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物联网设备级服务细分市场调研报告
物联网设备级服务细分市场调研报告
第一章物联网设备细分市场
第一节物联网传感器市场
到2025年,物联网带来的经济效益将在2.7万亿到6.2万亿美元之间。
其中传感器作为数据采集的入口,物联网的“心脏”,将迎来巨大的发展空间。
传感器在万物互联时代高速成长的大趋势下,其发展会受到来自智能硬件、智能汽车、智能工厂等领域的强大助力,并将向环境监测、医疗保健等领域不断扩展。
其中MEMS的全称是微型电子机械系统(MicroElectromechanicalSystem),利用传统的半导体工艺和材料,集微传感器、微执行器、微机械机构、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。
这种小体积、低成本、集成化、智能化传感系统是未来传感器的发展方向,也是物联网的核心。
1.1市场发展规模
物联网的系统架构一般由感知层、传输层和应用层组成。
感知层主要由传感器、微处理器和无线通信收发器等组成。
传感器处于整个物联网的最底层,是数据采集的入口,物联网的“心脏”,将迎来巨大的发展空间。
根据BCCResearch的数据,2015年全球传感器市场规模为1019亿美元,预计2016-2021年的复合增长率为11%,到2021年将达到1906亿美元,传感器的市场空间极为广阔。
近年来,国内传感器市场持续快速增长,2015年中国传感器市场规模为1200亿元左右,中投顾问产业研究中心预测未来5年传感器复合年增长率为9.5%,2020年传感器市场规模将突破1800亿元。
麦肯锡报告指出,到2025年,物联网带来的经济效益将在2.7万亿到6.2万亿美元之间。
其中传感器作为数据采集的入口,物联网的“心脏”,将迎来巨大的发展空间。
1.2竞争格局
目前全球传感器市场主要由美国、日本、德国的几家龙头公司主导。
2013年美国、日本、德国占据近60%的市场份额。
2014年,全球传感器市场规模达1260亿美元,同比增长20%左右。
美国、日本、德国及中国合计占据全球传感器市场份额的72%,其中中国占比约11%。
博世、意法半导体、霍尼韦尔、飞思卡尔、日立等传统的电子行业巨头,都把传感器作为未来业务的主要增长点。
中国传感器市场中70%左右的份额被这些意法半导体、飞思卡尔等外资企业占据。
中国本土企业市场份额较小,具有代表性的企业有汉威电子、大立科技、华工科技等。
在全球消费类惯性传感器(加速度计+陀螺仪)市场,意法半导体处于市场领导者的地位,2014年,占据41%的市场份额。
旭化成微电子、应美盛、博世紧随其后,这四家惯性传感器厂商占据了75%的市场份额。
磁力计(3轴电子罗盘)与6轴电子罗盘(磁力计+加速度计)因为具备较强的定位功能而广泛应用于以智能手机为代表的消费类产品。
其中日本旭化成微电子长期稳居龙头位置,2014年在智能手机领域的电子罗盘的市场份额高达81%。
MEMS麦克风是MEMS最为成功的传感器之一,在消费电子、汽车、医疗等领域广泛的应用。
目前几乎每部智能手机至少使用一个MEMS麦克风,高端的智能手机甚至使用三个麦克风,分别用于语音采集、噪音消除、改善语音识别,而iPhone6S已经采用了4个MEMS麦克风。
在物联网的时代,大量的物联网设备也将使用MEMS麦克风。
楼氏电子是MEMS麦克风领域的领导者,2013年销售额为4.946亿美元,占比高达59%。
国内MEMS麦克风厂商瑞声科技和歌尔股份紧随其后,两者占据20%的市场份额。
而MEMS压力传感器行业较为分散,全球大概有50多家供应商,并没有处于绝对领导地位的厂商。
国外主要的厂商包括Bosch、Denso、Sensata、GESensing、Freescale、MSI、ST、VTI、OMRON、TDK-EPC、MEMSCAP、Firstrate等;国内厂商主要有敏芯微电子、北京青鸟元芯等。
1.3国内传感器面临的挑战
1.3.1创新能力弱
传感器在高精度、高敏感度分析、成分分析和特殊应用的高端方面与国外差距巨大,中高档传感器产品几乎100%从国外进口,90%芯片依赖国外。
国内缺乏对新原理、新器件和新材料传感器的研发和产业化能力。
1.3.2关键技术尚未突破
设计技术、封装技术、装备技术等方面都存在较大差距。
国内尚无一套有自主知识产权的传感器设计软件,国产传感器可靠性比国外同类产品低1-2个数量级,传感器封装尚未形成系列、标准和统一接口。
传感器工艺装备研发与生产被国外垄断。
1.3.3产业结构不合理
品种、规格、系列不全,技术指标不高,国内传感器产品往往形不成系列。
产品在测量精度、温度特性、响应时间、稳定性、可靠性等指标与国外也有相当大的差距。
1.3.4企业能力弱
我国传感器企业95%以上属小型企业,规模小、研发能力弱、规模效益差。
从目前市场份额和市场竞争力指数来看,外资企业仍占据较大的优势。
1.4我国传感器空间布局
目前我国传感器企业正努力追赶国外企业,并出现区域的传感器企业集群,企业主要集中在长三角地区,并逐渐形成以北京、上海、南京、深圳、沈阳和西安等中心城市为主的区域空间布局。
长三角区域:
以上海、无锡、南京为中心。
逐渐形成包括热敏、磁敏、图像、称重、光电、温度、气敏等较为完备的传感器生产体系及产业配套。
珠三角区域:
以深圳中心城市为主。
由附近中小城市的外资企业组成以热敏、磁敏、超声波、称重为主的传感器产业体系。
东北地区:
以沈阳、长春、哈尔滨为主。
主要生产MEMS力敏传感器、气敏传感器、湿敏传感器。
京津区域:
主要以高校为主。
从事新型传感器的研发,在某些领域填补国内空白。
北京已建立微米/纳米国家重点实验室。
中部地区:
以郑州、武汉、太原为主。
产学研紧密结合的模式,在PTC/NTC热敏电阻、感应式数字液位传感器和气体传感器等产业方面发展态势良好。
1.5未来传感器的重要应用方向
从传感器种类来看,流量传感器、压力传感器、温度传感器占据最大的市场份额,分别占21%、19%、14%。
从应用领域来看,工业、汽车电子、通信电子、消费电子四部分是传感器最大的市场。
国内工业和汽车电子产品领域的传感器占比约42%左右,而发展最快的是汽车电子和通信电子应用市场。
智能汽车和无人驾驶是驱动MEMS传感器发展的重要动力。
在智能汽车时代,将会使用大量的MEMS运动传感器实现主动安全技术:
语音将成为人与智能汽车的重要交互方式,MEMS麦克风将迎来发展新机遇。
自动驾驶技术的兴起,进一步推动了MEMS传感器进入汽车。
汽车行业占据整个MEMS市场份额超过30%,2015年全球汽车MEMS行业营收为37.3亿美元。
根据Yole的预测,未来六年,全球汽车MEMS市场预计将以4.2%的复合年增长率稳步增长。
此外,MEMS传感器也是智能工厂的“心脏”,从这个层面上讲,它是工业机器人变得“神通广大”的利器。
它让产品生产流程持续运行,并让工作人员远离生产线和设备,保证人身安全和健康。
根据Yole的预测,未来六年,MEMS在工业市场预计将以7.3%的复合年增长率快速增长。
1.6MEMS产业链
MEMS整个产业链复杂,涉及的厂商众多;中国的设计、制造、封装测试厂商都在积极布局MEMS,已形成完整MEMS的产业链。
MEMS器件市场主要被欧美厂商占据,营收前三十名的只有两个中国厂商,生产MEMS麦克风的瑞声科技、歌尔股份排在20和26位,营收分别为1.4亿和0.84亿美元。
但瑞声科技和歌尔股份是MEMS麦克风的主要供应商,在全球MEMS麦克风市场具有重要地位,已进入苹果供应链。
因此,在某些细分市场,国内厂商具有发展空间。
国内的美新半导体、深迪半导体、敏芯微电子、苏州明皜也在积极的发展MEMS传感器,有望享受万物互联时代的MEMS传感器盛宴。
2014年,全球MEMS代工市场规模为6.86亿美元,在2015-2020年间以3.7%复合增长率增长,预计到2020年可以达到8.6亿美元。
全球MEMS代工市场的增长主要由Fabless商业模式的厂商驱动的,比如楼氏电子、英美盛、歌尔股份等。
MEMS智能传感器将在可穿戴设备、游戏机、机器人等领域有广阔的发展空间,在医疗、家电、农业、建筑物状态监控等领域都会有广泛的应用。
到2021年全球MEMS市场将达到200亿美元,MEMS已进入到高速发展时期,智能硬件和智能汽车将推动MEMS传感器快速发展,在环境监测、医疗保健等领域也将广泛应用。
第二节物联网芯片市场
2.1市场发展规模
物联网硬件对于功耗的要求常常高于计算能力,MCU凭借低功耗将在物联网处理器中占据主流。
虽然PC相关行业需求下滑,但受益于汽车电子、智能电网、医疗电子等智能硬件的快速增长,32位MCU市场需求强劲。
从2013年至2018年,32位MCU销售量预计将以9.5%的年复合成长率成长,在2018年时达到110亿美元的市场规模。
32位MCU的高速增长将拉动整体MCU市场的增速。
根据中投顾问《2016-2020年物联网产业商业模式投资分析及前景预测报告》数据显示,2014年的MCU销售预计将成长6%,达到161亿美元,创下历史新高记录;2018年市场规模将达到191亿美元,年复合增长率为4.4%。
出货量预计也将带来更多利润,较去年成长12%,达到181亿套,到2018年达到227亿套销量,年复合增长率为5.8%。
2.2现状分析
虽然物联网这几年来已经成为芯片供货商眼中的当红炸子鸡,众家厂商赶搭物联网热潮推出相关产品组合,同时不遗余力地推销其成长潜力,但市场目前尚未能有标准,竞争格局还不明显,原因如下。
2.2.1物联网市场分散
物联网市场──无论你如何切分它──其实与嵌入式系统市场没有太大不同;当然,那些“嵌入式”物联网设备是“联网”的,但正如同微控制器(MCU)供货商数十年来烦恼于如何服务分散化的嵌入式市场,物联网处理器供货商也一样烦恼。
物联网市场是如此分散,以至于很难找出处理器赢家。
2.2.2产业整并潮厂商还未厘清产品策略
芯片产业在过去一年半以来掀起前所未有的整并潮,而且仍在持续中。
如市场研究机构SemicoResearch技术长TonyMassimini所言:
“过去两年来所发生的产业整并,比我们过去二十年来所经历的还要多;”无怪乎一切都还在变动状态。
Massimini指出,当一家芯片厂商才刚收购另一家公司,通常都会忙着审视新加入的产品阵容、与自己的产品比较,并试图拟定新的策略;他以收购了Atmel的Microchip收购Atmel为例,那两家公司原本各自有数个不同的MCU线以及链接产品,而他们将如何厘清自己在物联网市场的定位,看来仍有待观察。
CypressSemiconductor是另一个例子,该公司不久前才宣布以5.5亿美元收购Broadcom的无线物联网(IoT)业务,包含Broadcom的Wi-Fi、蓝牙与Zigbee物联网产品线与IP,此外还有其WICED品牌与开发生态系统…而且,Cypress去年才收购嵌入式闪存供货商Spansion,在那之前,Spansion也藉由收购取得Fujitsu的MCU与模拟产品业务。
所以,谁知道Cypress将如何(或是在多短的时间内)把新的物联网产品整合到该公司的物联网处理器大策略中?
在此同时,这桩收购就意味着Broadcom(在合并Broadcom之前,这家公司的名字是Avago)对物联网完全没有兴趣了吗?
可惜在这个问题上,Broadcom婉拒了EETimes的采访;对此市场研究机构TheLinleyGroup资深分析师MikeDemler指出,Broadcom在去年12月宣布推出新的2.4GHzWICED系列蓝牙与802.15.4系列产品,与市场上其他Cortex-M4核心物联网芯片比较起来非常具竞争力。
而Broadcom显然是第一家宣布以40纳米嵌入式闪存工艺生产的公司,这可为产品带来性能与整合度方面的优势;当然,现在Broadcom已经将WICED品牌产品卖给Cypress,Demler认为:
“这看起来像是该公司将退出物联网业务。
”
2.2.3物联网处理器定义混沌不明
第三个原因是个很基本的问题,我们该如何定义“物联网处理器”?
对此Demler表示:
“我们的定义是,所谓的物联网处理器必须要能提供某种程度的内建链接功能,就算只有无线基频;”TheLinleyGroup从标准嵌入式处理器以及MCU类别中,排除了很多供货商称之为物联网处理器的产品,因为这些组件已经服务非联网应用多年:
“因此,整合了无线连结功能是关键差异所在。
”
那些缺乏内建无线链接功能的组件,可能是将处理器与外部的射频组件整合在多芯片封装产品中;但Demler表示:
“这种方法会提高成本、占位面积以及可能增加功耗,”而且外接的无线芯片可能是来自第三方供货商,这也会带来支持上的问题。
此外Demler也指出:
“采用嵌入式闪存制成能降低成本、芯片尺寸以及功耗,并实现从芯片上的闪存来执行蓝牙或ZigBee通讯协议。
”
而Massimini与Demler都同意,整合安全性功能是必要条件;Demler表示:
“无线物联网处理器必须要有软件堆栈,提供完整的解决方案。
”Massimini则指出,如果近日于美国举行的NXPFTF论坛预示了任何趋势,物联网结合安全性功能会是NXP等厂商取得差异化的关键,因为联网意味着有安全漏洞,任何人都可能看到任何东西。
2.2.4传感器融合
第四个原因是,传感器融合(sensorfusion)如何?
除了联网,这种功能让物联网处理器与一般MCU不同,让物联网处理器可以收集──甚至可能处理──来自不同传感器的大量数据。
问题是:
物联网系统供货商在寻找结合应用处理器(做为传感器中枢使用)的解决方案吗?
或者他们要的是一颗单独的处理器──在不需要应用处理器的情况下,能收集与处理感测数据?
LinleyGroup的Demler表示,除了安全性,另一个物联网处理器重要的差异化关键在于:
“整合了处理传感器与致动器的模拟/混合讯号接口;而那些较以数字技术为中心的供货商,通常会缺乏高性能的模拟技术能力。
”
说到传感器融合,Massimini则认为MIPI联盟即将推出的I3C规格,将会在未来的物联网处理器设计扮演要角;该联盟已经扩展I2C接口,做为MEMS与其他种类传感器,在传感器中枢或处理器之间的接口。
MIPI联盟管理总监PeterLefkin表示,I3C规格的开发是为了因应工程师对于能简化在产品设计中整合处理器的简便芯片对芯片接口之迫切需求;参与开发该规格的成员,包括横跨传感器领域与行动设备生态系统的各家供货商。
至于I3C何时将能正式发表?
Lefkin预期在今年稍晚,一旦MIPI联盟正式通过该规格,就能迅速被业界采用。
值得注意的是,MIPI的I3C并不只锁定对行动设备中传感器的支持,还包括物联网以及其他更高带宽、却需要更少线路的低功耗系统。
I3C的IP已经准备好上市,Synopsys在4月底时就宣布能立即提供产业界首款MIPII3C控制器IP,简化将多样化传感器整合到行动设备、汽车与物联网的任务。
2.3市场规模预测
芯片作为物联网的核心设备,在物联网中的所有应用中处于核心地位。
物联网芯片主要包括:
MCU、FPGA、Memory、Sensor、连接芯片等。
随着物联网的快速发展,物联网芯片产品市场前景广阔,2015年全球物联网芯片市场规模达45.8亿美元,分析机构MarketsandMarkets预计2016-2022年全球物联网芯片市场复合成长率为11.5%,2022年市场规模将超100亿美元。
中国政府把物联网作为一个战略性新兴产业,近几年物联网保持较高的增长速度,2013年我国整体产业规模达到5000亿元,同比增长36.9%,预计到2015年,我国物联网产业整体规模将超过7000亿元,信息处理和应用服务逐步成为发展重点。
物联网发展对芯片需求庞大,但由于我国芯片产业基础薄弱,核心芯片主要依赖进口。
如何突破物联网芯片产业的核心关键技术是我国芯片产业布局的重点。
目前全球经济低迷,众多的芯片企业都在尝试转型和突破现有格局,而物联网新兴市场的蓬勃发展让大家看到了新的道路,自然能吸引大量的芯片企业跟进。
英特尔、高通、ARM、NXP/Freescale、TI、Atmel等芯片巨头都已积极布局物联网领域,力图在物联网时代抢占先机。
芯片大厂要想抢占先机,首要的是建立技术优势,进而拥有建立标准的话语权,所以当前大家比拼的正是物联网专利数量。
咨询公司LexInnova最近发布了与物联网专利相关的调查报告,报告显示芯片巨头高通和英特尔排名前两位,专利数量是第三名(中国ZTE)的2倍,可见他们的战略前瞻眼光。
基于个人电脑。
平板电脑以及智能手机的销售目前都面临着挑战,芯片厂商进入新领域的好处是巨大的,市场研究机构皆指出物联网设备在接下来的数年间将为全球经济贡献庞大产值。
根据产业研究机构Gartner预估,2016年全球物联网累积设备数目将可达63.92亿个,到了2020年,全球所使用的物联网设备数量将成长至208亿个。
IDC研究则预估物联网市场规模预期在2020年前将以每年13%的速度增长,2020年物联网市场规模将达到1.46兆美元。
物联网议题铺天盖地而来,相关应用多元分散,也提供极大的创新空间。
不过,以目前市场上的应用来看,大致可分为智能家居、智能运输、智慧医疗、智慧能源、智能工业等应用种类,瞄准这些领域蕴藏的庞大商机。
各大公司进入物联网市场的策略大有不同,每个公司都试图利用自身优势来争抢市场份额。
作为世界上两个最大的芯片制造商英特尔和高通都在数个物联网领域投下赌注,包括基础设施建设、车联网和智能家居,以期在新市场获得立足点。
高通重点关注的领域包括家居控制和自动化、家庭娱乐、语音和音乐、摄像机和无人机、智能城市和工业以及可穿戴设备等。
在物联网、智能家居领域,高通研发了AllJoyn平台、AllPlay架构,AllJoyn平台已接入了包括伊莱克斯、索尼、海尔、LG、松下等国际家电巨头;高通还与全球超过15家汽车巨头合作了40多个车联网项目,有1000多万辆汽车搭载了高通的晓龙芯片。
数据显示,目前采用高通技术的物联网终端出货量已经超过10亿。
从英特尔2015年财报可以看出,在其554亿美元的营收当中,受到全球消费市场低迷的影响,客户端计算事业部收入322亿美元,比2014年下降8%。
但是,其数据中心事业部收入160亿美元,同比增长11%,物联网事业部的收入23亿美元,同比增长7%,非易失性存储事业部收入同比增长21%。
英特尔最新2016年第1季财报显示,物联网业务贡献了6.51亿美元营收。
在物联网、大数据等这些时下最热、未来前景广阔的技术领域,英特尔早早就开始了布局。
联发科5月30日举行台北国际电脑展(Computex)展前记者会,联发科新兴事业部副总徐敬全表示,未来物联网的发展的年复合成长率可望达到20%以上。
联发科在物联网产业方面将聚焦4大主轴,其中包括智慧家庭、智慧型穿戴、GPS定位方案、以及工业应用(MachinetoMachine)等项目上。
联发科物联网产品仍在起步阶段,业绩比重低于5%。
其中,在智慧定位及装置连结部分较具规模,穿戴装置及智慧家庭规模较小,但发展却相当快速。
其物联网应用主要在车用电子项目上,其中GPS和工业应用方案出货占比达60%,目前包括品牌车厂,以及第一级的汽车电子零组件供应商都是联发科瞄准的目标。
至于在智慧家庭与穿戴式装置部分,联发科在积极与中国大陆厂商密切合作中,而且有不少产品已经亮相,包括防止儿童走失的智慧表或智慧鞋,甚至专为老人长照所设计的智慧型手表等,各项方案的成长性颇高。
中国大陆市场是联发科布局物联网产业中最重要的市场,下半年智慧家电产品也会与中国大陆厂商合作,包括携手发展智慧家电、冷气车、电冰箱等。
英特尔从PC市场转战物联网,联发科、高通从手机市场转战物联网,其竞争格局发生很大变化,他们更多是与NXP/Freescale、TI、ST等一批老牌芯片公司去竞争。
现在的物联网领域仍然是一个新兴市场,还没有任何一家公司可以垄断任何领域,这使得物联网对所有人敞开了怀抱。
为了赢得市场,厂商需要覆盖处理器、传感和通信的广泛技术组合,以及将这些技术结合在一起的协议,最后还要保证产品服务的安全性。
这些公司还需要自己创建中枢节点产品或找到类似产品进行合作,以连接所有的设备。
因为目前没有一个芯片制造商拥有所有这些要素组合,收购和合作是物联网产业的主流,以提供更完整的物联网产品和服务。
所以我们看到芯片产业在过去两年来以来掀起前所未有的整并潮,两年来所发生的产业整并,比过去二十年来所经历的还要多,而且这一趋势还在延续中。
第三节物联网识别设备市场
3.1市场发展规模
2015年全球应用于智能手机的指纹识别芯片的封测+模组加工费的市场规模为:
12.5*30%*1.65=6.19亿美元,约为38亿元人民币;2016年全球应用于智能手机的指纹识别芯片的封测+模组加工费的市场规模为:
14.8*60%*1.65=14.65亿美元,约为89亿人民币。
3.2传统指纹识别芯片厂商各据山头
3.2.1 AuthenTec
AuthenTec一直是全球感应性指纹识别传感器最大供应商,其指纹识别组件很多年前就被嵌入了Windows笔记本。
2012年7月苹果公司斥资3.56亿美元收购了AuthenTec公司,AuthenTec停止向第三方销售传感器。
公司TruePrint专利技术采用电容式与射频式相结合的传感方式,用户只需要手指接触指纹识别区域,AuthenTec产品能够读取皮肤表层下的活动层(人的指纹真正所在之处),实现极其精确可靠的指纹成像。
在2013年苹果iPhone5sTouchID芯片便是AuthenTec的产品,得到市场一致好评,也掀起了指纹识别热潮。
今年苹果新品iPhone6、iPhone6Plus、iPadAir2和iPadmini3产品中均搭载AuthenTec指纹识别芯片。
3.2.2Synaptics(原Validitysensors)
ValiditySensors的指纹技术在生物识别领域多年积,之前运用于笔记本电脑中,现在Validity正在将其推广到智能手机和平板中。
2013年11月份,全球领先的移动计算、通信和娱乐设备人机界面交互开发解决方案设计制造公司Synaptics完成收购Validity,收购费用总计2.55亿美元。
Validity拥有包括LiveFlex、Chip-On-Flex等专利技术,其特点是可以令指纹识别的接触区域非常小,按键可以做成各种形状,也可以集成在手机的任意位置。
另外COF的封装形式大大降低了指纹识别传感器的成本。
归入触屏解决方案供应商麾下后,Validity也在尝试将指纹识别功能集成在触摸屏上。
Validity指纹传感器已出现在HTConemax后盖摄像头下方的位置上,以及三星GalaxyS5的home键上,将手指从指纹识别传感器上划过即完成解锁。
3.2.3 FingerprintCardsAB
FingerprintCards(FPC)是一家瑞典生物识别传感器科技公司,主要开发、生产和销售指纹识别技术。
现在FPC可提供触摸式和划擦式两种指纹识别传感器。
国内第一款带有指纹识别的手机康佳K5,以及韩国第三大手机供应商泛泰最新款5.5英
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