2022年中国物联网模组行业概览

研究目的&摘要 摘要 研究目的 —— 连接物联网感知层与传输层的关键。 本报告主题为物联网产业模组行业研究，将对比中国与海外物联网产业模组行业发展现状与意义做出分析。 通过将上游多种芯片电子器件再设计和集成、实现数据无线传输功能模块，是物联网感知与网络层的重要连接枢纽。无线模组按照通信协议中蜂窝通信模组被认为是应用领域最广的细分品类，作为万物相连的硬件基础具有不可替代性，下游应用领域众多，包括无线支付、车联网、智慧城市、工业应用、无线网关、智慧安防、智慧能源等。 研究区域范围：中国地区 研究周期：2017-2022年上半年 物联网竞争格局。海外巨头模组业务逐渐收缩，向向服务转型转型，通过并购和转型布局新业务，经历了以价格战为主的低端竞争过程，中国通信模组企业近年来发展迅猛，逐渐对海外龙头形成赶超趋势，移远通信和广和通在收入规模、研发实力、盈利能力和场景覆盖的深度和广度等方面和其他国内厂商拉开差距，双龙头格局已定。 研究对象：物联网产业-物联网模组行业 此研究将会回答的关键问题： ①中国物联网模组行业发展现状如何？ 物联网模组规模。无线模组是物联网基础设施，是连接感知层与网络层的关键环节。无线模组按功能分为通信模组及定位模组；其中通信模组是物联网行业的基础硬件，更是终端设备得以进行网络连接的前提。网络节点增长带来网络价值平方增长，同时单节点价值增长，进一步带来节点数增长，物联网连接的指数型增长将带动通信模组行业增长。 ②物联网模组层的投资价值，以及大厂如何布局？ 名词解释 NB-IoT：Narrowband Internet of Things，窄频物联网，由通信行业标准化组织3GPP制定的构建于蜂窝网络的低功率无线通信技术。 bps：Bit Per Second，比特/秒，数据传输速率单位，表示一秒内可传输的数据量。 WAN：Wide Area Network，广域网，连接不同地区局域网或城域网计算机通信的远程网。 WWAN：Wireless Wide Area Network，无线广域网，采用无线网络连接不同地区局域网或城域网计算机通信的远程网。 LPWAN：Low-Power Wide-Area Network，无线低功率广域网，一种应用于物联网，以低传输速率进行长距离通信的无线网络，耗能较WWAN相比更低WLAN：Wireless Local Area Networks，无线局域网，使用无线电破或电场与磁场作为数据传输媒介的局域网。 2G：2-Generation Wireless Telephone Technology，第二代手机通信技术规格，以数字语音传输技术为核心，传输速率为150Kbps，折合下载速率15-20K/s。 3G：3-Generation Wireless Telephone Technology，第三代手机通信技术规格，可支持高速数据传输，传输速率为6Mbps，折合下载速率120-600K/s。 4G：4-Generation Wireless Telephone Technology，第四代手机通信技术规格，基于3G发展优化的蜂窝移动通信技术，传输速率为100Mbps，折合下载速率 1.5M -10M/s。 5G：5-Generation Wireless Telephone Technology，第五代手机通信技术规格，最新一代蜂窝移动通信技术，传输速率为1Gbps，折合下载速率1.25G/s eMTC：Enhanced Machine Type Communication，增强机器类通信，基于LTE演进的低功率物联网接入技术，部署方式为蜂窝网络。 LoRa：Long Range Radio，是semtech公司开发的一种低功耗局域网无线标准Serverless：是指构建和运行不需要服务器管理的应用程序的概念 UWB：Ultra Wide Band，是一种无线载波通信技术，它不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽 中国物联网模组行业综述——物联网模组发展背景 物联网模组处于感知层和网络层中间，连接物联网感知层与传输层，是实现万物智联的关键设备，同时连接上下游，为物联网的碎片化需求提供了标准的通信解决方案。 物联网模组在物联网架构体系中的位置 物联网模组的重要意义 应用层可以对感知层采集数据进行计算、处理和知识挖掘，从而实现对物理世界的实时控制、精确管理和科学决策 应用层 连接物联网感知层与传输层。通信模组在物联网产业架构中处于感知层和网络层中间，负责智能终端和网络层之间的数据传输，决定了设备能否应对复杂的应用环境从而确保通信质量的稳定性和可靠性，是物联网感知层与网络层的重要连接枢纽 物流 交通 安防 医疗 制造 家具 零售 农业 平台层 平台层在物联网体系中起到承上启下的作用，向上服务应用层，向下由网络层与感知层相连，主要满足设备、数据和运营三个方面 是实现万物智联的关键设备。通信模组是物联终端的核心部件，负责智能终端接入网络与数据传输，是物联网时代最关键的基础通信单元。模组与物联网终端设备是一一对应关系，具备不可替代性，通常而言，增加一个物联网连接数，就需要增加1-2个通信模块 连接管理平台CMP 设备管理平台DMP 业务分析平台BAP 应用使能平台AEP 传输层是物联网设备实现连接的通道，承担连接终端设备、边缘、云端的职责 赋能上下游。模组技术壁垒高，需要重新设计与集成，具有标准化、定制化的特点。客户壁垒高，需要满足不同客户和不同应用场景的具体需求和多样化的通信需求，不仅要承担联网功能还要能够有集成感知、前端数据处理、适度程度控制等综合功能，因此上游芯片制造商无法直接向下游终端制造商提供定制服务，下游终端由于其技术能力和研发成本而难以直接采用通信芯片，模组成为上游通信芯片和下游终端的关键连接点 传输层 短距离传输（蓝牙、wifi、Zigbee）长距离传输（蜂窝、LPWAN等） 有线传输 无线传输 通信芯片 通信模组 通信网关 运营商 量子通信 卫星互联 感知层 感知层实现对物理世界的智能感知识别、信息采集处理和自动控制，并通过通信模块将物理实体连接到网络层和应用层 RFID 二维码 基础芯片 传感器 执行器 中国物联网模组行业综述——物联网模组定义与分类 无线通信模组需要对不同芯片、器件进行再设计和集成，涉及多种通信协议/制式、体积、功耗与特殊工艺，由天线接口、主功能模块与功能接口三部分构成。 物联网模组定义及功能架构 物联网模组的分类框架 无线通信模组定义：将基带芯片、射频芯片、电源管理芯片、定位芯片、PN型器件及阻容感元器件等材料集成于PCB上的功能模块，以实现无线电波收发、信道噪声过滤及模拟信号与数字信号之间相互转换等功能，由天线接口、主功能模块与功能接口三部分构成 根据搭载基带芯片支持的通信协议，无线模组分为定位模组和通信模组，通信模组又分为非蜂窝模组和蜂窝模组，应用场景按网络传输速率需求不同主要划分为高、中、低速率三类。不同制式模组一般只针对特定网络，不同场景需要不同制式模组 为终端提供射频天线，包括主天线接口和分集天线接口 天线接口 无线模组 分集天线接口 主天线接口 负责信号和协议处理、编码解码、射频收发、电源管理等功能 主功能模块 射频模块 电源管理模块 通信模组 定位模组 基带处理器模块 存储模块 GPS 连接终端，提供信号输入与输出 功能接口 蜂窝类 非蜂窝类 (WIFI、蓝牙、部分LPWAN等) 电源接口 状态指示 存储器接口 （2/3/4/5G、部分LPWAN等） GNSS SIM卡接口 UART接口 其他 400400--072072--55885588 中国物联网模组行业综述——物联网模组分类 根据搭载基带芯片支持的通信协议，无线模组分为定位模组和通信模组，其中通信模组又分为非蜂窝模组和蜂窝模组，蜂窝通信模组由于应用领域更广被认为是未来驱动通信模组出货量高速增长的主要动力。 无线通信网模组的分类（按通信协议分） 类型 通信技术 传输速度11-54Mbps 传输距离 应用 WiFi 20- 200m 消费电子、智能家电 蓝牙 1Hbps 20- 200m 穿戴设备、消费电子，智能家居 Zigbee Sigfox 500kbps<100kbps 2- 20m 3-10km 智能家居，工业工业、物流 非蜂窝模组 LoRa <10kbps 城内1-2km，城外大于15km 智慧城市、智慧园区、抄表、物流 ZETA 5kbps 20km 物流 NB-IoT <250kbps 15km以上 智能抄表、资产追踪、智慧城市等 eMTC <1Mbps <10km 穿戴设备、POS机、物流 Cat0 <1Mbps <10km 穿戴设备、智慧家庭、智慧电表 蜂窝模组 Cat1 工业传感器 <1Mbps 1-10km Cat4及以上 车联网、智能电网、视频安防、商显设备 <150Mbps <10km 5G 1Gbps-10Gbps 基站200~30米 自动驾驶、远程医疗、视频监控 中国物联网模组行业综述——物联网模组主要构成 无线模组厂商通过采购芯片，PCB，PN器件，晶体器件等标准化元件进行集成设计，根据下游客户不同的应用需求，提供差异化的软件方案。 无线通信网模组的构成（按通信协议分） 主要原材料 主要构件基带芯片存储芯片 描述 合成即将发射的基带信号，或对接收到的信号进行解码嵌入式系统芯片的概念在存储行业的具体应用 芯片 射频芯片 接收信号和发送信号 电源管理芯片 是在电子设备系统中担负起对电能的变换、分配、检测及其他电能管理的职责的芯片 二极管三极管MOSFET ESD PCB 具有两个电极的装置，只允许电流由单一方向通过，反向时阻断电流控制的半导体器件 PN型器件 广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管静电阻抗器，用于静电防护的器材 PCB 印刷电路板，是电子元器件电气连接的提供者 晶体器件 晶体谐振器 用石英材料做成的石英晶体谐振器，用于稳定频率和选择频率的重要电子元件 电阻 在电路中起限制电流通过作用的二端电子元件 用于隔直、耦合、旁路、滤波、调谐回路、能量转换、控制电路等方面 阻容感元器件 电容 电感 用绝缘导线绕制而成的电磁感应元件 结构件及其他 连接器、包材 电器连接器，即连接两个有源器件的器件，传输电流或信号 中国物联网模组行业综述——物联网产业国家战略及政策 自2010年“物联网”首次被写入当年政府工作报告起，中国对物联网产业的支持政策不断加码，一方面制定专项行动计划，促进行业标准化、规范化发展，另一方面加大资金、基础设施等层面的支持力度。 发布日期2010 政策名称 政策要点 《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》 物联网被列入新一代信息技术产业，成为国家首批加快培育和发展战略性新兴产业之一 计划到2020年国内物联网市场规模达到10000亿人民，要在核心技术研发与产业化、关键标准研究与制定、产业链条建立与完善、重大应用与推广等方面取得显著成效，初步形成创新驱动、应用牵引、协同发展、安全可控的物联网发展格局 2012 《物联网“十二五”发展规划》 明确提出要加强中央财政支持力度，统筹利用好战略性新兴产业发展装箱资金等支持政策风险投资及民间资本投向物联网应用和产业发展 《关于推进物联网有序健康发展的指导意见》 制定顶层设计、标准制定、技术研发、应用推广、产业支撑、商业模式、安全保障、政府扶持、法律法规、人才培养等10个专项行动计划 2013 《物联网发展专项行动计划》 以实现物联网应用推广、技术研发、