耗、容量大、高度可靠的數據傳輸、能夠穿透建築材料以及标準統一的無線網絡讓市場一緻看好。同時,NB-IoT技術可以消除中間的數據收集器,按照固定的時間間隔直接傳輸數據,提高便利性和降低成本。

NB-IoT将廣泛應用于智能抄表、消防系統、智能停車、車輛跟蹤、物流監控、智慧農林牧漁業以及智能穿戴、智慧家庭、智慧社區、智慧城市等應用領域。下面是市場接受度最高的三個NB-IoT應用:

煙感器

煙感器是目前NB-IoT應用最匹配和應用最多的産品。

消防對樓宇的煙感器安裝有要求,分布密集,導緻走線難度高且成本大,NB-IoT能幫助解決這個問題。
NB-IoT支持海量連接,傳感器實時檢測煙霧,一旦煙霧濃度超标就會通過NB-IoT直接發送信息到後台。
NB-IoT低功耗,待機時間長,可降低安裝和維護成本;另外信号穿透力強,可覆蓋樓宇偏僻角落。

水氣表

GPRS智能抄表解決了傳統機械式水氣表人工抄表的問題,NB-IoT又解決了GPRS智能抄表的弊端。

GPRS通訊基站用戶容量比較小,功耗高,信号差,NB-IoT解決了這個問題。
在業務方面,水氣表上報數據最多一天上報一次,有的甚至一個月上報一次,因此NB-IoT的工作模式非常适合這種業務模式。
NB-IoT抄表在功能上繼承了GPRS功能的同時,比起2G/3G/4G有了50-100倍的接入數。這對于裝表量比較密集的小區無疑是一個更好的選擇。

智能鎖

智能鎖作為智能家居的入口産品,未來會成為每家每戶必配的智能安防産品。

NB-IoT通過DRX(非連續接收)省電技術減少不必要的信令,并在PSM狀态時不接受尋呼信息來達到省電目的,這樣可以保障電池5年以上的使用壽命。

采用NB-IoT方案,無需網關或路由,智能鎖終端僅需一跳直連運營商的基站,從而使聯網智能鎖在網絡穩定性及安全性上更加有保障。

NB-IoT信号穿牆性遠遠超過現有網絡,即便是傳統網絡信号不好的地方,NB-IoT網絡可以高度可靠地通過數據傳輸實現“随即密碼”。

NB-IoT模塊的芯片廠商有哪些?

NB-IoT模塊的芯片廠商有NB-IoT芯片和NB-IoT射頻前端芯片。

NB-IoT芯片廠商:

國内廠商:華為海思、紫光展銳(RDA)、台灣聯發科、中興微電子、上海移芯、創新維度、芯翼信息、松果電子、智聯安、ASR、彙頂科技

國外廠商:高通、三星、Altair、思寬、Nordic、GCT、Riot Micro、CEVA

國内市場已經大批量出貨的NB-IoT芯片廠商是華為海思、紫光展銳(RDA)、台灣聯發科。ASR和彙頂科技兩家公司的實力都很強,産品還在研發中。簡約納公司之前市場宣傳力度還挺大,最後卻放棄了。

國外NB-IoT市場目前主要采用高通平台,預計在未來,即使是國外,NB-IoT這一塊市場一定會是中國芯片的天下。

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信息來源:物聯網智庫

NB-IoT射頻前端芯片廠商:

國内廠商:紫光展銳(RDA)、漢天下、慧智微、飛骧科技、三伍微

國外廠商:Skyworks,Qorvo

SKY和Qorvo最終會放棄中國NB-IoT市場,跟國内射頻前端芯片相比,性能差不多,價格完全沒有優勢。在國内NB-IoT模塊市場,看到的射頻前端芯片基本上都是國内品牌,紫光展銳(RDA)是主力供應商,但詫異的是竟然看不到Vanchip和Airoha的身影,而這兩家是國内最大的射頻前端芯片公司。所以,可能的原因是要麼Vanchip和Airoha都看不上NB-IoT市場,要麼在等待時機進入NB-IoT市場。

NB-IoT的特點是低功耗,低電壓應用是趨勢,射頻前端芯片的主流工作電壓是2V左右。慧智微的技術優勢是深度熟悉SOI工藝,利用SOI射頻特性和低電壓特點,開發出有競争力的NB-IoT射頻前端芯片。漢天下也剛剛發布HS8018-31 CMOS PA,應用于低電壓模式。

三伍微的射頻開關已經進入了物聯網智能家居市場,主打産品是2.4G/5.8G WIFI FEM,會不會繼續進入NB-IoT PA市場,需要拭目以待。

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誰會是NB-IoT芯片的最後赢家

業内人士認為,2016年是NB-IoT商用元年。如同過去十幾年移動互聯網渴望4G時代的到來一樣,如今的物聯網也無比渴望着一個深度覆蓋強大的NB-IoT蜂窩物聯網基礎網。對未來越看好,如果NB-IoT市場導入期越長,那麼參與到這個市場的芯片廠商就會越多。目前,NB-IoT市場仍然處在導入期,國内芯片廠商都想抓住這個市場機會,成為NB-IoT市場的最後赢家。

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芯片行業一般都認為最早切入市場很重要,但事實上誰最早達到經濟規模才是最重要。經濟規模是從現有生産技術條件出發,會有一個最優的生産規模,最優生産規模就是成本最低、盈利最大的生産規模。在國内NB-IoT市場,哪個芯片廠商最早達到經濟規模,那麼這個芯片廠商就将成為NB-IoT市場的最後赢家。

為了進一步論證這個結論,可以從下面四個方面來分析:

1.NB-IoT模塊的未來主流還是單模

目前市場上有出現NB-IoT雙模(NB-IoT+GSM或者NB-IoT+eMTC),還有提出NB-IoT三模(NB-IoT+GSM+eMTC)。據行業分析,未來物聯網發展的主流還是NB-IoT單模,約占物聯網市場的60%;NB-IoT+eMTC雙模可能會有一些少量細分市場應用。至于NB-IoT+GSM雙模和NB-IoT+GSM+eMTC三模,以個人的判斷,隻會是一個過渡産品,不會有前景。

NB-IoT單模也分單頻方案和多頻方案,NB-IoT芯片是一樣,但對應的射頻前端芯片不同。從目前應用端的情況來看,單頻方案的NB-IoT單模模塊需求量和多頻方案差不多,具體取決于運營商和NB-IoT模塊終端應用。多頻單模方案比單頻方案成本上差1元人民币左右,但可以應對不同運營商,靈活度大;單頻方案隻能對應單一運營商。

2.NB-IoT應用支持海量連接,規模産生效益

NB-IoT具有10萬用戶/小區的海量連接特性,由于低頻次、小數據包的傳輸應用場景,NB-IoT技術得到了優化。與2G 上行200KHz以及4G 180KHz的PRB(物理資源塊)帶寬相比,窄帶技術NB-IoT上行載波帶寬僅為3.75/15KHz,等效功率大大提高,信道容量提升50-100倍。NB-IoT減小了空口信令開銷,提升了頻譜使用效率;基站采用獨立的準入擁塞控制,以及終端的上下行信息存儲,提高了信息傳輸的穩定性和可靠性。

NB-IoT物聯網颠覆價值鍊和生态鍊,産業價值從連接層上移到平台層和應用層。目前NB-IoT市場的推動由運營商主導,有了規模才會有效益。2018年,中國移動終端公司發布了500萬片NB-IoT單模模塊采購招标;中國聯通NB-IoT通信模塊采購規模量為300萬片;中國電信采取區域招标,其中江蘇電信采購規模預計約為200萬片基于海思芯片的NB-IoT模組。

3.NB-IoT模塊的差異性不大,拼的是價格

據市場統計,國内常見的NB-IoT模塊廠商有20多家:廈門骐俊、上海移遠、有方科技、廣和通、高新興、吳通控股、中興物聯、上海移柯、中移物聯網、美格智能、大唐移動、芯訊通、龍尚科技、新華三、利爾達、上海寬翼、智慧海派、偉文、u-blox、Sierra Wireless、金雅拓、泰力特、愛聯科技、小瑞科技、上海慶科等。各家的NB-IoT模塊的差異性并不大,基本上都是标準品,90%以上是單模,至于是支持單頻還是多頻,取決于模塊廠商如何來對應運營商。

當NB-IoT模塊成為标準品後,在性能技術指标差異不大的情況下,拼的是模塊價格,尤其是運營商招标,比拼的更是價格。性能指标的差異不是模塊廠商主要決定的,而是NB-IoT芯片廠商決定,隻要芯片廠商的性能技術指标差不多,模塊廠家的性能技術指标就不會差到哪裡去。

4.NB-IoT芯片的技術差異小,關鍵是功耗和成本

NB-IoT低速率、低功耗、窄帶寬帶來的是低成本。速率低就不需要大緩存、小緩存就可以支持芯片運行,對DSP的數據處理能力要求也降低;NB-IoT比LTE提升20dB增益,相當于發射功率提升了100倍,因此對芯片RF設計要求相對也就低;因為窄帶寬,不需要引入複雜的均衡算法,這些因素可以讓NB-IoT芯片做得更小。NB-IoT對技術的要求并不高,遠低于4G/5G芯片,NB-IoT芯片的主要競争點是功耗和成本,這給中國芯片廠商提供了很好的機會,隻要技術不是不斷地疊代升級,而是聚焦在一兩個點上,那麼這是中國芯片廠商的擅長之處,NB-IoT芯片市場将是中國芯片廠商的市場。

技術門檻不算太高,技術差異小,NB-IoT市場導入期很長,帶來的是更多國内芯片廠商的充分競争。NB-IoT芯片國内廠商已經有10多家,射頻前端芯片廠商也有5家,各家芯片之間沒有什麼差異性,從主流的NB-IoT單模模塊來看,很難找出差異化的芯片技術創新機會點,模塊上的外圍器件很少,芯片系統應用創新空間也非常有限。那麼,同質化的芯片競争隻會導緻價格競争,價格競争基于成本,芯片成本基于設計技術和晶圓工藝,以及供應鍊;NB-IoT芯片在設計技術和晶圓工藝上拉不開成本差距,而效益大于成本原則又是企業經濟活動應當遵循的原則,所以,隻有最早達到經濟規模的2-3家NB-IoT芯片廠商才能成為最後的赢家。

這裡提一下芯翼信息科技,首家推出集成CMOS PA的NB-IoT芯片廠商。這個創新屬于技術能力創新,這個點子很多廠商都能想到,但是在技術上有能力去實現的廠商應該很少。紫光展銳(RDA)和聯發科(MTK)有自己的射頻前端芯片研發團隊,推出的NB-IoT芯片都沒有集成PA,說明有一定的技術難度。集成CMOS PA将幫助降低NB-IoT模塊的成本和功耗,而這兩點是所有NB-IoT芯片廠商的追求,一旦這條路走通,射頻前端芯片将失去市場機會。

結束語

NB-IoT市場,藍海還未開啟就已經進入紅海,市場導入期過長和産品同質化導緻了這個結果。不管是什麼海,中國NB-IoT芯片和模塊都将主導全球市場。内有紅海,外有競争,中國廠商要放眼世界,國内的競争是讓自己變得強大而不是消耗自身元氣,否則無力再與國外廠商競争。

紅海是經濟學上的完全競争市場,完全競争市場的生産者和消費者都是市場價格接受者,所以NB-IoT芯片廠商和模塊廠商不得不彼此依靠,都采取低價策略去達到規模經濟效益,從而取勝市場,最終形成NB-IoT寡頭壟斷市場。

當一個趨勢被大多數人都發現的時候,這個趨勢也就成了大衆潮流,參與到這個潮流中的企業也就越多。結果,要麼出衆,要麼出局,沒有中間選項。

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