模组芯片化、芯片场景化，在物联网领域掀起新的风暴

在《全球蜂窝物联网模组数据一览》一文中分析了新鲜出炉的模组出货量数据，其中透露了很多信号。

• 首先，蜂窝物联网模组市场的马太效应愈发明显。

市场结构已经相对集中，排名前6的模组厂商基本上占据全球市场份额超过60%。

• 其次，中国模组企业在全球排名中极为亮眼，成为引领者。

就出货量来看，3家中国厂商：移远通信、广和通和日海智能，一直位于第一阵营，具备绝对优势。尤其是移远通信，稳居首位。

• 第三，蜂窝物联网模组企业发生多起资本运作案例，造成市场版图逐步“分叉”。

移远通信在A股成功IPO之后一路沿着通用模组的康庄大道高歌猛进。广和通则通过参股公司收购加拿大厂商Sierra Wireless全球车载前装模组资产，深耕垂直行业。

虽然同处物联网模组这个环节，但通用模组和行业模组有所不同，一个追求规模效应，一个积累行业理解，企业之间的发展方向已有差异。

与此同时，蜂窝物联网模组领域的新生力量暗流涌动，发力的方式有两种：模组芯片化，以及，芯片场景化和模组化。

你肯定发现了，本文的关键词是“模组”。

模组，是整个物联网产业中，成熟度较高的一个环节。

随着物联网的不断发展，越来越多的“哑设备”被联接上网，产生了大量的结构化数据。基于这些数据，大数据分析和人工智能才有了用武之地——这个过程中，模组企业们身先士卒、功不可没。

可以说，模组企业是物联网发展中的前哨和缩影。

• 那么初现马太效应的模组领域，是否会沿着强者恒强的“剧本”发展？

• 初创企业是否还有入局机会，应该如何着手？

• 物联网平台和应用企业是否可以从模组企业那里“抄作业”？

这些都是值得思考的问题，因此本文我将尝试做些分析。

物联网的发展有自己的节奏，数据联网是重要的起始步骤。

从2009年开始，各种物联网无线通信企业纷纷涌现，小无线率先迎来发展热潮。2012年前后，Wi-Fi企业蓬勃发展。2015年之后，围绕低功耗广域网，各种初创企业踏上征程。

随后，围绕通信技术进行布局的企业逐步成熟，迈入上市发展的新阶段。

2017年4月，物联网无线模组企业广和通在深圳证券交易所创业板首次公开募股。

2019年7月，在前文所述的移远通信A股上市之外，专注于蓝牙、WiFi芯片与模组，以及相关解决方案开发的乐鑫科技登陆科创板。

除此之外，还有更多企业相继公布上市计划。

同时，一个标志性的事件是——全球物联网连接数已完成对非物联网连接数的“超车”。

从市场占有率来看，强者正在更强。这是否意味着到2021年底，还没有IPO的公司就已经错失在模组领域的生存机会了呢？

未必。

物联网中的多个环节还没有到定型的时点。

企业的发展往往伴随着产业的成熟。物联网从蓄力期进入增长期，碎片化市场中逐步出现了块状的新机遇。

其中极为典型的是由NB-IoT窄带物联网创造的产业新版图。

从连接数来看，从正式商用的2017年下半年开始算起，NB-IoT在国内实现1亿连接的小目标，只花了3年不到的时间。

从出货量来看，2020年国内NB-IoT模组出货已经超过6000万片的规模，并且保持着积极的增长态势。

从应用层来看，行业已经开拓了智能表计、智能追踪、智慧烟感、智慧路灯、智慧停车、智能门锁、智慧大气监测等数十种应用场景，形成了4个千万级、7个百万级、N个新兴潜力行业的规模格局。

智能水表、燃气表、消防烟感、电动自行车，这4个行业是千万连接所在，也是机遇所在。

1.作为序章，行业标准的作用不容小觑。

2019年4月，水表行业团体标准《NB-IoT水表自动抄表系统的现场安装、验收与使用技术规范》起草工作组会议成功召开。

2019年10月，国标委正式下达《物联网面向智能燃气表应用的物联网系统总体要求》国家标准制修订计划。

大到网络连接协议、数据兼容性、安全性，小到引脚尺寸、售后服务，很多问题和需求逐步标准化，更进一步加速了连接数上规模。从0到1、从1到10、从10到100…在水表、燃气等领域，我们观察到了物联网的阶跃式发展。

这些行业标准的意义在于，它们让碎片化的千万连接设备，转化成了一体化的块状市场，可以被视作一个整体化的市场来对待。

2.作为延伸，创新性的商业模式有了根基。

基于千万量级的市场，很多商业模式变得可行。

大家普遍认为，500万片是模组领域判断一个行业是否值得进入的分水岭。有了500万片的基数，为行业定制专属方案，拉通垂直产业，就投资回报来说才是值得的。

无论是模组芯片化企业，还是芯片场景化企业，都是生存于块状市场的“新物种”。

同向为“竞”，相向为“争”。

基于管理学的定义，竞和争是不一样的。

同向为“竞”，是指共同做大市场蛋糕，都在争取更多的一个增量。

我们都在往前跑，你追我赶，牟足了劲追求增量，到处寻找机会。从而带动了市场的整体性快速上升，创造了一个又一个的繁荣。

相向为“争”，是指基于现有市场存量，争取自己切分最大的一块。

在一个规模触顶的市场中，大家看重分配，争夺有限的资源。

处于增长期的物联网产业，增长与分配相比，增长是主基调。模组芯片化和芯片场景化，虽然起点不同，却是同向奔跑，打开新的增长局面。

• 模组芯片化，由模组企业出发，在物联网通信芯片和模组的尺寸、价格都做到极致时，更进一步将模组芯片化，围绕垂直行业做高集成化的解决方案，更易找准和满足用户的核心需求。

其中的代表性公司包括吾爱易达、联通数科、致远电子、杭州为峰、汉枫电子等。

他们善于利用模组厂商的客制化能力，由行业用户需求入手，为其提供个性化的系统集成，配合行业软件、AI应用支撑等，把行业发展的主动权交还给最终用户。

例如，吾爱易达推出的两款芯片化超小体积的NB-IoT SiP：SNS521S和SNS521H。SNS521S是一款超小体积的高性能超低功耗芯片级NB-IoT通信模组，仅为一般NB-IoT模组体积的25%。SNS521H为一款燃气行业专用芯片级解决方案。

联通数科则推出了自主设计的雁飞Cat.1模组产品。该产品具备三大优势：性能优、业务全、成本低，是目前业内唯一支持LTE Cat.1 bis R13并且与主流Cat.4模块软硬件兼容的产品。

此前，长于Wi-Fi通讯的汉枫电子推出了HF-SiP 120，这款产品尝试做到零外围，就连3.3V电源滤波的电容都集成在内，无缝兼容汉枫已有产品的软件和SDK。汉枫电子的下一步计划是在SiP集成智能语音识别功能和音频等更为丰富的功能，以满足各个领域的要求。

• 芯片场景化，由芯片企业出发，充分考虑特定行业个性化的应用需求，推进整个产品解决方案在成本方面的显著下降，加速垂直行业的规模化应用。

其中的代表性公司包括芯翼信息、Nordic、ASR、乐鑫科技、瑞萨电子等。

随着市场规模不断扩大，来自垂直行业的差异化需求又推动芯片产品不断迭代，倒逼物联网技术持续演进，形成正向反馈。

例如，芯翼信息计划于2021年下半年量产一款名为XY2100，专为智能表计行业设计的NB-IoT SoC。它将首次集成工业级低功耗MCU，为缺芯环境下的用户提供更多选择。在原有产品的基础上，XY2100的集成度和功耗进一步优化，成本可减少20%，功耗降低40%。

NB-IoT方案系统级芯片的出现，将大幅减小终端产品的尺寸，精简BOM，降低终端产品的加工复杂度，提高生产效率，同时芯片级工艺使终端产品的质量和稳定性更有保障。

Nordic则发布了利用SiP技术实现，外形尺寸仅为10x16x1 mm的nRF9160器件，它具有迄今为止蜂窝物联网模块行业中极小的外形尺寸，相比竞争产品的所占面积减少3倍、厚度减少2倍，总体封装体积减少5倍。

ASR发布了LoRa系统芯片ASR6505，这是继ASR在2018年推出LoRa系统芯片ASR6501/ 6502后，ASR推出的第三款LoRa系统芯片，至此，ASR LoRa系列产品已能够支持几乎全部行业应用及产品解决方案。

乐鑫推出的ESP32进化版ESP32-PICO-D4，是一款SiP封装的模块，尺寸只有7x7x0.94 mm，可以给用户节省不少PCB空间，特别适用于任何空间有限或电池供电的应用，如可穿戴电子产品、医疗设备、传感器和其他物联网产品。

模组芯片化、芯片场景化，正在改变的是产业链格局。

这些新型企业基于芯片的开发能力，以及对于行业的深度理解和多样化服务，前向整合上游通信、计算、电源等能力，配合行业软件和AI应用支撑，后向满足下游行业的个性化需求。

他们在现在产业链中找到了创新空间，更好的发挥了“承上启下”的衔接作用，提供解决方案、技术服务、商务支撑等综合能力。

模组芯片化、芯片场景化都涉及到系统集成技术的采用，而系统集成主要有三大技术：芯片集成（SoC）、封装集成（SiP）和板级集成（SoB）。

• SoC（System on Chip，系统级芯片）是将多种功能集成在同一芯片上。其优点显而易见，它具有比较高的集成度，较好的性能、较低的功耗和传输成本；缺点是有较高的技术门槛，开发周期会比较长，一般需要50~60周。

• SiP（System in package，系统级封装）是将多种功能芯片，包括处理器、存储器等功能芯片集成在一个封装内，从而实现一个基本完整的功能。优势是可以异构集成，开发周期24~29周。

• SoB（System on Board，板上系统）则是基于基板方式的封装。开发周期一般是12到15周。生命周期24~29周。

一般来说，对生命周期相对较长的产品来说，SoC可以作为产品的核心。

如果是开发时间快、生命周期短、面积小、灵活性高的产品，则比较倾向于使用SiP或者SoB。

随着物联网时代来临，全球终端电子产品渐渐走向多功能整合及低功耗设计，因而使得可将多颗裸晶整合在单一封装中的SiP技术日益受到关注。

简单的说，SiP模组是一个功能齐全的全系统或子系统，它将一个或多个IC芯片及被动元件整合在一个封装中，从而实现一个基本完整的功能。SiP体积小、模块化设计、具有高性能表现、适用于多领域应用，还能让企业做出差异化的优势。

SiP是对传统封测和系统组装的异质整合，它的技术优势在系统复杂度提高时尤为明显，其特点可以总结为以下7点：

1. 尺寸小：在相同的功能上，SiP模组将多种芯片集成在一起，相对独立封装的IC更能节省PCB的空间。

2. 时间快：SiP模组本身是一个系统或子系统，用在更大的系统中，调试阶段能更快的完成预测及预审。

3. 成本低：SiP模组价格虽比单个零件昂贵，然而PCB空间缩小，低故障率、低测试成本及简化系统设计，使总体成本减少。

4. 高生产效率：通过SiP里整合分离被动元件，降低不良率，从而提高整体产品的成品率。模组采用高阶的IC封装工艺，减少系统故障率。

5. 简化系统设计：SiP将复杂的电路融入模组中，降低PCB电路设计的复杂性。SiP模组提供快速更换功能，让系统设计人员轻易加入所需功能。

6. 简化系统测试：SiP模组出货前已经过测试，减少整机系统测试时间。

7. 简化物流管理：SiP模组能够减少仓库备料的项目及数量，简化生产的步骤。

可以看到，与在印刷电路板上进行系统集成相比，SiP能最大限度地优化系统性能、避免重复封装、缩短开发周期、降低成本、提高集成度。与SoC相比，SiP还具有灵活度高、集成度高、设计周期短、开发成本低、容易进入等特点。

SiP封装技术的众多优势使其不仅可以广泛的应用于工业应用领域，而且在包括智能手机、智能手表、智能手环、智能眼镜在内的物联网消费领域也有非常广阔的市场。

在消费领域，苹果AirPods新增降噪功能，继Apple Watch以后，也采用SiP技术。TWS耳机是极为典型的SiP应用场景，日月光的SiP封装解决方案，以DockSiP（船坞型）和MicroSiP（微型）为主, 运用封装工艺优势提升TWS耳机空间利用率。华为、小米、OPPO、Vivo、三星等相继发布5G手机，5G手机的销量超预期，毫米波5G手机将增加对SiP的需求。

对于物联网下游的行业用户而言，SiP技术有可能助推一个新的时代的到来。因为SiP技术减少了芯片的重复封装，降低了布局与排线难度，也进一步缩短了物联网产品的研发周期，有助于行业用户研发的产品更快实现商业化落地。

划个重点。

第一，物联网从蓄力期进入增长期，碎片化市场中逐步出现了块状的新机遇。

第二，智能水表、燃气表、消防烟感、电动自行车，这4个行业是千万连接所在，也是机遇所在。

第三，无论是模组芯片化企业，还是芯片场景化企业，都是生存于块状市场的“新物种”。

雨果说，未来将属于两种人：思想的人和劳动的人。实际上，这两种人是一种人，因为思想也是劳动。

参考资料：

“模组芯片化”会是投向物联网行业的重磅炸弹吗？来源：物联网智库

新人必读！五分钟搞懂SiP技术！作者：tiger，长芯半导体CEO，来源：知乎

【行业趋势】无线SiP模块推动物联网革命，来源：Silicon Labs

一文看懂SiP技术：华为/苹果/三星/小米纷纷入局的黑科技，作者：蒯剑、马天翼，来源：EDN电子技术设计

物联网Wi-Fi，SIP 时代即将来临，来源：物联网智库

SiP封装在5G和IoT时代面临的挑战，来源：电子发烧友观察

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