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無線通信芯片是萬物互聯(lián)的核心環(huán)節(jié)，利用其豐富的連接技術(shù)可以實現(xiàn)各種不同場景的連接需求。
國內(nèi)無線通信芯片，探討遠距離、低功耗、自組網(wǎng)通信技術(shù)在智慧互聯(lián)行業(yè)快速應(yīng)用的背景下，磐啟微由消費向工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場的進階之道。
出貨量累計近20億顆！ChirpIoT系列產(chǎn)品初步實現(xiàn)了對LoRa芯片的國產(chǎn)替代
據(jù)了解，磐啟微成立于2010年，是國內(nèi)領(lǐng)先的智慧物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)芯片設(shè)計企業(yè)。經(jīng)過多年的發(fā)展，公司現(xiàn)已經(jīng)擁有低功耗遠距離ChirpIoT、多協(xié)議、BLE-lite三大系列芯片產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于智能家居、工業(yè)互聯(lián)、智慧城市、資產(chǎn)管理、室內(nèi)定位、運動健康等領(lǐng)域，截止目前累計出貨量已近20億顆。
磐啟微產(chǎn)品主要下游應(yīng)用場景
資料來源：磐啟微
在低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）無線通信芯片方面，磐啟微自研的PAN3028、PAN3031、PAN3029等ChirpIoT?系列產(chǎn)品具有產(chǎn)權(quán)自主、超廣覆蓋、極低功耗、強抗干擾、獨立組網(wǎng)、高性價比等特點，成功打破國外公司的技術(shù)壟斷，初步實現(xiàn)了對LoRa芯片的國產(chǎn)替代。
具體來看，PAN3028是一款采用ChirpIoT?調(diào)制解調(diào)技術(shù)的低功耗遠距離無線收發(fā)芯片，其工作頻段為400~510MHz，具有-140dBm的靈敏度以及22dBm的輸出功率，由于具有高抗干擾性、低功耗和超遠距離等特性，使其成為遠距離傳輸和對可靠性要求極高的應(yīng)用的最佳選擇；而PAN3029作為公司新一代ChirpIoT?系列新產(chǎn)品，在靈敏度以及功耗等技術(shù)指標上都做了一系列優(yōu)化，其RX功耗為4.1mA，僅為PAN3028的40%左右，預(yù)計不久后就會發(fā)布。
楊岳明表示：ChirpIoT系列產(chǎn)品采用的是磐啟微自主研發(fā)的調(diào)制解調(diào)通訊技術(shù)，工作在1Ghz頻段以下，通信距離在3KM以上，具有極低的功耗，電池使用年限超過10年，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)監(jiān)控、家庭和樓宇自動化、遠程自動抄表、安防系統(tǒng)等遠距離低速率的工業(yè)控制類場景。目前，該系列產(chǎn)品已經(jīng)在電力、傳感器、消防、安防、運營商、表計行業(yè)的方案商、模組廠商及行業(yè)大客戶中批量出貨。憑借較高的毛利水平，該業(yè)務(wù)已經(jīng)成為公司凈利潤的重要組成部分。
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備終端的數(shù)量也在與日俱增，但目前市場無線傳輸協(xié)議多樣，且各協(xié)議在技術(shù)標準、技術(shù)規(guī)格上存在不同程度的差異，導(dǎo)致大量不同協(xié)議的設(shè)備無法實現(xiàn)互聯(lián)互通，這不僅在無形中增加了軟硬件成本，而且也降低了物聯(lián)網(wǎng)的傳輸效率。
在這種背景下，多協(xié)議芯片憑借能讓一枚芯片同時支持多種連接方式和標準的特性受到了市場的歡迎，迎來快速發(fā)展。
在多協(xié)議芯片領(lǐng)域，磐啟微自研的支持BLE、Mesh、2.4G、ANT+等無線通信協(xié)議的PAN108X、PAN107X系列芯片已經(jīng)推向市場，憑借超低功耗技術(shù)、高速及遠距離無線傳輸?shù)忍攸c，可滿足電力、傳感器、標簽、高端鍵鼠、AR/VR、運動健康、智能家居、工業(yè)等眾多場景的需求。
而在BLE-Lite系列芯片方面，磐啟微采用簡化的BLE協(xié)議，使得芯片在和BLE4.0以及以上版本通信的同時，進一步降低了芯片的功耗和成本，非常適用于智能家居、智能遙控、智能玩具、智能體脂秤、電子標簽、電動牙刷等有簡單連接需求的應(yīng)用場合。
以XN297L系列產(chǎn)品為例，該芯片是工作在2400~2.483GHz世界通用ISM頻段的單片無線收發(fā)芯片。在功耗上，發(fā)射模式（2dBm）下該芯片工作電流為19mA，接收模式下工作電流為15mA，休眠電流僅為2uA；在成本上，該系列芯片自帶部分鏈路層通信協(xié)議，僅需配置少量的參數(shù)寄存器即可使用，更加節(jié)省成本；在性能上，該芯片在250K/1M/2M bps模式下的接收靈敏度為-91/-87/-83dBm，發(fā)射輸出功率最大可達13dBm，具有抗干擾性好、接收濾波器的鄰道抑制度高等優(yōu)異特性。目前，該芯片已經(jīng)智能家居、智能家電等領(lǐng)域廣泛使用，其中在九陽新款空氣炸鍋中使用的射頻收發(fā)芯片XN297LBW，開啟了空氣炸鍋的智能化里程碑。
磐啟微經(jīng)典TRX BLE-Lite產(chǎn)品情況
資料來源：磐啟微
楊岳明指出：BLE Lite是磐啟微通過完善配對解綁、組包拆包、群組管理、加密解密、安全策略，形成的一種輕量、安全的2.4G藍牙產(chǎn)品，目的是在廣大的消費市場，以更低成本、更易開發(fā)的特點來替換BLE的部分應(yīng)用場景。經(jīng)過十多年的發(fā)展，公司在該領(lǐng)域已經(jīng)擁有業(yè)內(nèi)領(lǐng)先完善的產(chǎn)品線，并且銷量保持著穩(wěn)定增長的趨勢。除了家電領(lǐng)域的九陽外，在玩具領(lǐng)域的美泰、孩之寶等都是我們在該領(lǐng)域長期合作的客戶。
在消費物聯(lián)網(wǎng)市場取得領(lǐng)先地位后，積極向毛利率更高的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域拓展
近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)以及無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級不斷加速。根據(jù)GSMA的數(shù)據(jù)，2021年全球物聯(lián)網(wǎng)總連接數(shù)達到151億個，預(yù)計未來4年將保持11.45%的復(fù)合增長率增長，到2025年這一連接數(shù)量將達到233億個，總收入將達到1.1萬億美元。
面對層出不窮的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，無線物聯(lián)網(wǎng)芯片行業(yè)也迎來歷史機遇，需求持續(xù)爆發(fā)式增長。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)智庫的數(shù)據(jù)，在2023年全球無線短距通信芯片出貨量預(yù)計將達到160億片，到2026年市場規(guī)模將超過250億美元。而作為在無線通信芯片中占比較大的藍牙芯片，預(yù)計出貨量將從2022年的49億顆增長到2027年的76億顆，CAGR將達到9%。
從競爭格局來看，在低功耗藍牙芯片領(lǐng)域，目前主要玩家為Nordic、Dialog（被瑞薩電子收購）和TI，三者合計市占率接近60%。對于目前藍牙芯片行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，楊岳明表示：
磐啟微是國內(nèi)做2.4G藍牙芯片最早，也是做的最好的企業(yè)之一，我們在這個領(lǐng)域一直是行業(yè)的標桿，早在2016年左右，磐啟微的營收就已經(jīng)過億元。和國外Nordic相比，公司的PAN108x系列產(chǎn)品在性能上和國外主流產(chǎn)品差不多，在待機情況下功耗為300納安僅比Nordic差10%，不過磐啟微在價格上有一定的優(yōu)勢，并且現(xiàn)在在功耗上已經(jīng)做了優(yōu)化，即將發(fā)布的PAN107x系列芯片在功耗上就可以比國外友商做的更好。和國內(nèi)廠商相比，磐啟微的產(chǎn)品在性能、功耗等各項指標上都具有很強的優(yōu)勢，一直以來處于行業(yè)第一梯隊。
而在低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，目前有兩種不同制式，一種是基于蜂窩即工作在授權(quán)頻段的一些低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，如NB-IoT等；另一大類是工作在自組網(wǎng)即非授權(quán)頻段的一些技術(shù)，如LoRa與ChirpIoT，其中前者是美國Semtech公司所主導(dǎo)的技術(shù)，在國內(nèi)外擁有廣泛市場；后者則是一項由磐啟微研發(fā)，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)底層技術(shù)。
磐啟微的ChirpIoT系列產(chǎn)品是直接對標Semtech的LoRa做的，其中PAN3028、PAN3031系列主要對標Semtech的SX127系列產(chǎn)品。和SX127相比，PAN3028在靈敏度方面差不多，但磐啟微的帶寬沒有它做的那么窄，磐啟微認為用62.5/125/250/500KHz的帶寬以及0.08-21kbps的速率，足以滿足絕大部分低速率場景的應(yīng)用需求。
楊岳明說道，而PAN3029系列對標的是Semtech的SX126系列產(chǎn)品。和SX126相比，磐啟微的PAN3029產(chǎn)品靈敏度比它高2~3個dBm，這也就意味著磐啟微芯片的傳輸距離比它要遠1.3倍左右。此外，該芯片的擴頻為5-12，最高速率可以達到45kps，接收電流也只有4.1毫安，在功耗上比SX126更有優(yōu)勢，可以在很大程度上幫助客戶節(jié)省成本。
值得一提的是，PAN3029提供了一種點名機制，其將在前導(dǎo)碼（Preamble）分為多個片段(Field)，并在每個片段中加入ID，當(dāng)接收端接收到一個完整的Field后通過ID就可以辨別出是不是呼叫自己，如果不是，即可立刻進入休眠狀態(tài)。通過這種方式，極大的降低了整個網(wǎng)絡(luò)的功耗。
PAN3029新增特有MAPM模式，可降低約60%的網(wǎng)絡(luò)功耗
資料來源：磐啟微
磐啟微2.4G藍牙產(chǎn)品線主要面對的是消費類市場，而ChirpIoT系列產(chǎn)品線則主要應(yīng)用于工業(yè)場景。在談及由消費向工業(yè)領(lǐng)域拓展的原因時，楊岳明是這么看的：
消費類市場雖然市場規(guī)模大，但玩家眾多競爭激烈，因此導(dǎo)致消費類市場毛利率并不高。此外，消費類市場由于產(chǎn)品更新迭代快，周期性很強，容易導(dǎo)致公司收入出現(xiàn)大起大落的情況。為了保持公司長期持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，在2016年左右，借助工業(yè)智能化升級的機遇，公司開始向毛利率更高、價格更為穩(wěn)定的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域進行拓展，目前已經(jīng)在低功耗、遠距離的表計等工業(yè)傳輸領(lǐng)域取得了一定的成績。
展望未來，楊岳明表示：現(xiàn)在國內(nèi)市場雖然無線通信芯片眾多，但真正營收規(guī)模能夠做到10億元以上的公司其實并不多，這是國內(nèi)芯片設(shè)計公司的機會所在。未來，磐啟微也會重點圍繞著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場，不斷進行產(chǎn)品矩陣的完善，用磐啟微的高性能、遠距離以及低功耗的技術(shù)優(yōu)勢，不斷的去更新迭代我們的產(chǎn)品，在滿足不同細分行業(yè)特定客戶需求的同時，進一步把公司做大做強。
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