蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術主力：Cat.1芯片正加速落地，未來5年規(guī)模化推動市場化

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/莫婷婷）Counterpoint Research數(shù)據(jù)顯示，預計到2030年全球蜂窩物聯(lián)網(wǎng)模塊的出貨量將超過12億個，復合年增長率達到12%。細分來看，不同制式蜂窩物聯(lián)網(wǎng)模組，在蜂窩物聯(lián)網(wǎng)全面過渡到5G時代之前，NB-IoT和4G Cat.1bis依舊是熱點，并且會在未來四年的時間里占據(jù)市場主流地位。

近幾年，Cat.1技術持續(xù)革新，生態(tài)鏈也不斷成熟。移動物聯(lián)網(wǎng)技術標準和產(chǎn)業(yè)格局不斷演進，Cat.1芯片及模組憑借集成度更高、硬件架構簡單等優(yōu)勢成為新晉“網(wǎng)紅”。

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圖源：Counterpoint Research

發(fā)展至今，Cat.1作為主流的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術，出現(xiàn)了哪些性能變化，未來又會迎來哪些迭代呢？業(yè)內曾傳出Cat.1即將代替NB-IoT的聲音，雙方的“愛恨情仇”未來會如何發(fā)展？面對碎片化的物聯(lián)網(wǎng)市場，芯片廠商配合市場需求推出了哪些創(chuàng)新產(chǎn)品？


5G到來之前，Cat.1依舊是蜂窩物聯(lián)網(wǎng)主力軍
當下，Cat.1產(chǎn)業(yè)鏈逐漸成熟，國內Cat.1芯片主要玩家有高通、紫光展銳、翱捷科技等老牌廠商，也有初創(chuàng)公司，移芯通信和芯翼信息科技、睿普康等。老牌廠商憑借自身優(yōu)勢發(fā)布多款產(chǎn)品，并且快速起量。截至2021年第四季度，翱捷科技Cat.1產(chǎn)品累計芯片全球出貨量已超1億顆。在Counterpoin的統(tǒng)計中，翱捷科技已經(jīng)進入2022年一季度全球蜂窩物聯(lián)網(wǎng)模塊芯片組出貨量前三，芯翼信息科技也進入前八，可見國內老牌廠商與初創(chuàng)公司在全球蜂窩物聯(lián)網(wǎng)市場的競爭力都在不斷提升。

4G cat.1芯片作為通用的通信連接芯片，可以應用于大部分中高速物聯(lián)網(wǎng)智能終端中，廣闊的市場空間吸引了多家通信芯片廠商的布局，例如睿普康在2019年正式進入蜂窩物聯(lián)網(wǎng)領域，其4G cat.1在2022年上半年量產(chǎn)，預計今年年底出貨形成銷售。睿普康CEO吳齊發(fā)在接受電子發(fā)燒友網(wǎng)采訪時表示，在同樣的工藝制程下，睿普康的4G cat.1芯片面積和成本上有優(yōu)勢，芯片面積小就可以降低通信模組的面積，集成于更小的終端產(chǎn)品中。

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睿普康公司創(chuàng)始人、CEO吳齊發(fā)

正如Counterpoint 所預測的，在5G還未真正到來之前，Cat.1在未來很長一段時間內都會是蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的主力。那么，Cat.1技術是基于哪些因素帶來的需求呢？

對于Cat.1芯片市場的快速發(fā)展，吳齊發(fā)提到了三大方面的原因：一是物聯(lián)網(wǎng)市場爆發(fā)；二是Cat.1技術能夠滿足車聯(lián)網(wǎng)等中高速物聯(lián)網(wǎng)通信連接需求，芯片成本也降低到市場能接受的程度，而且Cat.1無縫接入最完善的4G 網(wǎng)絡，無需運營商升級網(wǎng)絡；三是隨著2G/3G退網(wǎng)，原來使用2G/3G接入技術的終端市場，會由Cat.1取代。吳齊發(fā)預判在未來3-5年，Cat.1芯片市場會繼續(xù)維持高增長趨勢。

位于上游的芯片公司，深切地感受到市場變化帶來的影響。芯翼信息科技產(chǎn)品總監(jiān)陳峰對電子發(fā)燒友網(wǎng)表示，今年的Cat.1芯片的市場經(jīng)歷了比較大的波動，其中有供應鏈的原因，也有一部分人為因素。在缺貨嚴重的時候，需求會被放大，回歸過程中如果遭遇經(jīng)濟波動，就會出現(xiàn)一些問題。但放長一點時間來看，陳峰同樣樂觀地預判10年內蜂窩物聯(lián)網(wǎng)仍然處于一個高速發(fā)展時期，遠沒到瓶頸區(qū)。

廣闊的下游應用領域是Cat.1快速發(fā)展的原因之一。在Counterpoint的統(tǒng)計中，今年Q1蜂窩物聯(lián)網(wǎng)應用排名前五的依次是智能電表、POS機、智能工業(yè)、智能汽車、汽車導航，合計占據(jù)53.2%的市場份額。其中，智能電表、POS機、智能汽車等多個中速率場景都可以用上Cat.1技術。性能以及成本的下降，讓Cat.1技術成為無處不在的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術。

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2022年Q1全球蜂窩物聯(lián)網(wǎng)應用排名
圖源：Counterpoint Research

在Cat.1高速發(fā)展之時，業(yè)內曾傳Cat.1技術會取代NB-IoT技術的說法。時至今日，人們對這兩個技術也有了更加清晰且客觀的認識。

陳峰認為，NB-IoT和Cat.1是低速物聯(lián)和中速物聯(lián)的兩個典型技術案例，二者之間有一部分重疊市場，但更多的是互為補充，協(xié)同發(fā)展。NB-IoT進入到5G時代，作為mMTC的重要組成部分，為海量連接提供技術基礎。Cat.1可能會納入RedCAP的范疇，這里面并不存在一個替代的關系。

吳齊發(fā)則從技術和市場兩方面進行考量：NB-IoT因為移動性較差，傳輸時延也比較大，一般只能應用于靜止的、對時延不敏感的業(yè)務，比如靜態(tài)抄表。Cat.1芯片靜止和移動狀態(tài)下傳輸速率都可以滿足大部分物聯(lián)網(wǎng)應用，所以市場大得多。在技術上，Cat.1取代NB-IoT完全沒有問題，但在市場上的取代還有個過程，因為NB-IoT在成本上還有一定的優(yōu)勢。


Cat.1芯片行業(yè)進入“技術競賽”階段
在很長一段時間里，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)多是采用手機的基帶芯片，而且往往是落后幾代的產(chǎn)品。近年來，由于物聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)芯片逐漸呈現(xiàn)出獨立發(fā)展的趨勢。蜂窩物聯(lián)網(wǎng)芯片廠商都加速了Cat.1芯片的布局，并且每一代新品發(fā)布都成為芯片廠商的“技術競賽”，2021年市場上的主流產(chǎn)品還是40nm工藝，今年已經(jīng)升級22nm工藝，工藝的提升意味著芯片面積更小，功耗更低，成本也會降低，產(chǎn)品也會更有競爭優(yōu)勢。

總結來看，Cat.1芯片在技術、標準、應用等三大方面出現(xiàn)了較大的變化。

從技術上看，工藝提升，芯片面積更小、功耗更低、集成度更高。一方面，物聯(lián)網(wǎng)終端趨向于小型化，芯片尺寸的縮減對設備整體性能的提高十分有利。例如可穿戴設備、POS機等手持設備領域，芯片面積的優(yōu)化可以節(jié)省出更多的空間放置電池或存儲器，用來增強續(xù)航能力或者存儲空間。

從標準上來看，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)芯片的第一個發(fā)展方向是通信標準的演進。LPWA是針對物聯(lián)網(wǎng)應用提出的第一個3GPP標準，進入到5G時代，這一趨勢將會延續(xù)，傳輸能力會進一步加強。

從應用上來看，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)芯片需要跟行業(yè)應用相結合，疊加感知能力和計算能力的演進。不同的應用對物聯(lián)網(wǎng)芯片提出了不同的需求，由此產(chǎn)生了更多的細分市場和可能性，比如物聯(lián)芯片加傳感器，也就是通常所說的感知加傳輸?shù)哪芰?。而在終端能力上，又有云計算和邊緣計算，對芯片的處理能力提出不同要求。

不管是芯翼信息科技、睿普康還是其他蜂窩物聯(lián)網(wǎng)芯片廠商，各家的產(chǎn)品都朝著相應的方向迭代。芯翼信息科技的4G LTE Cat.1bis SoC——XY4100集成了Audio Codec, 同樣提供了豐富的外圍接口，可以兼容主流LTE模組的同時也便于替代以前的2G模組。睿普康的4G cat1芯片也憑借技術優(yōu)勢，用于無線Pos機，云打印終端，智能車機等多個領域。


碎片化物聯(lián)網(wǎng)市場之下的多元化布局，Cat.1芯片正加速落地
近年來，國內芯片廠商不斷加大對Cat.1技術的投入，使得蜂窩物聯(lián)網(wǎng)芯片朝著更高通信速率、更低時延等高性能方向演進，并且每一次技術突破都會迎來市場起量。從市場需求來看，在中低速物聯(lián)網(wǎng)市場Cat.1仍將是主流，在高速物聯(lián)網(wǎng)市場Cat.4將會成為首選，而Cat.6主要的應用仍會集中在高速業(yè)務高端應用市場。在一些新興的需求和應用的催化下，例如元宇宙、FWA等場景，5G將會成為新的增長點。

“5G物聯(lián)網(wǎng)標準Redcap等在完善和成熟當中，完善的5G物聯(lián)網(wǎng)可以承載更大的連接數(shù)量?；诘蛙壭l(wèi)星的物聯(lián)網(wǎng)技術也在發(fā)展當中，可以更進一步拓展遠距離物聯(lián)網(wǎng)的應用范圍?！眳驱R發(fā)表示，公司正在跟進研發(fā)這些前沿技術。芯翼信息科技的4G Cat 1 bis預計2022年底推出，5G redcap 也在規(guī)劃階段。

然而，由于物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的碎片化，沒有哪家企業(yè)可以憑一顆芯片滿足所有需求。“從芯片設計的角度，針對這些需求采用的技術、工藝可能是不一樣的，如何提供更有效的解決方案，使得成本更低，性能更優(yōu)，這是所有從業(yè)者都會面對的問題。”陳峰表示，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的不同應用領域有不同的要求，比如DTU需要更高傳輸速度時鐘校準、遠程機械操作等應用場景要求更低時延；跟蹤器、表計等電池類應用需要更低功耗；有些則對成本提出嚴格要求。上述不同的應用領域讓物聯(lián)網(wǎng)芯片呈現(xiàn)出豐富多樣的特點。

“從產(chǎn)品來看，市場追求的是性價比，并不是技術越先進越受市場歡迎。我認為通信速率和時延能滿足絕大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)應用，在性價比和芯片面積上更有優(yōu)勢，這樣的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)芯片才更有市場競爭力?！眳驱R發(fā)提到。

當下，國內蜂窩物聯(lián)網(wǎng)芯片廠商的Cat.1產(chǎn)品加速落地，但是面對碎片化的物聯(lián)網(wǎng)市場，如何提高產(chǎn)品競爭力，讓產(chǎn)品真正適應差異化更加明顯的細分市場，依舊是芯片廠商需要思考的問題。