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物联“芯”需求下的芯片集成化趋势

更新时间:2014-12-17

       过去的20年,PC、手机等消费电子产品的普及带动了半导体芯片产业的高速发展,形成了英特尔、高通、意法半导体、德州仪器等芯片巨头,也促成芯片设计、制造、封装、测试整个产业链的繁荣。然而,在PC、智能手机的渗透率接近饱和的背景下,物联网产业化的推进成为半导体市场巨大蓝海,数百亿物联网终端的前景为芯片产业带来巨大空间。当然,不仅仅是市场空间,物联网产业所呈现出新的特点对半导体产业链或将产生重大影响,其中物联网终端的个性化需求让IC分布式与集成化成为一个新的趋势。

辅物为本:物联网芯片的功能和性能要求

       过去的时间中,PC和手机等传统电子产品主导了芯片市场的大部分需求。此类产品中,产品的核心功能,包括运算、存储、分析、通讯等,必需由相关芯片来支撑,芯片是无可争议的主角,充当了电子产品各个部分的大脑和心脏。当然,芯片在这些产品的价值体系中也占据了较大的份额,以智能手机为例,芯片相关成本已占据了20%以上。而对于物联网来说,该物品本来的功能才是主角,如自行车的代步功能、衣服的御寒功能等,通过物联网技术实现智能化只是在物的本体功能基础上让人们生产生活更加便捷,所有芯片、传感器、通讯模块等本质上是辅助功能。

        每一个物品已有自身核心功能,我们不需要再给他赋予具备PC或智能手机那样的超级功能,而只需要辅之以基本的感知、通讯功能,并通过云端或者本地PC、手机进行存储和计算分析,故对于芯片功能和性能的需求相对于PC和智能手机大大降低。芯片在物联网产品中职责是辅助的功能,这种“辅物为本”的定位将在物联网产业生态中催生出大量廉价、简化功能的芯片。

万物万面:个性化物的“芯”需求

       PC机和智能手机不断增强的功能要求,以及2G/3G/LTE多张通讯网络并存,多模、多核的高端芯片研发生产建立起较高的壁垒,而这一领域芯片可实现标准化和量产。但是,在未来物联网的场景中,万物皆可互联、万物皆赋予智能,由于每一类物品特有的功能和个性,其连接入网和智能化的要求各异,这些需求传导至底层芯片领域也会表现出个性化、定制化的需求。

物联网芯片.jpg

举例来说,对于一些传统计量设备,仅需赋予其小容量数据上行和控制指令下行功能即可,因此支持基本通讯功能的芯片就能满足其需求;而对于车联网,尤其是自动驾驶场景来说,高度精确的位置感知、大容量数据低时延双向传输等是比不可少的,因此要求高精度的传感器和通讯功能芯片集成,且汽车中大量的电子设备对芯片都有不同的要求。万物互联中表现出各自特色和需求的“万面”,形成了个性化的“芯”需求。

分布式与集成化

       多年来,摩尔定律作为芯片发展的铁律一直发挥着作用,到物联网时代,这一定律依然有效。科技演进过程中,分布式成为一种新的表现形式,除了巨头持续垄断高端、规模化应用芯片领域外,因为物联网发展芯片需求的多样化和个性化,已有一些细分领域芯片研发设计厂商,如专注于定位传感器芯片研发设计、专注于行业应用终端专用芯片等,其中不乏一些创业企业。这些厂商呈现出分布式特点,在其专注领域持续地发挥着摩尔定律的作用,在专业性和廉价之路不断前进。

在IC发展历程中,“牧本浪潮”是继摩尔定律后又一规律性总结,认为半导体产业定制化和标准化每10年周期性轮换一次,新一轮定制化自2007年开始,自动化SoC和SiP技术将是行业主导趋势。结合物联网产业化的推进,这一轮定制化将表现为芯片快速集成化的趋势,根据各类设备个性化需求特点,将各种相对简单、廉价的功能集成起来。如通过集成低功耗DSP芯片和MCU来设计一款适用于可穿戴设备的SoC。

物联网芯片1.jpg

        在物联网终端设备(智能硬件)价值链金字塔结构中,从底层到终端依次为芯片—嵌入式模块—开发板—应用软件—智能硬件。作为产业价值链的中间件部分,嵌入式模块对芯片可以提出直接的需求,另外,多样化的硬件产生定制化、集成化的芯片方案。由于当前硬件的智能化方案与手机相比相对简单,因此相当多的嵌入式模块和硬件所需要的芯片方案为廉价、少数功能集成的方案。以往属于长尾需求的集成芯片方案,在物联网发展过程中可能形成批量的产能,从而形成了芯片集成化的趋势。

        科技产业革命在不断改变人类生产生活方式的同时,也不断推动原有价值链的变革重构,物联网从概念提出到落地推进中,万物互联和智能理念带来新的表现形式,也逐渐改变芯片领域的市场需求,个性化需求催生集成化,期待物联网时代芯片集成化的到来。

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