千萬(wàn)片需求大單產(chǎn)生，全國產(chǎn)NB-IoT芯片引爆物聯(lián)網(wǎng)“芯”市場(chǎng)
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編輯 | 漠影
疫情肆虐下，居家隔離、集中隔離對智能防疫設備的需求也逐漸增多，搭載NB-IoT的智能門(mén)磁替代了紙質(zhì)封條，社區人員通過(guò)手機就能對隔離人群進(jìn)行“云監督”，以NB-IoT智能門(mén)磁為主的智能防疫設備需求迎來(lái)了爆發(fā)式增長(cháng)。
▲長(cháng)沙電信裝維工程師為隔離人員安裝智能門(mén)磁（圖片來(lái)源為：長(cháng)沙晚報）
早在2018年前后，作為5G商用領(lǐng)域中不可或缺的一環(huán)，NB-IoT芯片在智能表計中的應用就已逐漸進(jìn)入爆發(fā)階段，中國移動(dòng)、聯(lián)通、電信三大運營(yíng)商都圍繞NB-IoT構建了網(wǎng)絡(luò )。芯片廠(chǎng)商、硬件制造廠(chǎng)商等玩家蜂擁而至，NB-IoT芯片市場(chǎng)迎來(lái)爆發(fā)。近日，中國移動(dòng)旗下中移物聯(lián)網(wǎng)有限公司啟動(dòng)了NB-IoT芯片XY1100采購項目。該項目共集采1500萬(wàn)片NB-IoT芯片，供應商為芯翼信息科技。
▲芯翼信息科技獲得中移物聯(lián)采購項目公告
芯翼信息科技成立于2017年3月，僅5年時(shí)間就在海思、紫光展銳、聯(lián)發(fā)科等頭部玩家布局的NB-IoT芯片領(lǐng)域嶄露頭角。截至目前，芯翼信息科技的XY1100芯片出貨量已達2500多萬(wàn)片。芯東西與芯翼信息科技副總裁李劍、芯翼信息科技高級市場(chǎng)總監祁衛、行業(yè)知名NB-IoT產(chǎn)品專(zhuān)家進(jìn)行了深入交流，剖析NB-IoT芯片的市場(chǎng)應用前景。01.累計出貨量超2500萬(wàn)片打造“全國產(chǎn)”供應鏈
▲2021年第四季度蜂窩物聯(lián)網(wǎng)應用場(chǎng)景（數據來(lái)源為：Counterpoint）
此前，NB-IoT芯片的主要場(chǎng)景落地在智慧城市的相關(guān)應用上，如智能表計、智能消防、智能路燈等，在疫情的特殊背景下進(jìn)一步放大了其應用場(chǎng)景。早在2020年初，也就是疫情暴發(fā)初期，芯翼信息科技的一些合作伙伴在深圳、內蒙古等地都將基于XY1100的智能門(mén)磁產(chǎn)品應用于疫情防控當中。李劍對此深有感觸，他談道，芯翼信息科技作為芯片廠(chǎng)商為合作伙伴做了大量的優(yōu)化工作。NB-IoT產(chǎn)品專(zhuān)家也談道，NB-IoT芯片的特點(diǎn)主要是低速率、低功耗、低帶寬，因此在疫情防控中，比如居家或者酒店隔離，監測房門(mén)開(kāi)合狀態(tài)這樣的場(chǎng)景就比較適合采用NB-IoT芯片設計產(chǎn)品。“相比去年，智能門(mén)磁的需求量呈數量級增長(cháng)，今年前幾個(gè)月，總體已經(jīng)達到百萬(wàn)級的需求?！盢B-IoT產(chǎn)品專(zhuān)家說(shuō)。回到其主要的應用場(chǎng)景智能表計，除了基本的測量功能外，NB-IoT還可以監測水、燃氣的泄漏，配合云端大數據，可實(shí)現預防事故、及時(shí)報警功能。
▲NB-IoT技術(shù)在智能水表中的應用（圖片來(lái)源為T(mén)echnoton Engineering）
NB-IoT產(chǎn)品專(zhuān)家告訴芯東西，目前水表的智能化率相對低一點(diǎn)，僅有30%，智能燃氣表的滲透率相對較高為60%，電表由于其一定的行業(yè)特殊性，基于NB-IoT的智能電表更多應用于員工宿舍、工業(yè)園區等場(chǎng)景中。在我國，一方面隨著(zhù)城鎮化進(jìn)程加速，智慧城市建設快速推進(jìn)中，傳統機械表的升級換代需求迫在眉睫，另一方面NB-IoT技術(shù)的發(fā)展也跟其他技術(shù)一樣，從標準制定、技術(shù)落地、試商用再到大規模商用，經(jīng)歷了較長(cháng)的時(shí)間。李劍談道，運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )的不斷優(yōu)化，通信協(xié)議的演進(jìn)也使得NB-IoT在智能表計中的應用越來(lái)越普及。
▲NB-IoT技術(shù)的行業(yè)應用
作為NB-IoT技術(shù)滲透率較高的智能表計、智能路燈等大多數物聯(lián)網(wǎng)應用，由于這類(lèi)產(chǎn)品的地理位置或成本原因，其終端模塊可能在短時(shí)間內不會(huì )更新升級或更換電池，因此終端設備的功耗是其能否商用的關(guān)鍵因素。在3GPP標準中NB-IoT終端電池壽命設計為10年，但實(shí)際使用過(guò)程中，電池壽命也會(huì )因具體的設備、功能等產(chǎn)生變化。因此，實(shí)現低功耗甚至超低功耗是NB-IoT芯片的核心，而低功耗設計是一個(gè)系統工程，要在射頻、模擬、數字基帶、軟件等所有組成部件中實(shí)現整體優(yōu)化。目前，作為國內NB-IoT芯片領(lǐng)域的頭部企業(yè)，芯翼信息科技的XY1100芯片累計出貨量已經(jīng)達到2500多萬(wàn)片，2022年單月出貨量達到近500萬(wàn)片，并且中移物聯(lián)搭載XY1100 NB-IoT SoC的模組MN316也已實(shí)現大規模出貨。▲芯翼信息科技XY1100 SoC及中移物聯(lián)MN316模組
芯翼信息科技成立于2017年，相比于海思、紫光展銳和聯(lián)發(fā)科入局較晚，但這也成為了其優(yōu)勢，李劍談道，在產(chǎn)品定義上，芯翼信息科技參考了前面幾代芯片產(chǎn)品的特點(diǎn)，并做了歸納、總結和創(chuàng )新，最后體現在芯片的實(shí)現上，功耗、性能、成本上均有較大的提升：首先，芯翼信息科技的XY1100芯片是全球首顆集成了CMOS PA的NB-IoT SoC，搭載其的物聯(lián)網(wǎng)模組器件數可減少60%，模組成本整體下降30%。同時(shí)，芯翼信息科技采用了QFN封裝，進(jìn)一步降低了客戶(hù)的使用成本。其次，在低功耗設計上，XY1100選擇了中芯國際55nm的成熟制程，因為成熟工藝的PDK（工藝設計套件）功耗模型準確程度高，更有利于研發(fā)低功耗甚至是超低功耗產(chǎn)品，再加上芯翼信息科技自身領(lǐng)先的模擬/射頻設計能力，最終XY1100實(shí)現了在深度睡眠狀態(tài)電流1μA，接收機狀態(tài)電流約為20mA，這樣一來(lái)，使得客戶(hù)可以用更小容量的電池實(shí)現一樣的使用壽命，同樣大大降低了客戶(hù)的使用成本。再次，在Modem（調制解調器）的實(shí)現上，祁衛稱(chēng)，XY1100芯片采用了軟件SDR架構，可以靈活支持、優(yōu)化物理層接收機算法，同時(shí)支持NB-IoT以及其他非標自定義協(xié)議，能夠滿(mǎn)足標準升級以及碎片化的物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)網(wǎng)通訊需求。然后，與其他同類(lèi)產(chǎn)品不同的是，XY1100芯片采用基于Open CPU的雙核架構。在NB-IoT芯片中，通信對時(shí)序的要求較高，因此，CPU在處理一個(gè)通信任務(wù)時(shí)，必須將其****或接收完成，才能處理下一個(gè)任務(wù)，如果此時(shí)有應用邏輯干擾CPU運行，通信就會(huì )出現問(wèn)題。祁衛解釋道，雙核架構的好處在于，一個(gè)CPU可以處理通信任務(wù)，另一個(gè)就可以跑客戶(hù)的應用代碼，能夠將應用和通信部分物理隔絕開(kāi)，避免出現應用影響通訊的情況。但更有意思的是，2020以來(lái)持續的“缺芯潮”，特別是MCU的缺貨導致其價(jià)格大幅上漲，讓很多終端客戶(hù)把注意力放到了原來(lái)不那么讓人關(guān)注的NB-IoT SoC中Open CPU，李劍談道，這些客戶(hù)發(fā)現使用Open CPU可以省掉既買(mǎi)不到也買(mǎi)不起的MCU，并且幫助他們在缺芯的大環(huán)境下順利交付產(chǎn)品，能大大降低終端的成本。最后，在芯片供應短缺、國際關(guān)系變化的背景下，芯翼信息科技產(chǎn)能豐富，新一代芯片系列也即將實(shí)現量產(chǎn)。李劍談道，芯翼信息科技的上游晶圓廠(chǎng)、封測廠(chǎng)都是國產(chǎn)供應商，所以供應鏈危機、國際環(huán)境的變化并沒(méi)有對他們造成太大影響。值得一提的是，為了保證大規模出貨后芯片的質(zhì)量，芯翼信息科技還成立了專(zhuān)門(mén)的專(zhuān)業(yè)質(zhì)量管控團隊。綜上，功耗/性能領(lǐng)先、成本控制好、產(chǎn)品成熟、產(chǎn)能保障正是芯翼信息科技在NB-IoT芯片領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位的殺手锏。02.資產(chǎn)管理、定位追蹤、安防管控等新興場(chǎng)景前景可觀(guān)
▲資產(chǎn)追蹤應用案例（搭載XY1100 NB-IoT SoC）
在XY1100作為NB-IoT SoC大規模商用并進(jìn)入各行各業(yè)后，芯翼信息科技開(kāi)始挖掘細分賽道，其專(zhuān)為智能表計行業(yè)設計的專(zhuān)用SoC XY2100系列芯片已經(jīng)研發(fā)成功，將于今年量產(chǎn)。李劍還談道，芯翼信息科技是一家物聯(lián)網(wǎng)智能終端系統SoC公司，通信只是一個(gè)維度。因此，該公司還在研發(fā)專(zhuān)為資產(chǎn)管理和追蹤行業(yè)設計的專(zhuān)用SoC XY3100，以及Cat.1bis SoC XY4100和5G NR RedCap芯片XY5100。作為芯片公司，在“端”這一側，芯翼信息科技關(guān)注的是五大能力：無(wú)線(xiàn)通訊、感知、邊緣計算、電源管理和安全。祁衛說(shuō)，從芯片的角度來(lái)看，這些技術(shù)能力都要有機地融合在芯片和相應的套片上，才能幫行業(yè)終端降低成本、功耗，讓客戶(hù)能更友好地使用這些技術(shù)，這才是芯翼信息科技真正的愿景。03.結語(yǔ)：創(chuàng )新技術(shù)突破助力NB-IoT芯片廠(chǎng)商搶占市場(chǎng)
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