摘要:射频信号凭借其无线传输能力在蓝牙通信、蜂窝通信等无线通信领域取得广泛应用。SoC 芯片即系统级芯片,是指将嵌入式中央处理器、数字信号处理器、音视频编解码器、电源和时钟管理系统、存储器、输入输出子系统等关键功能模块或组件进行集成的一种芯片。射频 SoC 芯片在
(1)射频 SoC 行业发展概况
射频信号凭借其无线传输能力在蓝牙通信、蜂窝通信等无线通信领域取得广泛应用。SoC 芯片即系统级芯片,是指将嵌入式中央处理器、数字信号处理器、音视频编解码器、电源和时钟管理系统、存储器、输入输出子系统等关键功能模块或组件进行集成的一种芯片。射频 SoC 芯片在 SoC 芯片的基础上进一步集成射频收发电路和基带通信电路,为设备无线通信提供了单芯片解决方案。
针对不同场景的无线连接需求,无线通信芯片分为广域网无线通信芯片和局域网无线通信芯片两类。局域网无线通信主要通过基于非授权频谱的无线技术,如 Wi-Fi、蓝牙、ZigBee、星闪等进行连接,网络覆盖范围一般不超过 100 米,终端典型应用场景包括智能家居、智能穿戴、健康医疗等智能产业应用场景;广域网无线通信主要通过基于授权频谱的蜂窝通信技术,以及基于非授权频谱的Sigfox 和 LoRa 等低功耗技术进行连接,终端典型应用场景包括工业、仪表等智能产业应用场景。
根据 IoT Analytics 数据,2023 年,全球物联网连接设备数量达 166 亿台。按照单台设备搭载单片物联网通信芯片来估算,2023 年物联网通信芯片的保有量达到 166 亿颗。
根据无线通信协议的不同,射频 SoC 可分为 2.4G 私有协议类 SoC 芯片及低功耗蓝牙类 SoC 芯片。
①2.4G 私有协议类 SoC 芯片发展概况
2.4GHz 泛指频段处于 2.400-2.4835GHz 的无线通信技术,此频段为国际通用的免费频段,蓝牙等协议都是基于此频段进行传输,由于蓝牙等协议由标准组织制定,为了便于区分而将其与 2.4GHz 频段私有协议进一步细分。
芯片设计企业可根据用户特定需求开发设计工作在 2.4GHz 频段的私有协议芯片。此类芯片不需要满足通用标准协议的互联互通性,具有灵活性高、低电压、高效率、低成本、双向高速数据传输、特小体积等特点,在遥控玩具、无线键鼠、智能照明等物联网领域取得了广泛应用。由于 2.4G 私有协议类 SoC 芯片具有高度定制化的技术特点,各家公司之间差异较大,因此目前公开市场对于该类芯片产品的市场数据没有进行相关统计。
②低功耗蓝牙类 SoC 芯片发展概况
蓝牙是一类发展较为成熟的低功耗、短距离、跨设备无线通信技术,蓝牙1.0 技术标准于 1999 年推出,至蓝牙 6.0 技术标准于 2024 年推出经历十余次版本迭代。其中,2010 年,蓝牙 4.0 版本正式推出低功耗性能,标志着蓝牙技术从经典蓝牙阶段进入低功耗蓝牙阶段。
区别于经典蓝牙无线连接技术,除了在连接方式上具有差异外,低功耗蓝牙无线连接技术具有传输距离远、功耗低和延迟低等突出优势。具体来说,在连接方式上,经典蓝牙仅限于通过点对点的方式传输,而低功耗蓝牙设备能够通过点对点、广播、Mesh 组网等方式与其他设备的互联;在传输距离方面,低功耗蓝牙引入了专有的长距离传输模式,可达到数百米甚至公里级别的传输距离;
在功耗上,低功耗蓝牙的优势最为突出,其运行和待机功耗是经典蓝牙的几分之一。根据国际蓝牙技术联盟数据,全球蓝牙设备的出货量从 2019 年 41 亿台增长至 2024 年 54 亿台;预计到 2028 年,全球蓝牙设备的出货量将达到 75 亿台。单台蓝牙设备一般搭载单颗射频蓝牙类 SoC 芯片,蓝牙设备需求提升将有望带动蓝牙芯片出货量持续增加,市场发展前景广阔。
其中,低功耗蓝牙单模设备的增长尤其迅速,2019-2024 年低功耗蓝牙单模设备年均复合增长率为 21.5%。物联网设备数量的迅猛增长,持续驱动根植于物联网应用的低功耗蓝牙技术不断演进发展,并不断提升市场规模和占比。
(2)射频 SoC 下游应用领域的发展情况
本文针对射频 SoC 芯片下游应用领域主要为无线键鼠、智能家居、健康医疗和智慧物流等分析。
①无线键鼠
随着无线通信技术和移动通信技术的发展,无线鼠标、无线键盘等各类无线电子产品不断涌现。其中,无线键盘和鼠标可消除线材的束缚,克服距离限制,增强使用便捷性,在办公移动化的趋势下,普及程度快速提升。无线键鼠产品主要使用的无线技术可根据用途和频段不同分为蓝牙、Wi-Fi、ZigBee、2.4G 私有协议通信等多个无线技术标准。
其中,蓝牙技术在当今无线通信领域尤为重要。伴随着笔记本电脑、平板电脑向轻薄化方向发展,USB 接口越来越少,无线系列中不占用电脑端口的蓝牙键盘鼠标迎来了重大发展机遇。根据国际蓝牙技术联盟数据,2024 年全球蓝牙 PC 配件出货量达 3.25 亿台,2019 年-2024 年全球蓝牙 PC 配件出货量年均复合增长率达 17.5%。
②智能家居
A.智能遥控
随着互联网文娱产业的快速发展,智能电视、智能机顶盒等硬件已成为家庭娱乐场景中的重要组成部分,同时也带动了智能遥控的应用,低功耗蓝牙无线连接芯片凭借其安全、稳定的特征在智能遥控领域获得了广泛应用。根据国际蓝牙技术联盟数据,2024年全球蓝牙遥控设备出货量为4.19亿台。伴随大众对生活便利的日益追求,电视、机顶盒、风扇、音响、游戏机等产品遥控器的需求日益增加,从 2024 年开始,国家广电总局围绕“实现一个遥控器看电视”开展部署工作。
同年 5 月,国家广电总局宣布自主研发的蓝牙、星闪、红外三模通用遥控器研制成功、进入应用推广阶段。根据国家广电总局部署,各电视机、机顶盒厂家、有线电视和 IPTV 运营商将全力推进硬件生产、软件升级等全方面的支撑工作,确保三模通用遥控器于 2025 年在全国规模应用,此举有望大幅带动低功耗蓝牙芯片市场需求。
B.智能门锁
智能家居行业经历了从智能单品向全屋互联的发展阶段,作为智能家居的重要组成,智能门锁是全屋智能的物理入口级产品。智能门锁根据解锁方式可分为指纹锁、密码锁、感应锁和遥控锁。其中,低功耗蓝牙芯片凭借其低功耗、性能稳定的特点在智能门锁领域获得了广泛应用。根据洛图科技数据,中国智能门锁市场整体保持着增长态势,2024年中国智能门锁市场的全渠道销量为1,747万套。
③健康医疗
伴随人口老龄化程度加深、居民健康意识提升,医疗健康产业持续升级。低功耗蓝牙产品由于其电池寿命长、使用成本低、电磁辐射小等特点,在对安全较为敏感的健康医疗领域得到广泛使用。其中,我国慢性病(高血压、糖尿病、冠心病等)呈现发病率高、致残率高、死亡率高、卫生费用支出率高和控制率低的“四高一低”现象,由慢性病产生的医疗费用支出占国家卫生总费用支出近 70%,慢病防治的方法急需得到改善。因此,提高患者日常检测频率以及提供更丰富的长期体征状态数据尤为重要。
在此背景下,慢病管理设备的渗透率将持续提升。根据灼识咨询,以连续动态血糖监测(CGM)产品为例,2020 年 CGM 在中国一型糖尿病患者中渗透率仅为 6.9%,预计到 2030 年该渗透率将提升至 38.0%,其所使用的低功耗蓝牙产品数量也将大幅增加。
④智慧物流
智慧物流是指以智能软硬件为基础,通过物联网、大数据分析和人工智能等先进技术手段,实现物流各环节精细化、动态化和可视化管理,提高物流系统智能决策和自动化执行能力,从而提升物流运作效率的现代化物流模式。
蓝牙定位技术在智慧物流中能起到的作用,对应体现在“人、车、物”三大方面:首先,实现对人员实时位置的管理,可支撑满足人员考勤、人员到岗/离岗等工作状态的管理;其次,实现对叉车/拖车等车辆设备的实时定位及统筹管理,支持系统完成车辆智能调配及路径规划以提高车辆利用效率,以及通过设置电子围栏降低人车碰撞概率;最后,对于货物,实现对货物入库、出库、移动、盘点、查找等流程的动态管理,避免货物乱放、库存不准、找货难等问题;
对于载具,通过蓝牙定位基站定位托盘位置和行动轨迹,结合电子地图库位即可实时掌握货物位置信息。近年来,中国智慧物流市场规模呈高速增长状态。中商产业研究院数据显示,2023 年中国智慧物流行业市场规模约为 7,903 亿元,较上年增长 12.98%。随着物流业与互联网融合的进一步深化,我国智慧物流市场规模不断增长,预计 2024年中国智慧物流市场规模将达到 8,546 亿元。
(3)射频 SoC 行业未来发展态势
①物联网产业快速发展,应用终端需求强劲
随着物联网技术的成熟和应用领域的不断拓展,全球物联网产业快速发展,物联网设备连接数不断增加。根据 IoT Analytics 数据,2023-2030 年,全球物联网设备连接数的复合增长率为 13.8%,预计 2030 年将达到 411 亿台,未来发展前景广阔,作为物联网终端设备主控芯片的射频 SoC 芯片需求潜力巨大。
以蓝牙类 SoC 芯片为例,从 1999 年到 2024 年,蓝牙标准从 1.0 升级到 6.0版本,相关规范逐步发展完善,如蓝牙物联网设备功耗、蓝牙数据传输量和传输速度/距离及蓝牙位置服务精度等,均在规范层面做出技术更新。相应地,应用场景随之不断扩展。
对于 4.0 版本之前的蓝牙,主要应用于电脑、手机等设备,实现音频和简单的数据传输;4.0/4.2 版本的蓝牙具备了低功耗的特性,在智能家居、智能楼宇等一些小互联需求场景中应用,可以满足米级的定位需求;5.0 及以上版本的蓝牙支持应用在更新兴的市场,从最早期的个人音频,扩展到工业、医疗、汽车、商超、楼宇等场景的数据传输、组网和位置服务,功能更加丰富,增量市场空间较大。
②无线通信技术加速迭代,低功耗和高性能要求不断提升
随着物联网生态应用爆发,相关产业链快速升级,射频 SoC 芯片领域将向低功耗、高性能、低成本、小尺寸等加速迭代。目前,射频 SoC 芯片物联网应用场景主要为支持数传及组网能力的 C 端商业应用,如可穿戴设备、无线键鼠设备、智能家居设备等,未来射频 SoC 芯片物联网应用场景将进一步面向相对复杂的 B 端商业应用,需同时支持数传、组网或定位能力,如医院慢性病生命体征监测及管理物流位置追踪、工厂人员定位及管理等,这对射频 SoC 的性能及技术要求将进一步提升,只有在低功耗和高性能领域拥有核心技术能力的企业方能脱颖而出。
③数据价值不断凸显,分散化应用场景长尾效应显著
伴随产业对数字化升级需求日益旺盛,传统行业如农业、能源、物流等目前均面临数字化转型需求。传统行业多存在重资产、重人力成本的现象,进行数字化升级将帮助传统行业改变商业模式,获取新盈利点;同时应用于传统行业进行数字化转型拓展了物联网应用边界充分释放物联网空间。此外,物联网产业具有典型的长尾效应,应用领域广泛、发散,细分领域众多。
以蓝牙个人消费电子为例,可穿戴产品是一项大的品类,智能手表手环、TWS耳机可归属于热门品类,但除此以外,穿戴领域的智能防丢器、个护健康领域的智能跳绳及智能牙刷、娱乐领域的游戏手柄以及电子价签领域等都拥有各自的增长空间,成为物联网/智能硬件长尾的组成。虽然看起来每个细分领域市场容量并不大,但长尾效应叠加后,市场总容量及市场机会都非常巨大。
(4)竞争格局
射频 SoC 芯片是实现万物互联的核心环节,利用丰富的无线连接技术可以实现各种不同场景的连接需求。其中,蓝牙无线连接芯片在物联网消费电子领域占据了重要的市场地位,并凭借低功耗、低延迟、多连接等技术优势,逐步渗透到对功能和性能要求更为严苛的工控、医疗等领域,其市场应用范围越来越广泛。
在这些领域,国际厂商布局较早,占据全球主要市场份额,而国内厂商依靠电子产业链优势正逐步崛起。根据 2024 年低功耗蓝牙产品认证数量统计结果,低功耗蓝牙一线梯队的厂商排名为 Nordic、Silicon Labs、泰凌微、TI、Dialog。
根据国际蓝牙技术联盟统计数据,2024 年全球低功耗蓝牙设备出货量约为18 亿台。
(5)行业技术水平及特点
在射频 SoC 方面,针对不同场景的物联网连接需求,无线连接技术主要包括局域无线通信和广域无线通信两大类。其中,局域无线通信技术主要包括2.4GHz、蓝牙、WiFi、ZigBee、星闪等,由于其具备模块体积小、集成度高、能耗低等特点,适合应用于无线键鼠、智能家居、健康医疗、智慧物流等物联网智能产业应用场景。近年来,物联网领域蓬勃发展,推动了市场对 IoT 连接芯片的需求,尤其是对高集成度、多模、高性能、低功耗 IoT 连接芯片的需求。
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来源:思瀚研究院