0年,AIoT产业面临的环境有所变化,COVID-9病毒的存在已常态化,防疫抗疫进入了拉锯阶段;波及全球的“芯片荒”也正在重塑中国产业链;“双碳”和元宇宙风口,为AIoT产业发展带来新机遇。在AIoT产业内部,无源物联网、新型传感器等技术创新助推物联网渗透加深,继续推动物联网“普世化”;“十四五”规划和《物联网新型基础设施建设三年行动计划》的出台为AIoT产业发展注入新一轮政策动能。
近期,物联网智库连续第六年推出《中国AIoT产业全景图谱》,从“端”、“边”、“管”、“云”、“用”、“产业服务”六大板块,梳理产业链,绘制产业地图,预测市场发展趋势,展示产业发展脉络。
来源物联网智库
原标题:
《0中国AIoT产业全景图谱报告》
作者:未注明
一、AIoT0关键词:芯片荒、十四五和碳中和
、全球“芯片荒”锤炼中国AIoT产业
芯片行业供给与多数行业一样,随着市场需求和产能供应增减而周期性的供货紧张,例如08年由于当时芯片需求增长,大量企业提交双倍订单备货,使得芯片交期在08年8月达到顶点。根据SusquehannaFinancialGroup数据,08年8月芯片平均交期一度接近5周,但随着客户备货充足和供给增加,交期在数月内快速回落,并持续缩短至-3周。但是,于00年年中开始的这一波芯片供应紧缺却与过去的周期性波动不同,主要体现在仅一年时间,芯片平均交期延长至8周以上,并且一年间交期全称延长,未见缓和。
这一波特殊的芯片供给紧缺,主要是因为)智能网联技术和应用的进一步普及,各行业对芯片需求与日俱增;)新冠疫情导致代工厂转单变慢,叠加0年日本地震和火山、美国暴雪等自然灾害,半导体整体供给能力减弱;3)市场投机者炒作,导致芯片价格进一步偏离。
0年芯片供给短缺给中国AIoT产业带来巨大冲击。从市场格局来说,芯片、模组、设备等产业链多个环节中,拥有较成熟供应链体系的头部企业在供给短缺情况下,依靠更强大的供应能力和灵活空间,进一步巩固了自身在产业中的地位。从技术产品角度来看,芯片供应紧张和价格升高推动更多企业寻求技术和设计方式的创新,例如将模组芯片化,围绕垂直行业,做更高集成度的解决方案,来降低芯片供应链复杂度和和系统成本。
同时,芯片短缺这为中国芯片产业做强提供了机遇。中国是全球最大的芯片需求市场,最终消耗占全球芯片的4%,而如果加上进口芯片加工成成品后出口的部分,中国市场将消耗全球芯片的35%。在芯片短缺中,海外芯片企业对国内市场支持减少,更多的芯片需求企业只能寻求新的供应商,这给了国内芯片企业发展的巨大市场空间。
、新政策为产业发展注入新动力
00年9月7日,工业和信息化部、中央网络安全和信息化委员会办公室、科技部、生态环境部、住房和城乡建设部、农业农村部、国家卫生健康委员会、国家能源局等八部委联合印发了《物联网新型基础设施建设三年行动计划(0-03年)》(以下简称“行动计划”),为接下来三年中国物联网产业发展指明道路。
0年是中国“十四五”的开局之年,大量规划、政策、纲领出台,其中涉及AIoT产业的文件众多,这为AIoT产业的发展注入政策动能。0年3月日,新华社受权全文发布了《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和年远景目标纲要》,纲要内容中多次提到对物联网及其相关产业的发展要求和重点。
本次规划中数字经济入选了核心经济指标和单独成篇。本次规划提炼出0个十四五时期经济社会发展的核心指标,其中新增数字经济核心产业增加值占GDP的比重的指标,目标是到05年这一指标达到0%。而这“0%”的重任,将分由云计算、大数据、物联网、工业互联网、区块链、人工智能、虚拟现实和增强现实这7大产业承担。
同时,本次规划也给物联网产业发展提出了“推动传感器、网络切片、高精度定位等技术创新,协同发展云服务与边缘计算,培育车联网、医疗物联网、家居物联网产业”的要求。十四五规划全文中5次提到“物联网”一词,除了划定数字经济7大产业外,其他内容还要求进一步布局物联网的基础设施、接入能力和应用场景。
3、大颗粒度应用市场相继发力
AIoT产业的应用市场根据驱动力可分为消费驱动应用市场、政策驱动应用市场和产业驱动应用市场。当前大颗粒度应用市场主要集中在政策驱动和消费驱动应用市场。在AIoT政策驱动应用市场,由于大量政策鼓励和政府支持,往往产业落地应用较快,目前已在以智慧表计为代表的公共事业领域形成规模化落地的AIoT应用场景,市场需求持续释放。而在路灯、安防等领域,AIoT也在快速渗透,这些市场规模的增长,直接与政府的规划和中国城市化进程相关。以智慧方案为例,市场预测其市场规模05年将超千亿。
消费驱动的应用市场,由于应用技术成熟较快,个人消费者容易接受新鲜事物,已经出现了智能家居等规模化应用市场。根据IDC数据,0年上半年中国智能家居设备市场出货量达亿台,同比增长3.7%;预计全年出货.3亿台,同比增长4.6%,市场扩大主要依靠于智能灯、智能门锁、智能小家电等受市场认可的智能单品带动。预计未来五年中国智能家居设备市场出货量将以.4%的复合增长率快速增长,05年市场出货量将接近5.4亿台,全屋智能解决方案的推广将成为市场增长的重要动力之一。
4、产业风口带来新市场机会
0年AIoT相关领域也出现了众多新风口,其中最为典型的包括“双碳”和元宇宙。在朝“碳达峰、碳中和”前进的过程中,物联网的应用至关重要。首先,通过智能传感器实时掌握能源消耗情况,为进一步管理和控制能耗打下基础。其次,AIoT技术融合应用能预测碳排放量,并通过过程监测和优化,减少碳排放,据波士顿咨询公司分析,使用AI可以帮助减少6至53亿吨的二氧化碳,占减排总量的5%至0%。
最后,物联网与区块链结合能有助于简化和促进环境、社会和公司治理数据(ESG)的收集和自动呈报流程,从而促进碳中和交易。整体来看,根据全球电子可持续发展倡议组织GeSI估算,ICT相关领域在未来十年内有潜力通过赋能其他行业帮助减少全球碳排放的0%。物联网、AI等技术都有与能源、建筑、交通、工业、农业等行业进行结合来促进降低碳排放的应用场景。因此,“双碳”目标的推进,将带动AIoT应用更广泛渗透。
二、端、边、管、云、用,五大板块,AIoT产业链图谱
、端
“端”即AIoT产业中的“终端”设备及相关软、硬件,主要包括端侧设备芯片、模组、感知设备、操作系统、底层算法等。“端”是整个AIoT庞大系统中的“神经末梢”,承担着底层数据采集,信息传输,及提供基础算力、算法等职能。
芯片。根据世界半导体贸易统计组织(WSTS)发布的数据显示,0年第一季度全球半导体市场规模为3亿美元,比00年第四季度增长3.6%,比00年第一季度增长7.8%,季度增幅3.6%,是自00年第一季度以来的最高季度增幅。5G的快速推广、汽车行业的复苏、物联网应用进一步渗透等因素,推动半导体市场在供应短缺、疫情反复、国际环境多变的情况下依旧前进。根据世界半导体贸易统计组织(WSTS)预测数据,预计0年全球半导体市场规模将同比增长5.%,达到亿美元,创出历史新高,此前的最高纪录是08年的亿美元。
▲0-0年全球半导体产业市场规模及预测(单位:亿美元,%)
近年来,随着国内半导体行业投入增大,大量新兴企业快速成长,中国芯片市场发展迅猛。根据中国半导体协会数据,03-00年,我国芯片市场规模不断增长,09年中国芯片销售额为.3亿元,同比增长5.8%。截至00年中国芯片销售额为亿元,较09年增加7%。
▲03-00年中国集成电路(芯片)市场销售额及增长情况(单位:亿元,%)
同时,中国芯片市场规模占GDP的比重持续上升。09年中国芯片市场规模占国家GDP的比重为0.76%,00年前三季度这一比例上升至0.8%。芯片行业在国民经济中的重要性进一步增大。
▲03-00年中国集成电路(芯片)市场规模占GDP比重情况(单位:%)
目前,与国际半导体企业相比,中国本土半导体企业在技术、规模上仍存在不小差距。00年,中国半导体制造总额占整体半导体市场规模的5.9%,高于00年的0.%。预计到05年,这一份额将比00年增加3.6个百分点,达到9.5%。
AI芯片。AI芯片是AIoT产业的重要基础。近年来,随着AIoT产业的扩大,AI芯片市场也飞速发展。据战新AI产业智库统计,00年中国AI芯片市场规模达90.6亿元,同比增长53.6%。预计未来几年,得益于5G、智能终端、智慧城市等市场的快速发展,中国AI芯片产业维持高速增长态势,至04年将超过亿元,达到05.9亿元。至05年将进一步增加至.8亿元。
蜂窝通信模组。作为通信模组的重要细分领域,00年蜂窝通信模组全球市场规模达到9亿元,这主要是因为智慧城市、智能表计、车联网等物联网领域的需求不断释放,其中NB-IoT市场规模为3.6亿元,G市场规模为3.3亿元,3G市场规模为6亿元,LTE市场规模为76.亿元;相较于05年的03.9亿元,整体年均复合增长率为4.%,按照这个速度计算,预计0年全球蜂窝通信模组行业规模为84.亿元。
▲06-0年全球蜂窝通信模组市场规模及增速(单位:亿元,%)
无源物联。物联网连接结构通常被区分为高速场景,中速场景,以及低速场景。NB-IoT、LoRa等窄带物联网技术就是专为近百亿级的低功耗、大连接数、小数据量的物联场景准备,在表计、环境监测、畜牧追踪等场景已得到广泛应用。可是,窄带物联网的连接工作,仍需小型电池供电支持,还有海量的终端由于本身条件限制,由于受限于空间、环境和成本等因素,可能连装配小型电池供电的条件都不具备,这构成了千亿级无源物联网节点,例如服装鞋帽、物流包裹、产品外包装等。但在万物互联时代,物与物连接产生的数据价值将会被放大,这也导致无源物联网节点具有被连接的价值。相应的,诞生了无源物联网。
无源物联网的研究已有多年历史,目前市场上主流的技术路线包括RFID/NFC、蓝牙无源物联网、Wi-Fi无源物联网、LoRa无源物联网、5G无源物联网和环境能量采集等。
▲无源物联网技术路线
感知设备。作为物联网发展基石,传感器市场前景广阔。根据前瞻产业研究院的数据,全球传感器市场规模稳定增长,预计0-04年同比增速在5%-0%左右,04年全球传感器市场规模或将达到亿美元,中国市场00年传感器市场规模约在亿元左右。从细分类型来看,未来几年增速较快的传感器类型有ADAS传感器(包含雷达传感器、超音波传感器等)、CIS、MEMS等,其中ADAS传感器00-05年全球市场规模CAGR为.4%,CIS、MEMS传感器该数据则分别为5.4%和.8%。受益于物联网赛道中车联网的快速发展,ADAS传感器成为最为受益的细分类别之一,预计05年全球规模可达亿元左右。
RFID(RadioFrequencyIdentification)。伴随RFID技术的快速发展与应用的深化,未来射频识别技术在性能等方面将会有较大提升,成本也将逐步降低。今后RFID标签产品将更加多样,技术应用系统网络化发展趋势更加明显、系统的兼容性愈发良好,并且随着技术的成熟,RFID与其他产业融合进一步加深,RFID将在门禁管理、防伪识别、生产的自动化及过程控制、人员管理等领域得到应用和推广,RFID产业发展潜力巨大。根据锐观咨询整理的数据显示,00年我国RFID市场规模已达到47.亿元,相比09年增长0.3%,预计04年将达到.亿元。
▲08-04年中国RFID市场规模及预测(单位:亿元)
高精定位。定位技术已被广泛应用多年,但随着万物互联概念的兴起,位置信息被赋予了更多意义和价值。物联网的第一步就是连接物体和采集数据,而物体处于物理空间中的基础维度就包括其所在的位置,因此位置信息往往是物体相关信息中必不可少的一部分。例如,工厂中的流程控制需要监控人员、运输单位、物料位置,家庭空间的智慧生活需要基于人位置信息做判断,公检法相关的特殊场景下需对人员轨迹展开精准追踪等。
根据诺基亚早前的数据,人们87-90%的时间都在室内度过,室内位置信息意义重大。同时,由于室内空间结构越来越复杂,而应用方案中对位置的实时性、精确度要求越来越高,市场对高精度室内定位需求日益明确。尤其在苹果、小米等头部手机品牌引入UWB定位系统后,市场需求快速方式。根据MarketMarkets机构的调查数据显示,全球室内定位市场规模预计0年将达到.9亿美元。
▲07-0年全球室内定位市场规模(单位:亿美元)
当前物联网室内高精定位领域,主要定位技术包括Wi-Fi、蓝牙、UWB、RFID等,其中UWB定位和蓝牙AOA是当前市面上应用最广阔的定位技术。
、边
“边”是相对于“中心”的概念,指的是贴近数据源头的区域。边缘智能指的是将智能处理能力下沉至更贴近数据源头的网络边缘侧,就近提供智能化服务,从而满足当前市场对实时性、隐私性、节省带宽等方面的需求。
面对分散的、碎片化的物联网场景,云计算服务能力的短板逐渐显现,更靠近数据源的边缘计算不仅能提供低时延、高可靠服务,还能同时保证数据安全、处理实时性。伴随AI在物联网领域应用的发展,物联网应用的赋能得到持续提升,同时边缘计算也不断下沉到业务场景、物联网设备终端周边,AI与边缘计算的结合使得每个边缘计算的节点都具备计算和决策的能力,这使得边缘计算更加智能,更注重与产业应用结合的边缘智能应运而生,并成为AIoT的重要一环,有效地缩短了边缘设备与云端之间距离,但边缘智能作用的发挥离不开边缘智能硬件与边缘智能软件的支持。
边缘智能硬件主要由负责处理和转换网络协议的边缘网关、衔接IT和OT的边缘智能控制器、提供算力的边缘服务器等构成,这些硬件实体都处在边缘节点;活跃在该领域的代表企业主要有爱立信、施耐德电气、Arm、英特尔、思科、华为、新华三、中兴通讯、研华科技、联想等。
边缘智能软件是边缘管理层的核心,主要负责统一管理边缘节点、调用相关资源,目前边缘智能软件平台主要功能有管理网络边缘的计算、网络和存储资源,今后将朝着浅训练和强推理方向发展,这将满足低时延场景的需求;活跃在该领域的代表企业主要有AWS、Azure、阿里云、华为云、腾讯云、百度云、中科创达等云平台企业,这些企业设计云平台和软件的实力雄厚。
随着我国新基建不断推进,我国经济各领域数字化转型步伐持续加快,这加速了AIoT的发展,给智能家居、智慧城市、工业互联网等带来了巨大发展机遇,为边缘智能提供了丰富应用场景、产生了大量边缘数据处理需求。据工信部研究数据显示,00年国内边缘计算市场规模达到80亿元,同比增长55.39%,预测0年市场规模将达到96亿元。
▲08-00年中国边缘计算数据量与市场规模(单位:ZB,亿元)
3、管
“管”主要指AIoT产业链中负责连接的网络,承担着将终端设备、边缘、云端连接起来的职责。随着AIoT产业发展,物联网设备数量快速增加,设备种类、设备应用场景日益丰富,更灵活的无线网络连接能力将是市场的必然选择。
无线通信。非授权频谱网络主要指非运营商搭建、运营的网络,通常部署相对灵活,布网成本相对较低。非授权频谱网络包括广域通信网络和局域通信网络。
局域通信网络包括以UWB为代表的超宽带网络,以Wi-Fi为代表的宽带网络,及以蓝牙、Zigbee为代表的窄带网络,局域通信网络主要应用于室内连接和人与人之间的近距离连接。多数局域网技术形成时间早,技术成熟,但近年来Wi-Fi为代表的局域网技术仍保持迭代,以期跟上物联网时代发展的脚步。同时,在物联网中,局域网连接仍是最为主要的无线连接方式。
Wi-Fi是当前应用最为广泛的无线局域网络。Wi-Fi5自03年标准化以来,已适用当时绝大多数典型室内场景,但在多用户同时使用、对稳定性要求高的产业应用等场景的应对能力较弱。Wi-Fi6是第六代无线技术,基于IEEE80.ax协议。Wi-Fi6的单用户数据传输速度比Wi-Fi5快37%,且能为每位使用者提供四倍的吞吐量。同时,Wi-Fi6相较Wi-Fi5,信号覆盖更广、更省电、可连接更多设备。
据IDC数据,00年中国WLAN市场总体规模达到8.7亿美元,Wi-Fi6占总体WLAN市场3.%,规模达.7亿美元;0年,预计Wi-Fi6将继续扩大市场份额,中国市场将接近4.7亿美元的市场规模。当前,虽然Wi-Fi5已可满足多数家居使用场景,但教育、医疗、工业等领域已对Wi-Fi6形成明确需求,例如网络课堂迫切需要低延时来支撑良好的课堂效果。此外,随着物联网发展,连接设备数据增多,Wi-Fi6的市场需求也将相应提高。Wi-Fi6虽然具备强大性能,但市场发展仍需时间,整体处于市场导入期。
蓝牙技术被市场熟知主要是因为在智能手机上大面积普。但随着低功耗蓝牙模块应用普及,蓝牙敲开了智能穿戴和物联网应用场景的大门,并开始逐步从个人通信应用拓展到产业级应用场景,如工业等。0年4月5日,蓝牙技术联盟发布了《0年蓝牙市场最新资讯》,该报告预测尽管00年蓝牙市场的增长速度有所减缓,但预计至05年,蓝牙设备的年出货量将从00年的40亿台增长至60亿余台。
具体到物联网领域,蓝牙技术联盟(SIG)预计,03年全球蓝牙智能家居设备出货量将达.5亿,智能楼宇设备出货量将达3.74亿,智慧城市设备将达.97亿,智慧工业设备将达.78亿。参与蓝牙市场的企业众多,主要芯片企业包括高通公司、Nordic、紫光展锐、乐鑫科技、泰凌微等。另外,全球转向居家办公的趋势推动了蓝牙PC配件的增长,00年蓝牙PC配件的出货量为.53亿。大众对健康问题的日益重视,也带动了蓝牙可穿戴设备需求的增长,预计0年蓝牙可穿戴设备的出货量将达到.05亿台。此外,由于全球对于安全复工解决方案的高度