中国无源物联网行业报告

作者 摘要 周惠娜 2023年中国无源物联网行业词条报告 行业头豹分类/信息传输、软件和信息技术服务业/软件和信息技术服务业/信息系统集成和物联网技术服务 关键词无源物联网PassiveIoT 1.无源物联网无需电池且终端体积较小，可支持其千亿级别终端连接规模。蜂窝物联网的应用场景可分为高速物联网（比如5G，LTECat.4等），中速物联网（LTECat.1、eMTC等）、与低速物联网（NB-IoT、LoRa等），这些都是有源的物联网技术。而无源物联网无需电池且有利于缩小终端体积，是无源物联网千亿级连接能力的基础。2.未来随着物联网的广泛运用，驱使无源物联网将朝着远距离、低功率、高速率、小型化和通用化的方向发展。无源物联网发展至今，并没有太多能实现既能满足远距离传输，又无需电源供电的，且可直接利用环境信号作为能源传输信号技术，远距离、低功耗的传输距离是无源物联网未来的发展方向；同时，随着无源物联网的发展，无源传感器的种类也随之增加，为了便于不同种类无源传感器的通信，未来无源传感器设计需考虑协议之间的兼容性和转换性。3.RFID是较为成熟的无源物联网技术，主要由于其相较于蓝牙、Wi-Fi等技术有着传输距离更远的优势，同时其拥有成熟的产业链。UHFRFID工作的840M-960MHz是能量传输效率最高，工作距离最远的频段，而蓝牙、Wi-Fi等技术工作的2.4G频段，能量传输的距离要短了很多；此外，RFID拥有较为成熟的产业链，一套RFID方案需要上游标签及天线的设计与制造、读写器及其天线的设计终于制造，到中游的标签和读写器的封装与制造，再到下游的RFID测试和最终的系统集成，最后应用于终端用户。 1.无源物联网行业定义 无源物联网(PassiveIoT)是指物联网终端节点设备不带电源线，也没有内置电池。物联网终端通过采集网络侧发射过来的无线电波，捕捉和收集能量的物联网技术。无源物联网可支持其千亿级别终端连接规模，无源物联网的实现离不开能量收集，终端设备可从周围环境中捕捉并收集能量，将其转换为电能。能量的来源途径可包括环境光、振动、热量或射频等，其收集的能量较少，但足以满足低功耗节点的用电需求 2.无源物联网行业分类 根据无源物联技术可以将无源物联网技术划分为基于蓝牙的无源物联网、基于Wi-Fi的无源物联网和基于LoRa的广域无源物联网 类型名称 类型说明 基于蓝牙的无源物联网 一家名为Wiliot的公司发布了一款无源蓝牙低功率传感器标签，其最大亮点是无需供电，完全感知、存储和通信的能量来自于收集周围的无线射频能量来为其供电，并使用该能量发送标签唯一标识码的数据以及传感器读数。 基于Wi-Fi的无源物联网 美国华盛顿大学电子工程学院的研究人员在2016年提出了一种全新的Wi-Fi技术——PassiveWi-Fi，它的设计原理类似于RFID芯片，利用的是射频信号的后向反射通信技术，当附近Wi-Fi路由器发射功率相对较高的射频信号后，无源物联网节点吸收射频信号并调制天线反射系数，将传感器信息传递出去。 基于LoRa的广域无源物联网 美国华盛顿大学电子工程学院的研究团队采用线性扩频技术，提升无源标签回传能力，并与商用的LoRa设备兼容，形成基于LoRa的反射调制系统。相较于基于蓝牙和Wi-Fi的无源物联网连接技术，基于LoRa的连接技术可实现远距离传输。 无源物联网行业特征 3. 用户更加多元化，覆盖更广 用户端随着无源技术的广泛普及，千亿级的连接将覆盖更为丰富的应用场景，下游用户端更加的多元化，覆盖的广度更加的广。 无源物联行业技术发展的主要难点为如何获取能量，以及如何实现长距离回传 行业技术无源物联技术的难点主要是如何获取能量，以及如何实现长距离回传。其中，实现长距离回传难度最大，原因在于无源终端通过各种方式 发展痛点获得的能量极其微弱，且回传路径较长，信号会快速衰减。而在过去几年的无源物联技术发展中，具有代表性的技术包括基于蓝牙的无源 物联网技术、基于Wi-Fi的无源物联网技术和基于LoRa的广域无源物联网技术。其中，基于蓝牙和Wi-Fi的技术更多集中在短距离通信上，而基于LoRa的技术主要应用在长距离传输上。 无源物联网未来将朝着远距离、低功率、高速率、小型化和通用化的方向发展 发展趋势无源物联网是物联网的一个子集，同时凭借其低功耗和低成本的优势推动了物联网的部署。未来随着物联网的广泛运用，驱使无源物联网将朝着远距离、低功率、高速率、小型化和通用化的方向发展 无源物联网技术可支持其千亿级别终端连接规模，不需要电源，可以从周围环境去吸取能力，随着无源技术的广泛普及，其下游的用户端将更加的多元化、覆盖广度更广。但是其技术发展优势也是其技术的痛点，如何获取能量以及如何实现长距离回传将会是无源物联网未来发展需要重点突破的技术关。未来随着物联网的广泛运用，驱使无源物联网将朝着远距离、低功率、高速率、小型化和通用化的方向发展 4.无源物联网发展历程 物联网行业的发展历程是技术变革的推动过程。传感技术、通信技术、大数据处理与人工智能、云计算能力等技术的变革推动着物联网行业产业链构建到现在实现智能化、规模化、协同化发展的状态。在下游需求旺盛和技术的兴起支持下，未来物联网网络终端的连接数有望保持持续增长的态势 开始时间：2009结束时间：2015阶段：萌芽期 行业动态：2009年谷歌启动了自动驾驶汽车测试项目；2010年中国政府将物联网列为关键技术，并宣布物联网是其长期发展计划的一部分；2013年谷歌眼镜发布； 行业影响/ 阶段特征：这一阶段还没有形成成熟的物联网产业链市场，物联网和AI技术还没有融合发展。从竞争格局来看，市场参与者较多 开始时间：2016结束时间：2020阶段：启动期 行业动态：自动驾驶汽车不断改进，区块链和人工智能、5G等新兴技术开始融入物联网平台，促使物联网进入启动期 行业影响/ 阶段特征：这一阶段的AI与物联网融合发展。从市场参与者来看，较多的头部公司进入市场，同时市场参与者数量上升。 开始时间：2021阶段：高速发展期 行业动态：物联网终端连接数持续增长，进入万物互联时代。2021年全球将步入5G规模化建设时期，加速物联网的发展 行业影响/ 阶段特征：产业链更加成熟，进入规模化发展、协同发展和智能化发展的阶段；整体市场集中度开始上升，需求端上升； 5.无源物联网产业链分析 RFID是较为成熟的无源物联网技术，拥有较为成熟的产业链，一套RFID方案需要上游标签及其天线的设计与制造、读写器及其天线的设计终于制造，到中游的标签和读写器的封装与制造，再到下游的RFID测试和最终的系统集成，最后应用于终端用户。中国的RFID产业链整体较为完善和成熟，全球的RFID标签的产能主要集中在中国，但是应用更多地集中于海外。技术难度较高和成本较大的为上游的芯片和天线，中国目前的标签芯片与读写器芯片厂商的技术与国外技术有一定的距离，未来在芯片短缺的背景下以及国家政策的大力扶持下，国产替代趋势更加明显，有望实现追赶。 上游环节 上游说明 上游参与方 标签芯片 1）从成本构成来看，标签芯片的占比在50%以上，是整个标签的占比最高的一部分；2）从市场参与者上看，目前应用较广的通用型标签芯片的市场主要由外国厂商主导，而中国厂商则在定制型市场上表现出优势 复旦微电子、凯路威、英频杰、智芯微、Alien、NXP、坤锐电子、浙江悦和、汇成芯通、国芯物联、智汇芯联 标签天线 1）从市场集中格局来看，近年来随着环保政策 英内物联、科宇、美思特、格洛博、文森斯诺、 的监管的严格，市场进行了优胜劣汰，当前市场 科睿坦 行业集中度更高；2）从盈利角度来看，由于市场的优胜劣汰，玩家逐渐减少，使得行业整体的利润水平更加稳定 读写模块 1）从市场表现来看，读写器模块市场层次较为 国芯物联、复旦微电子、英频杰、意法半导体、 清晰，主要是由于读写器的技术门槛较高，前期 东信源芯、御芯微 的成本投入较大；2）从未来发展趋势下，在芯片短缺的背景下，以及国家政策的大力扶持下，未来国产读写器芯片市场厂商有望迎来发展的良机 读写器天线 1）从市场竞争格局来看，读写器天线市场比较 英内物联、博纬智能、佛山澳信、安特纳、迈纵 零散；2）从成本角度来看，由于读写器天线的性能对于读写器产品的性能影响较大，常规天线的价格是几十块，而性能更高的天线的价格为几百块，因此在整个读写器产品当中，天线的价格占比更高 中游环节 中游说明 中游参与方 电子标签 1）从产能布局上看，当前全球的电子标签产能 远望谷、安智博、美思特、文森斯诺、上海宜链 主要集中于中国，但应用较多的为外国厂商；2）从商业模式来看，标签的生产是一个薄利多销的环节，很多标签厂商为了提高产值和利润总额，选择延长业务线，涵盖“绑定+复合”等多元化的业务 读写器 1）从技术门槛来看，读写器产品技术门槛较 英内物联、国芯物联、英频杰、远望谷、菜鸟、 高，前期投入的研发成本较高，市场整体的需求 广州安的、斯科信息、品冠物联、合亿、鸿陆技 量并不高，市场天花板较低；2）从竞争格局来 术、芯联创展、立芯科技 看，整体来看，主要是国外厂商占据市场，国产设备正在追赶 下游环节 下游说明 下游参与方 终端应用 1）从应用领域来看，下游主要应用于商超零 菜鸟、京东物流、沃尔玛、ZARA、优衣库 售、鞋服、图书档案、物流、医疗器械等领域，下游应用范围较广。其中商超零售和鞋服领域是应用较广的；2）从未来发展潜力上看，物流包裹领域最具潜力，若未来RFID相关设备成本能在国产替代趋势和技术研发优化下进一步下降，有望在物流包裹领域实现推广。 6.无源物联网行业规模 RFID是一种较为成熟的无源物联网技术，其各频段（低频、高频、超高频）在中国均有大规模的应用，其中出货量最大的为超高频RFID，其2021年出货量预计达47.6亿。 受下游应用市场的需求影响，商超、鞋服、工业、电力、物流、资产管理等领域的应用不断推广，对于RFID的市场需求上升。其次是RFID技术的优化使得成本下滑，RFID本身的识别、可重复循环使用、识别速度快等优势叠加成本优势使得RFID的应用更广，需求上升。 未来随着RFID技术持续优化带来的成本下滑，以及下游的需求旺盛推动下，RFID有望保持持续增长。中国RFID各频段市场规模，2017-2022E 根据各频段的出货量计算市场规模头豹研究院 无源物联网政策梳理 7. 政策名称：《物联网“十二五”发展规划》颁布主体：国务院生效日期：2012-02影响：4政策性质：指导性政策 政策内容：以形成和完善产业链为目标，协调发展与物联网相关的制造业、通信业与应用服务业等发展，逐步形成门类齐全、协同发展的产业体系；初步完成中国物联网区域布局，在东、中、西部地区，以重点城市为依托，培育一批物联网综合产业集聚区 政策解读：该政策侧重于推动物联网通过发挥产业集聚效应进行产业链生态的构建。借助于重点区域原有的资源优势培育物联网产业集聚区，在政策的引导下逐渐形成长三角、珠三角、环渤海和中西部四大物联网行业聚集发展区，并逐渐向周边地区辐射 政策名称：《关于推进物联网有序健康发展的指导意见》颁布主体：国务院生效日期：2013-02影响：3政策性质：指导性政策 政策内容：感知领域突破核心技术瓶颈，加强低成本、低功耗、高精度、高可靠、智能化传感器的研发与产业化，明显缩小与发达国家的差距政策解读：该政策有助于加快技术的研发进程，鼓励和支持传感器、通信模组、芯片技术、组网技术等沉淀和研发进而推动物联网技术的完善 政策名称：《信息通信行业发展规划物联网分册（2016-2020）》颁布主体：工信部生效日期：2017-01影响：5政策性质：指导性政策 政策内容：重点研发满足物联网服务需求的智能信息服务系统及其关键技术。突破数据采集交换关键技术，突破海量高频数据的压缩、索引、存储和多维查询关键技术，研发大数据流计算、实时内存计算等分布式基础软件平台 政策解读：该政策在重视5G和NB-IoT的网络建设基础上，大