物联网产业生态可以划分成硬件、网络连接、平台及各领域的应用服务四个主要层次。其中,传感、模组等硬件是实现物联网运载功能的柱石,网络连接是基础,物联网平台是枢纽,而应用服务则是垂直行业拓展价值的出口。伴随5G通信、大数据、云计算、AI等相关技术标准与方案日趋成熟,物联网已经具备全面推广的条件。
比如,5G时代将实现毫秒量级的端到端时延和可达海量的连接数,无限拉近人与人、人与物、物与物之间的距离。过去不敢想象的场景正变为现实。例如,5G车路协同自动驾驶、5G遥控机器人高危作业;5G无人机巡检电网、油气管道;5G增强现实辅助加工等。这也是5G网络三大应用场景eMBB、mMTC和uRLLC中的两个面向物联网和工业级应用领域的成果。
从网络结构上划分,物联网可分为感知层、网络层和应用层。感知层位于物联网三层结构中的最底层,是物联网的数据和物理实体基础。没有感知就没有物联数据的采集,也没有网络上物体的特征数据,感知是物联网的先行技术,也是物联网应用的核心。
目前感知技术的成本正在大幅度降低,相比10年前,传感器价格平均下降了54%,联网处理器价格下降98%,带宽价格下降97%。成本降低使得大规模智能化部署加速发展。平台打破垂直行业信息孤岛,为数据价值挖掘与商业模式变革奠定基础。近年大移云智的快速发展,使数据提取、存储、处理、利用能力大幅提高,各类平台服务正成为物联网海量连接的生态聚合点,为未来推动垂直行业商业模式变革奠定了良好基础。
据悉,2015年全球的物联网设备数的中位数约有100亿个,并预计将于2020年达到300亿个,期间CAGR达到了24%。
预测未来5—10年,物联网会是对中国经济和GDP产生最大影响的一个市场。公开资料显示,我国物联网产业规模已从2009年的1700亿元跃升至2016年超过9300亿元,并预计2020年达到18300亿元,期间CAGR达到了18%。
在火爆的物联网推动下,未来整个传感器行业将迎来较大的发展空间。但在传感器市场全球化、垄断化的今天,中国传感器的前进之路充满着迷茫。以下是编者在物联网火爆下,对我国传感器行业的一些思考。
传感器公司的竞争核心还是产品技术本身,因为传感器就是类似模拟器件,模拟器件跟数字器件的差别很大,数字器件往往是看芯片的规模。而传感器像模拟器件一样,它的核心是性能,往往是性能提高10%,售价有可能提高10%—20%的。
而性能的提升,核心还是在产品设计和生产工艺的研发。
第一,我们希望我们的研发能够使整个产品的技术做到全球的1.5流,用2-3年做到全球一流,对一个初创公司可能不是一个非常现实的目标,因为我们前面的一流的公司都已经做了10年、20年甚至更长时间。在过去10年、20年的产品研发投入迭代远远超过我们现在的投入。对我们来说一个可能的机会是后发优势,因为过去很多研发的试错都已经看到过了,不需要重蹈覆辙。但为什么我们目标不是二流,很简单,越来越多的传感器应用,尤其是物联网有关的传感器应用,二流产品的性能/可靠性是达不到的。
第二,传感器的下一个主要窗口就是物联网。在物联网应用中,中国毫无疑问在全球是拥有应用场景最多的地方。物联网需要很多的定制,本地化的服务,本地化的方案,甚至器件的设计定制,都变得非常关键。作为一个本土企业,在跟外资企业的竞争当中,针对本土化的服务、产品的定制会有更多优势。芯片未来和应用结合越来越深,本地化非常重要,这也是我们的优势。
中国传感器设计和制造企业的发展还是很重要,未来这么重中之重的环节,如果我们受制于人,肯定未来发展是危险的。
半导体这个产业是非常全球化的。无论是中美的摩擦,还是日韩的摩擦,最后都以半导体产业作为胜负手。美国限制华为导致华为相关产品生产受阻;日本的半导体化学品供应商停供,就造成了巨大的半导体企业三星和海力士生产不顺。另外,台积电占了Foundry全球60%的量,在最领先制程,12纳米,7纳米甚至5纳米基本都是只有它能够大量生产。所以这是一个非常全球化的、分工协作的产业。
不受制于人不代表我们自我封闭、关门发展,可能更重要的是如何把我们国家的半导体产业,跟全球其他地区的半导体更加紧密地合作在一起,变成缺一不可的一环。
我们整个国内传感器在全球的排位里面跟其他半导体公司的产品相比,排位是比较落后的。今天去看全球前30家传感器公司,中国只有2家,而这两家也不是完全传统的做传感器芯片的公司,它更多是在传感器的封装和应用,国内传感器过去主要是从军工研究所开始比较多,产品主要针对军工或者部分工业,现在有些也逐步走向无人驾驶,但基本上还是处于一个多品种、量小、高单价的市场。虽然近几年,我们国内传感器公司在一些消费类市场有了长足的发展,但中国传感器走向世界的路还是蛮长的。
国内的公司受到规模、研发能力、市场品牌等限制,基本上只能做单个的。但是欧美大的公司,都是采用向客户提供一整套的方案的策略。
传感器技术路线实际上就是很宽泛的问题,它是非摩尔定律上面的,即超越摩尔定律。实际上传感器有很多不同的办法实现,比如我们讲的陀螺,有人用的是光纤陀螺,也有用石英的,用半导体方法做我们叫MEMS。所以对传感器来讲每个产品它有自己的发展路线,且在不同应用领域有不同的发展路线。
如果以物联网作为主要的方向,下一代传感器有几个关键的方向:
传感器只是挖掘了一个数据出来,如果能够在端口就有很快的处理及传输,例如边缘计算,在惯导传感器里面就放入ARM来做一个本地化的计算。另外,为达到物联网的应用需求,传感器封装的技术会从只是传统的把传感器封装出来发展到更加侧重把不同功能的器件封装在一起。如同我们现在尝试的把传感器、MCU、memory、蓝牙等通讯的芯片封装在一起。当然规模再大以后,不同大的芯片通过封装组合在一起,那也是个更远的业态。
各大传感器设计公司路线差异会蛮大的,比如麦克风产品国内做的比较多,有的是朝一个低成本的方向走,还有的朝高性能的方向走,它们是完全不一样的产品路线。有的是组合不同应用放在一起,比如京东方,它希望以屏为端口,切入到像物联网的市场。它这个屏的载体就不只是屏了,它里面要放很多别的器件才能变成真正的载体,应用到物联网。
最后,中国半导体发展的关键,在于不能自我封闭、关门发展。
对中国半导体发展,特别是在现在这样大的环境下,我们不要自我封闭,不要关着门发展。这个行业是个非常国际化的产业,而且产业链非常长。从刚才讲的原材料开始,如很多化学品,一直到终端市场,整个产业链非常长。
材料方面,日本、欧洲这些地方可能发展比较早;设备方面欧洲、美国、日本、韩国比较领先;制造方面,现在台湾整个芯片制造跟封装的能力,产能跟技术是最好的;应用市场方面,毫无疑问中国处于非常好的位置。
因此,如何把我们的优势,与各个地方、各个环节发展的优势结合在一起,走出一条我们中国自己半导体的发展之路,这才是比较关键的。而在这个过程中,最重要的一点是,不能自我封闭、关门发展。