物聯網的大力發展，以及移動通信網絡的逐步完善，讓遠距離通信成為物聯網產業中的一個重要技術領域。從手機和移動寬帶延伸而來的M2M模塊得到了企業的大力重視與推廣，并廣泛應用到了短距離通信（WiFi、藍牙、ZigBee）所難以覆蓋到的移動支付、電力、車載、安防監控等新興領域。隨著未來應用場景的復雜化，遠距離通信模塊與短距離通信有望結合，目前已經有廠商在針對不同應用積極推出完整的解決方案。為了了解目前模塊產業的真實需求與挑戰，本刊特地采訪了業界知名的通信、物聯、射頻模塊廠商，進行了深入的交流。
充電樁、無人機等新興應用涌現，車聯網將首先爆發 電子制作模塊
“整個物聯網發展的勢頭是非常迅猛的。我們預計全球無線通信發貨數量會超過1.6個億，中國超過4千萬。從M2M的勢頭看是非常迅猛，傳統的行業會往物聯網轉換升級。”深圳市中興物聯科技有限公司副總經理王彭表示，對于新興領域，他個人比較看好的一個是工業4.0。“在中國很多企業也在提出要求和探索。我們現在跟富士康在談，對它的機器人、儀表進行智能化。我們希望做出一個比較成熟的解決方案。”
 深圳市中興物聯科技有限公司副總經理王彭 |
王彭同時看好一些政府主導的行業，比較典型的是充電樁和新能源。以電動車為例，技術瓶頸限制了行業的快速發展。“目前國內做電池做得比較好的比亞迪，充滿以后只能2、300公里。而且充電樁滿足不了需求，充電時間也滿足不了需求，比加油的時間慢多了。所以我們做了一個無線充電，考慮把充電放到停車位下面，現在深圳機場已經開始應用了。”
“我們內部成立了一條車聯網產品線，去年發布了車規級的模塊，預計在今年Q4上市。還有一些準前裝的產品，被應用到海馬、奇瑞等品牌中。”深圳市中興物聯科技有限公司副總經理王彭表示，目前中興物聯在汽車、移動支付、安防監控等傳統行業投入資源較多，現在會把重點放在4G模塊上，如3620、3630模塊。此外，針對汽車后裝市場，則提供3880模塊。他同時表示，中興物聯還會針對一些重點客戶提供定制化解決方案，“比如AT&T定制了一些車載熱點，以及跟歐洲最大的車聯網服務運營商TST的合作。”
針對表機市場，中興物聯從2012年推出GPRS模塊以后，就一直是諸如國家電網、南方電網的核心供應商。除了在國內，目前中興物聯也在積極開拓歐洲、亞太市場份額。“針對安防監控，去年跟鐵塔公司合作了一個監控DTU的項目，我們的訂單獲取量及發貨數量都是排在第一的。”王彭表示。
除了這些傳統領域，許多新興的物聯網行業正在涌現。王彭也特別提到了類似于無人機的模塊應用。他表示，目前無人機大多采用WIFI等近距離無線，比較少采用遠距離通信方案，但是理論上遠距離大無線非常適合無人機這種產品，因為距離不受限制。未來中興物聯將根據混合組網的概念推出相應的產品。“行業跟技術是一個相互促進的關系，新興的行業會促進新的技術。比如目前車載領域就提出了V2X的概念。”王彭認為，物聯網現在非常熱，但是他認為首先爆發的領域還是在車聯網。僅僅將存量市場的汽車都連接起來，將帶來2000多萬的新增用戶，這個市場是非常龐大的。
新的廠商不斷涌現，2016年模塊行業仍將保持增長
 廣東司南物聯股份有限公司董事長張力 |
作為一家一站式物聯網整體解決方案提供商，廣東司南物聯股份有限公司目前除提供物聯網云服務、大數據挖掘利用和智能APP以及web前端的開發服務之外，針對前端模塊技術的復雜性和多樣性，同時提供Wi-Fi、BLE、2.4G、RF433、GPRS/3G等全系列物聯網模塊產品線。
廣東司南物聯股份有限公司董事長張力表示，目前司南物聯面向全球500強企業和珠三角地區的家電廠商提供完整的物聯網解決方案，涵蓋SNIOT全系列物聯網模塊、控制板設計、智能APP定制開發和云端服務等。采用司南物聯解決方案的家電產品種類有很多，包括智能電飯煲、智能熱水器、智能空氣凈化器、智能插座、智能電壁爐、智能人體秤、智能燈等等，國內外消費者家中常見的電器司南物聯均有成功案例。
“我們認為2016年物聯模塊行業的整體格局仍然不會特別涇渭分明。新的模塊商仍然會不斷涌現出來，一些有著傳統優勢積累的模塊商也將繼續為物聯網產品的發展貢獻力量，大部分模塊商的業務都會有所增長，不會出現新老模塊商業務冰火兩重天的情況。”張力認為，物聯模塊市場遠沒有到飽和甚至要洗牌的階段，2016年模塊行業仍將保持增長態勢。
低功耗、小型、集成化成模塊發展趨勢
針對未來通信模塊的技術發展趨勢，王彭認為會毫無疑問的向4G制式轉型。“針對高速率要求的產品，目前我們推出了高帶寬的Cat3,后續會推出Cat9~10的產品。針對低速率、低功耗的產品，則會重點發展Cat1、CatM的產品。”
另一個發展趨勢是模塊智能化。以汽車為例，在車載娛樂產品中，如后視鏡、車機等應用均要求產品帶操作系統，還有目前越來越多的POS機因為要支持指紋、手寫簽字等多種支付方式，也需要操作系統。所以目前越來越多的方案商開始直接采用手機或平板方案來設計產品，這也對通信模組廠商提出了新的要求。
“從技術角度看，前幾年沒有人提LTE CAT1、CAT0等低數據的需求。現在Iota應用促進了低功耗LTE技術的演進。”王彭表示，物聯網新興行業的涌現對通信模塊提出了更多的需求，對產品的功耗要求越來越低，比如電動車的充電樁會要求大無線加小無線的混合組網的概念。“去年我們在研究LORA技術，并且我們的方案已經出來，會發布解決方案。這個產品從基站到終端，并且基站也集成了我們路由的功能，這樣推出了大加小無線的解決方案，針對類似于智能家居、充電樁等應用。”王彭表示未來充電樁的市場發展值得期待，根據規劃，預計2020年中國會有超過500萬的需求。“目前國家電網做了集采，但是標準還有待統一。不同的充電樁的運營商會根據相應的模式制訂標準，包括有用DTU實現的，有用模塊嵌入，有雙卡雙待，有用無線加有線的方案。”
張力則認為，物聯網通信模塊在未來的1~2年里，會朝著更加集成化、小型化的方向發展，越來越多的芯片和功能會集成進物聯模塊中。同時，隨著物聯網產品形態不斷增多，一方面模塊的價格仍然會繼續走低；另一方面，物聯網模塊還會向著多樣化的方向發展，以滿足越來越多不同類型設備的功能需求。“在更久的將來，我們甚至還會看到一些面向相對的利基市場的物聯模塊的出現。就像任何產品一樣，模塊也會有個性化、小眾化的型號出現，而且模塊不像芯片，前者實現個性化的成本要低很多。”
應對頻譜拓展需求，射頻前端高度集成化
“對于射頻元器件廠商來說，這是最好的時代，也是競爭最為激烈的時代。”愛普科斯(以下簡稱EPCOS)射頻應用及產品市場副經理包佳斌表示，從2010年進入3G時代后，射頻元器件已經成為國內手機生產廠商特別關注的物料了。隨著技術的提升，2014年開始步入4G時代后，手機的頻段需求不斷增加，特別是其中的射頻放大器，射頻開關和射頻雙工器。
 愛普科斯產品服務有限公司射頻應用及產品市場副經理包佳斌 |
當然，有機遇一定也會有挑戰。在4G-LTE時代，頻譜是非常稀缺的一個資源，各個國家的頻段間隔都是比較密集的，這樣就會對濾波器的性能提出更高的要求，高性能的濾波器就會成為市場的最需要的產品之一。高性能的濾波器主要包括體表面波（BAW）和溫度補償表面波（TC-SAW）兩種。EPCOS正提供這兩種用于移動通信的濾波器。
“我們認為隨著射頻技術發展到4G+的時候，也就是出現更多頻段的載波聚合時，手機對高性能的濾波器依賴會更明顯。”包佳斌表示，在最早的2G時代，普通的聲表面濾波器就可以滿足需求了，到了3G時代，濾波器的數量開始增加，但是對性能的要求并沒有明顯的提升。然而，到了4G的時代，由于頻段的不斷增加，同時還要兼顧WIFI，GPS和藍牙的互擾問題，所以，現在的濾波器不僅在數量上多了，在質量上也需要做提升。BAW和TC-saw正好能夠滿足其需求。其中，BAW的濾波器不僅能夠承受更大的功率，而且還能滿足使濾波器的邊緣更加陡峭。EPCOS公司是少數能夠提供這兩種高性能濾波器的公司。由于射頻模組是剛剛開始在國內興起的手機設計解決方案，其仍然面對很多不同的挑戰。比如，在其整體頻段搭配方面射頻模塊必需兼容，以滿足不同客戶的需求。另外，對其內部射頻元件性能的選用也需要綜合考慮。
頻段的不斷拓展和載波聚合對性能的苛刻要求，射頻前端需要更多的器件來滿足行業的標準，特別是那些針對全球市場的旗艦手機，射頻前端的主要器件多達30多個。這樣，在手機的整體布局和研發的調試階段都會遇到瓶頸，所以，把這些分離元器件整合成模塊就勢在必行了。
包佳斌表示，把射頻放大器，射頻開關和射頻濾波器集成到一起，可以大大的縮小手機射頻的布局面積。現在第一代的產品正設計在應用于高通最新驍龍810平臺上。例如，射頻前端高度集成化不僅可以縮小射頻前端的布局面積，還能夠大大縮短工程師的研發時間。例如，在TDK第一代的射頻前端模塊中，幾乎把所有內部的匹配電路都加上了，這樣射頻工程師無需再花時間調試射頻放大器到射頻濾波器之間的匹配，而僅僅需要配置好相應的軟件參數就可以做出符合系統標準的產品了，大幅度的縮短調試的時間，讓工程師能夠更專注于天線方面的設計。
4G平臺快速增長，2G平臺仍占主流
在通信模組領域，目前主要的芯片平臺包括高通、MTK、展訊、聯芯等，此外海思、中興也加入了戰團。王彭表示，目前中興物聯的模組產品以高通平臺為主。“從整個芯片平臺的需求來看，過去工業級市場做得最好的平臺是英飛凌，但是英飛凌被收購后，目前我們第一選擇的平臺是高通。”談到高通的競爭對手MTK，王彭表示，目前MTK更多的重點還是放在消費電子領域，“MTK在GPRS這一塊做得還是不錯的，但是價格偏高。”
王彭表示，按照整個M2M的行業占比，目前2G還是占據比較大的份額，去年的數據還是在70%以上，今年2G應該會在60%以下。“中興物聯在2G領域的重點不是GSM而是CDMA。目前我們提供國內70%的CDMA模塊，主要采用高通平臺。中國4G網絡的發展，從全球來看是全球最快的。我估計中國的4G應該超過了5%，中興物聯后續重點應該是4G，我們的策略首先以高端市場為主，再輻射發展中國家。今年重點還是歐洲、新加坡、臺灣。模塊需求量比較大的俄羅斯、巴西、印度是下一步的計劃。”
王彭同時表示，中興目前已經了自己的4G芯片，在一些細分市場可以作為自己的第二平臺。“去年中興微電子拿到了24個億的戰略資金的投入，我們也希望能把中興芯片做到國產新片No.1的位置。”未來中興將繼續投入力量實現芯片自主化，特別是針對許多政府項目，如政務專網市場，采用國產芯片平臺會有一定優勢。
司南物聯采用的上游芯片則主要包括MTK、聯盛德（前中電華大）、TI、南方硅谷、漢天下、高通、GainSpan、Atheros、臺灣矽品等。張力表示，“這些上游供應商的產品各有特色，有的比較穩定，歷經市場考驗；有的運算能力很強，適合網關等數據處理任務重的產品使用；還有一些主打低價同時功能仍然良好，能夠為司南物聯的客戶節省不小的成本，有效幫助他們控制產品價格，從而站市場競爭中占據優勢，大大加快物聯網終端產品開拓市場的步伐。
從目前的項目落地情況來看，司南物聯在2G、3G、4G的物聯模塊均有部署，其中2G（GPRS）模塊是司南物聯現役移動網絡模塊中占比最高的，占比大概60~70%的水平；3G和4G模塊客戶均有需求，目前3G模塊占比更高一些。“至于隨著運營商不斷調低4G流量資費，4G模塊占比會不會逐步超過3G模塊，現在還不好說。這與市場需求、芯片采購成本、實際流量資費甚至5G的推廣速度都有關系，我們的產品布局永遠是跟著市場而不斷變化調整的。”
行業標準缺失制約模塊產業發展
目前來看，歐洲的網絡發展可能確實不如中國。不過這些成熟地區一些新興行業的商業模式做得比較早。“比如車聯網的TSP應用在歐洲、美國做得比較好，而且那邊的行業標準比較完善，要求比國內嚴格得多。”王彭表示，相比歐美成熟市場，國內市場最大的問題是只看性價比，標準缺失。
“一些表機客戶為了價格甚至選擇手機的方案，而我們認為工業級的產品一定要用到15年以上的。”王彭認為，這種現狀的出現主要是因為歐美有許多的行業聯盟和協會來主導行業標準。而在國內的行業協會無法形成主導型的地位，運營商則只能主導通信相關的行業標準。對于類似汽車、表機等行業標準實際上是無法參與的。“即使有行業標準，一般要求也是低于企業標準。”
另一個困擾中興物聯的挑戰是在國內專利起不到決定性的作用。“這是我們比較惱火的地方，因為我們做了14年的無線通信模塊，在技術沉淀方面我們有優勢。”從核心專利來看，中興物聯在IOT英國知識產權局2014年的排名占第一，這也使其在開拓歐美等重視專利的市場時更具優勢。
廣東司南物聯股份有限公司董事長張力認為，物聯網通訊模塊實際上是通訊芯片在具體應用案例中的外置方案形式，從芯片外置方案的角度出發，物聯網模塊目前面臨的挑戰主要在體積和功能等方面。
體積方面，主要是從設備小型化的趨勢來講。輕巧便攜不僅對消費類穿戴式產品非常重要，在工農業嵌入式應用中也有相當的必要性。因此，減小模塊體積，是最終產品的體積無限趨近集成芯片方案，對模塊廠商來說是一個永恒的主題。
如果說體積方面的優化是在追求補足模塊方案的短板，那么對功能的追求則是在試圖放大模塊方案的優勢。物聯網芯片體積小、運行穩定但是普遍功能單一，比如通訊芯片和傳感芯片就難以集成在一起；對模塊而言，則可以將不同功能的芯片集成在一起，并加入前端預處理能力，在整體控制系統中扮演更重要的角色。
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