NB-IoT芯片圈数年只出不进？半导体巨头突然闯入！
来源:物联网智库发布时间:2023-03-111274浏览
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作者：赵小飞
物联网智库 原创
导读
过去几年，国内外NB-IoT芯片市场基本没有新的入局者，作为全球知名的集成电路企业，ST在业界的影响力毋庸置疑，本次入局，是近年来一个重磅角色进入NB-IoT芯片领域，其产品的特色和创新，也反映了该企业对物联网应用市场新需求的调研和思考。
近日，意法半导体（ST）宣布推出尺寸超紧凑的低功耗物联网模块ST87M01，这是一款集成了NB-IoT和GNSS地理定位功能于一身的器件。根据ST公开信息，模块内部的IC是ST自主设计研发，也就是说其中的NB-IoT通信芯片是由ST自行设计的。
过去几年，国内外NB-IoT芯片市场基本没有新的入局者，作为全球知名的集成电路企业，ST在业界的影响力毋庸置疑，本次亲自入局，是近年来一个重磅角色进入NB-IoT芯片领域，其产品的特色和创新，也反映了该企业对物联网应用市场新需求的调研和思考。
ST新推出的NB-IoT产品的特点
根据ST官方新闻稿的表述，该企业认为其最新的NB-IoT产品作为工业级模块，具有精确的GNSS、超紧凑、低功耗、更灵活、更安全等特性，例如：
- 符合3GPP R15标准，集成原生GNSS接收器，具备多个导航卫星系统连接功能，能实现定位功能，同时可在 NB-IoT睡眠时提高省电效
模块采用10.6mm x 12.8mm LGA封装，是小尺寸应用的理想选择；
低功耗模式工作电流小于2µA，最大发射输出功率达+23dBm，适合各种需要可靠的低功耗广域网连接的物联网设备；
是一个完全可编程的物联网平台，为产品开发人员带来设计灵活性，用户只需将自己的代码直接嵌入到模块，即可实现简单的应用场景，该模块还可以与单独的主控微控制器配套，实现许多更复杂的用例，同时ST提供各种协议栈，并支持标准化的3GPP AT命令，以及ST的增强型 AT命令；
模块还集成了的ST4SIM嵌入式eSIM卡，通过GSMA eSA（安全保证）认证，内置嵌入式安全单元 (eSE)。
从2016年NB-IoT首个标准冻结起，NB-IoT芯片经历了大批厂商扎堆入局到市场洗牌的过程，经过残酷的竞争，大部分厂商被清洗出市场，剩余的几家均实现了量产，而且价格已非常低，近年来很少有新的入局者。ST虽然在全球半导体市场占据重要地位，但其入局NB-IoT芯片，一定要有差异化才能在激烈竞争中立足。
NB-IoT+GNSS系统单芯片能够低成本、快速实现定位类场景的应用，ST本次推出的NB-IoT产品就包括集成了NB-IoT和GNSS的SoC。实际上，数年前多家芯片厂商就探索或推出单个SoC中实现NB-IoT和GNSS集成，例如此前海思半导体、诺领科技等都推出过NB-IoT+GNSS系统单芯片Boudica 200和NK6010，但由于种种原因，两家厂商虽然进行了率先的创新，但最终夭折。如今，ST将NB-IoT+GNSS系统单芯片再次推向市场，让这一趋势更为明显，为定位场景的NB-IoT快速规模化应用提供有力支持。
由于ST是一家IDM模式的半导体厂商，因此该厂商宣称ST87M01产品以及其中的新品都是其自主设计、研发、制造，所以ST能够全盘控制、管理物料成本和供应链，在产品质量方面有较高的保障。一直以来，ST的产品以稳定性高著称，这款NB-IoT产品也将延续其以往的特点。
ST拥有非常丰富的半导体器件产品，可以为其NB-IoT产品供应链稳定性和产品的协同形成强大的“靠山”，这或许是该公司在物联网领域最大的优势之一。ST在新闻稿中提到，ST87M01 可与自己的各种技术产品配合使用，包括微控制器、AI 解决方案、传感器、执行器、PMU、转换器、接口、存储器和其他连接技术，这些产品在全球市场中都具有巨大优势，为下一代物联网生态系统赋能。
最为典型的是，对于物联网从业者来说，STM32微控制器（MCU）这一明星产品非常熟悉，公开数据显示，截至2020年6月底，STM32出货量已超过60亿颗。ST的MCU产品在全球具有竞争优势，几乎成为物联网终端的标配，广泛应用于各种场景。因此，有MCU产品的配合，预计ST的NB-IoT产品能够在市场上占据一席之地。另外，完全可编程、集成eSIM芯片等设计，也加速了物联网应用的开发。
此前，ST拥有大部分主流的低功耗广域物联网（LPWAN）系列所有产品，包括LoRaWAN、Sigfox，也有Wi-Sun、6LowPAN等相对小众的LPWAN产品，产品线非常广泛。如今，入局NB-IoT使其进一步补齐了LPWAN产品线，当然，笔者认为ST入局NB-IoT芯片也是做了充分的调研和慎重决策，未来会进一步体现其差异化。
探索更多的NB-IoT规模化需求场景
从ST入局NB-IoT市场的特点，可以看出NB-IoT的很多场景市场规模还未释放出来，吸引新的主体入局并对针对规模化的场景痛点展开创新。其中，一个明显的趋势是物流、定位追踪领域的NB-IoT规模将进一步释放。
从本次ST的产品设计来看，NB-IoT+GNSS系统单芯片能够直接支撑需要位置类的物联网场景，这一类场景一般包括物流、供应链中物品的定位，也包括宠物、儿童、老人、特殊场所工作者等人员的跟踪定位，还有诸如共享单车、电动工具等资产的追踪。
在过去几年的NB-IoT发展历程中，最先实现规模化应用的是水表、燃气表、烟感等固定场所的设备，这些场景大部分处于室内，对于网络深度覆盖要求较高，NB-IoT的穿透性发挥了重要作用，但这些场景没有定位的需求，因此无需配置相应的卫星定位功能，成本也比较低。目前，主流的NB-IoT芯片大部分没有集成卫星定位功能。
近年来，定位追踪也成为NB-IoT的一个重点应用领域，截至去年物流跟踪领域的NB-IoT终端出货量已超过千万。由于定位跟踪场景需要定位的功能，方案设计中一般会选用NB-IoT和GNSS两颗芯片。随着这一场景规模的扩大，NB-IoT+GNSS单芯片集成的需求也越来越明显，由于集成的单芯片可以显著降低成本，并大幅减少器件数量和尺寸，功耗也相应实现优化，能够支撑低成本的物流供应链领域。
在笔者看来，虽然NB-IoT在定位跟踪领域的终端连接数超过千万，但这仅仅是冰山的一角。举例来说，国家邮政局数据显示，2022年我国快递包裹数量再次突破1000亿件。虽然并非每一个快递包裹需要进行实时追踪，但其中有相当大一部分重点物品需要全程追踪，数量超过亿件，加上人员、资产的跟踪定位，这一领域的市场还未真正开启。
多家头部物联网厂商看到了定位跟踪领域的市场潜力，进行大力布局。例如，近期高通公司高调宣布推出物联网平台Qualcomm Aware，重点聚焦的是定位追踪场景，同时还推出多款开发者终端，主要是不同等级的物流追踪器、传感器、标签产品，支持供应链物流多个场景的感知，Qualcomm Aware平台首批合作伙伴中的最终用户场景也大部分为物流追踪需求。
定位跟踪解决方案中，NB-IoT虽然不是唯一的方案，但其技术路线具有一定优势，其低功耗、长距离等特点，适合一些大范围移动的物品和人员的跟踪。这也要求NB-IoT的功耗、成本、尺寸等方面能够进一步优化，在每次明显优化的情况下，可以带来连接数的明显增长。当然，NB-IoT的基础设施也需要进一步完善，以支持广泛的定位跟踪设备的接入。
中国信通院发布的《2022年移动物联网发展报告》显示，目前NB-IoT已形成水表、气表、烟感、追踪4个千万级应用，以及白电、路灯、停车等7个百万级应用。实际上，还有大量新的场景也可以通过NB-IoT进行数字化升级，只是目前因为各方面原因，还存在一些壁垒。对于短板的突破，能够带来一些场景的规模化增长。
例如，近年来无源物联网已成为物联网领域的一个热点，一些电源管理厂商推动能量收集（energy harvesting）技术的研发和商业化，这一领域的成果已开始探索与NB-IoT技术的结合，通过能量收集技术，可以提供一个无需电池但能持续供电的模块或单元，与低功耗的NB-IoT模块集成，可以彻底抛弃电池，实现一些场景真正的全生命周期无人值守。此前，已有部分无源物联网厂商与NB-IoT芯片模组的合作，推出无需电池供电的NB-IoT模组，当然这一方案还不成熟，无法大规模推广，若未来成熟后，这一方案将为NB-IoT打开新的空间。
所以，未来NB-IoT的发展中，需要针对重点的短板和痛点进行专门攻关，某一个重点的短板若能够实现突破，就能带来一些场景的规模化增长。在这一过程中，需要发挥多方的积极性和力量，进行更加广泛的生态合作。3月31日，深圳扫描下方二维码即可报名参与中国万物智联大会 工业物联网专场·深圳站
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