人工智能再加速,AIoT的未来是什么?

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核心观点

1、AIoT市场现状以及未来预测。全球AIoT市场规模预计在2027年达到836亿美元,复合增长率为39.1%。中国AIoT市场规模2022年为1280亿元,同比增速16.4%,在全球市场规模中占比将近20%,预计至2026年这一比例有望提升至26%。2022年全球物联网总支出规模达到7300亿美元,预计2027年接近1.2万亿美元,五年复合增长率为10.4%。预计2027年中国物联网支出规模将趋近3000亿美元,位居全球第一。

2、AIoT面临碎片化问题、安全与隐私保护等挑战。物联网应用场景多样化除了带来算法加硬件挑战以外,还有操作系统碎片化的问题。在安全方面,勒索软件在2020-2021年增长了1.070%。2020年第一季度受害企业的平均赎金为178254美元,这还未包含比实际赎金数额更大的停机成本。这些企业在支付赎金后,文件成功恢复的概率只有96%,且恢复勒索软件平均所需要的时间为16天。

3、蜂窝物联网的市场现状与未来发展趋势。截至2022年11月,我国蜂窝物联网用户数由2021年11月14亿用户增长至18.2亿用户,同比增长30%。蜂窝物联网用户月度同比增长均处于25%以上,当前处于物联网连接数增长快速的阶段。未来5-10年,蜂窝物联网将由NB-IoT、cat.1、cat.4还有5GSub-6GHz组成。

4、传感器的市场现状与未来预测。2021年国内传感器市场规模约为2951.8亿元,保持17.6%快速增长。2022年,中国传感器市场规模达到3150亿元。全球传感器市场规模稳定增长,预计2021年到2024年同比增速将在5%到10%左右,2024年全球传感器市场规模将达到3284亿美元。全球智能传感器市场规模预计将从2022年的458亿美元增长到2027年的1045亿美元,预计2022年到2027年间的复合增长率为17.9%左右。

嘉宾:夏珍\与非网副主编

第一部分:AIoT市场现状以及未来预测

与传统物联网不同,AIoT可以将数据提取出来做分析和总结,促进互联设备间更好的协同工作,让物联网更加智能化的同时,提高物联网的运行效率。

根据researchandMarkets发布的数据显示,全球AIoT市场规模预计在2027年达到836亿美元,复合增长率为39.1%。中国是最具潜力的AIoT市场。根据挚物产业研究院测算,中国AIoT市场规模2022年为1280亿元,同比增速16.4%,在全球市场规模中占比将近20%,预计至2026年这一比例有望提升至26%。

2022年全球物联网总支出规模达到7300亿美元,预计2027年接近1.2万亿美元,五年复合增长率为10.4%。预计2027年中国物联网支出规模将趋近3000亿美元,位居全球第一,占全球物联网投总投资规模的1/4左右。

通过梳理2023年AIoT产业相关企业的业绩情况发现,受疫情、通胀等国际环境的影响,相比于前两年,不少企业盈利情况不佳,甚至出现营收和净利润双亏损的状态。但是,物联网产业还处在成长阶段,离高速发展和行业成熟还有一段距离。根据中投产业研究院给出的物联网市场评级,我们看到市场机会还是很大,发展动力也很强,进入时机良好。

物联网的产业链非常长,涉及底层元器件到整体解决方案的完整科技链条。从最底层的传感器看起,感知层主要的功能是实现数据搜集,传输层主要的功能是实现数据传输,平台层主要的功能是实现对终端状态数据的计算、存储,应用层主要指的是各类应用终端以及包含应用软件的整体解决方案。用户根据平台层汇集处理完的数据以后,对终端进行远程监控制和管理,实现数据的应用。

从wind和麦肯锡发布的数据可以看到,从价值分布来看,上游的芯片技术壁垒较高,产品附加值很高,下游的终端品牌则具有品牌效应,享有品牌溢价。位于中游的包括智能控制器、模组等产业链环节,产品附加值相对比较低,竞争优势主要来源于规模效应、成本的优势。从市场空间来看,底层的感知层、元器件种类比较多,产业链价值占比超过20%,传输层占比在10%左右。平台层和应用层的产业链价值占比分别约为34%和35%,价值分布呈现微笑曲线的特征。

第二部分:AIoT面临的挑战

算法与硬件的挑战

当前,AIoT产业已经进入到了脱虚向实搞应用的阶段,但在推进的过程中,我们发现了2023年AIoT产业同时也有诸多挑战,包括工程化落地的挑战、宏观环境的挑战、网络安全的挑战、行业标准的制定挑战以及供应链的挑战。

碎片化是影响工程化落地的主要因素。物联网场景多样化带来了工程化落地碎片化的问题,事实上碎片化场景可通过海量算法,再加上标准硬件来解决。比如说标准的摄像头和机械臂,可以根据不同的场景加载不同的算法,这样硬件就可以量产,算法也可以比较小众。

举个例子,像今天的智能手机,手机硬件基本上是通用的,但我们可以灵活安装各种APP。问题是在整个AIoT领域里,这种模式并没有被大规模采用,背后的原因主要是懂需求的人不懂算法,懂算法的人不懂硬件,懂硬件的人不懂需求,跨界融合困难重重。

面对AIoT这样一个极端碎片化、复杂程度前所未有的广阔市场,没有任何一家企业能够提供闭环价值。这时,AIoT的开放平台创建就显得尤为重要。

平台可以将从AI算法到物联网的所有软硬件技术全部弄好,并开放出来,提供给那些有行业需求的公司去共创产品。如果能有一个AIoT开放平台给这类公司提供从AI软件算法到摄像头、芯片、传感器、模组方案,再到模型的训练、算法的部署,最后是POC测试方案与交付,那么这类小团队最后也可以做出大家需要的一些产品,并非一定要一家独大,都自己来覆盖。现在很多巨头芯片原厂其实也在打造自己的平台,包括分销商也逐渐在转变成为方案商,这个方向是对的,但需要更为开放的生态。

操作系统的碎片化问题

此外,物联网应用场景多样化除了带来算法加硬件挑战以外,还有操作系统碎片化的问题。目前,物联网操作系统呈现出三种主要的形态,一个是以谷歌的安卓wire、苹果的watchOS为代表的操作系统,它相当于是对原来智能手机操作系统和PC操作系统的阉割版本,往往难以满足物联网级别的功耗以及可靠性要求。第二个是在传统嵌入式阿特斯上增加物联网的通信功能,这类操作系统就具有功耗低,可靠性高的特点,但是缺点就是缺乏良好的应用生态。第三种就是物联网专用操作系统,它具备可伸缩、易扩展、强实用性、强实时性、高可靠性等特点,可以更好的适配各类物联网的应用需求。

我们认为操作系统间的生态互不兼容,操作系统的碎片化情况在未来很长一段时间内还将继续存在。

安全和隐私保护问题

物联网的安全和隐私保护一直是行业关注的焦点。由于物联网涉及大量数据的采集、传输和存储,政府会制定相关法律法规和政策来保护数据隐私和确保数据安全,但这还远远不够。根据FortiGuardLabs发布的2021上半年全球威胁报告显示,勒索软件在2020年7月到2021年6月增长了1.070%。2020年第一季度受害企业的平均赎金为178254美元。这还未包含比实际赎金数额更大的停机成本,通常为赎金金额的5-10倍。而这些企业在支付赎金后,文件成功恢复的概率只有96%,有4%的丢失率,且恢复勒索软件平均所需要的时间为16天。此外,80%的勒索病毒的受害者仍将成为攻击的目标。

因此,面对全球蓬勃发展的AIoT市场,与相对成熟的it安全相比,IoT安全正处于起步阶段,解决IoT领域不断出现的安全挑战已经刻不容缓。IDC预测,在核心基建的物联网安全方面,到2025年增加的边缘IoT设备将对城市的关键基础设施带来巨大的安全威胁,由此引发的网络攻击将增加一倍,使物联网安全保障成为城市管理的首要投资重点。

我们为此咨询了专门做IoT安全的跨国公司,得到的回复是,在IoT安全领域,每一年市场的增长都在30%左右,市场的增长来自于企业对安全的重视和投入。当下各家企业通常会以自身的资产规模为基础,设定一个百分比作为安全防御方面的投入。假设整个IoT资产是100%,那么现在国际上比较合理的安全投入占比只在5%左右。5%不是一个小的投入,这是一个比较理想的状态。国内刚刚起步,更多的是在1.5%-3%左右,所以国内确实需要补齐这一块,从而追赶国际上比较流行的办法,包括一些预算投资。

但是,IDC表示,中国工业互联网安全市场规模未来将保持一个乐观的形式。

连接多样化问题

连接技术是物联网发展的基础,利用不同的连接技术,不同应用场景下的终端可以实现联网,并进而组成更大的生态。物联网技术有很多种,包括传统的蜂窝技术,2G、3G、4G、5G、低功耗广域网、Wifi、蓝牙等。根据IoTAnalytics的预测,2022年全球物联网连接数将重回高速增长轨道,2025年全球IoT连接数将较2021年增长121%。2021年到2025年的年复合增长率将高达22%。

第三部分:不同连接技术的市场现状与未来发展趋势

蜂窝物联网的市场现状

截至2022年11月,我国蜂窝物联网用户数由2021年11月14亿用户增长至18.2亿用户,同比增长30%。蜂窝物联网用户月度同比增长均处于25%以上,当前处于物联网连接数增长快速的阶段。

从企业参与的角度来看,高通依然是蜂窝物联网市场的王者。根据Counterpoint发布的数据,2021年Q4,高通占据了全球市场份额的37.9%。此外,根据TSR发布的数据,在2022年,高通占据了全球市场份额的33.7%,其各类产品也成为高性能、高毛利率的代表。

全球前十架蜂窝物联网芯片厂商中,中国企业占据了6家,分别为紫光展锐、翱捷科技、宜芯通信、联发科、芯翼信息和华为海思,市场份额达到了55%以上,其中紫光展锐和翱捷科技位于第二位和第三位。

早在2021年底,中国企业就已经实现了全球物联网芯片50%以上的市场份额的目标。2021年的紫光展锐、翱捷科技、宜芯通信、联发科和芯翼信息以及华为海思这六家中国厂商的市场份额已经达到了60%左右。然而2022年不同企业表现出明显分化,紫光展锐、联发科、海思这三家老牌企业的份额均出现不同程度的下降。

蜂窝物联网的未来发展趋势

从模组角度来看,全球通信模组厂商中国内厂商市场的份额在持续增大,成为行业内主要的供应商。根据Counterpoint统计,2017年全球蜂窝物联网模组市场海外公司占比达到42%以上,国内的公司仅占23%。但2022年第二季度,国内公司出货量达到了68.2%,同期海外公司出货量占比仅为23%。国内模组厂商未来市场份额还有望进一步扩大。

未来5-10年,蜂窝物联网将由NB-IoT、cat.1、cat.4还有5GSub-6GHz组成。从低速到中速,再从中速到高速的梯队建设,满足物联网应用场景的多种通信要求。

预计有60%的二级用户将迁移到NB-IoT,大约40%的二级用户将迁移到cat.1,100%的3G用户将迁移到cat.1,大约40%的cat.4用户将因为成本问题迁移到cat.1。cat.6以上的高速用户将逐步迁移到5GSub-6GHz网络中。

NB-IoT的市场状况

2021年4月,我国已经建成并投入使用NB-IoT的基站总数超过了85万个,其中中国电信有40多万个,中国移动有35万多个,中国联通有10万个左右。

价格方面,2020年NB-IoT通信模组售价为20元以上的,在市场中的占比约为60%。根据5G物联网产业联盟预计,到2021年这一比例将下降到30%左右。这意味着NB-IoT通信模组的价格将随着时间的推移不断下滑,直至市场平衡价。出现价格下滑是因为市场充分竞争,竞争的结果就是NB-IoT模组的全面国产化。

金卡智能公开的信息显示,目前NB-IoT的智能终端已经实现了全面的国产化,包括芯片、模组、电池以及基站等多方面。

根据与非研究院的统计,目前国内有20家从事NB-IoT主芯片研发的企业,分别分布在全国七个省的八个城市,其中北京和上海的数量比较多。从产品的角度来看,这20家企业已经发布了30款以上的产品。

非蜂窝物联网的市场现状

从Wifi芯片来看,主要以中国台湾和海外厂商为主,Marvell、高通、联发科、博通等厂商占据了90%以上的份额。在AIoT场景的实际需求中,仍然有大部分停留在Wifi4和Wifi5,这也使得国内厂商的AIoTWifi芯片占据了一席之地。

根据与非研究院的统计,目前国内共有35家企业从事Wifi芯片的研发,按照区域分布来看,前四分别是上海8家,北京、广东和江苏并列5家。在已有融资记录的企业中,除了已经IPO上市的,处于A轮融资和B轮融资的企业占比较高,均为14%。

从产品类别的维度来看,有29家企业正在研发Wifi主控和WifiSoC,7家企业正在研发Wifi的这个FeM。进一步来观察这29家厂商,其中有8家对外宣布正在研发Wifi的AP产品,占比27.6%,其他大都是终端产品层级。终端设备芯片市场平均单价区间是网络设备芯片的1/3左右,本土研发企业占比也相对较低。

此外,从产品代系的维度,这29家企业中,有57%的企业正在研发Wifi4技术,18%的企业正在研发Wifi5技术,只有25%的企业正在研发Wifi6和Wifi6e技术。而与主控和SoC不同的是,在仅有的7家研发WifiFeM的企业中,已经有四家的技术能够支持到Wifi6和Wifi6e,占比在57.1%左右。

蓝牙的市场现状与未来发展趋势

根据蓝牙技术联盟发布的2021蓝牙市场最新资讯显示,2020年蓝牙设备总出货量为40亿台,预计到2025年,蓝牙设备的年出货量将超过60亿。

随着低功耗蓝牙在手机、平板电脑和PC中的应用率达到100%,经典蓝牙支持的设备数量也达到了高峰,而低功耗蓝牙单模式设备的出货量预计将在未来五年内增长3倍以上。低功耗蓝牙将继续对市场产生决定性影响,预计到2025年,96%的蓝牙设备将包含低功耗蓝牙,这一方面与智能手机等应用领域的爆发有一定的关系,另外也与国内国产芯片开始突破,进入快速发展期有关。

从资金的维度来看,这44家企业中有77%的企业有融资经历,23%的企业没有融资经历。

Meta的特点与发展趋势

提到连接的多样化、碎片化,就不得不提到Meta,Meta是建立在互联网协议IP之上的一种技术,目的是解决智能家居等应用领域的连接碎片化问题,增加兼容性的一种基于传输层之上的应用协议。

Meta的应用不会影响底层通信协议,具体来讲,这个设备连接的网络层的协议有不同的网络拓扑和传输功率,比如Wifi是心状网络,支持高速数据的传输。thread是网状网络,支持多点连接和低功耗设备等,适合不同的应用场景。如果涉及视频传输就会用到Wifi。而thread比较适合一些用电池的传感器或数量较多的灯泡、开关、插座等产品。

Meta标准的1.0版本已经支持到了Wifi、thread以及以太网的IP网络层标准,所以不管是基于Wifi还是thread设备,都可以在同一个Meta系统中实现互联互通,支持各种应用场景。

从声明支持到实践的落地,国外主要生态进度会稍微快一些。除了发起Meta的三家生态,韩国的三星,欧美多家运营商也已经明确表示支持Meta。根据我们的了解,中国的一些主要生态也已经或者正在准备支持Meta。

中国作为中全球最大的生产制造基地,在设备支持方面走在前列,反映在认证上,全球前五家设备认证数量最多的企业中,有4家都来自中国的公司。

第四部分:传感器

传感器的市场预测

传感器可以分为六大类别,27个大类,百余种小类,2万多种规格。比如根据检测参数可以分为力敏传感器、热敏传感器、磁传感器、光敏传感器、气体传感器、湿度传感器、离子敏传感器、离散传感器和电量传感器等等。

根据前瞻产业研究院发布的数据,全球传感器市场规模稳定增长,预计2021年到2024年同比增速将在5%到10%左右,2024年全球传感器市场规模将达到3284亿美元。

另外,根据MarketsandMarkets最新发布的数据,全球智能传感器市场规模预计将从2022年的458亿美元增长到2027年的1045亿美元,预计2022年到2027年间的复合增长率为17.9%左右。

从这两份市场调研数据中,我们可以得出三个结论,第一,传感器市场是比较向好的,不管是传感器还是智能传感器,市场规模都在增长。第二,不是所有的传感器都能叫智能传感器,智能传感器的体量只占传感器的一部分。第三,传感器正在向智能化迁移是不变的事实,智能传感器增速大于整体传感器的增速。

传感器的市场现状

从参与厂商的角度来看,根据赛迪顾问的数据,2021年国内传感器市场规模约为2951.8亿元,保持17.6%的快速增长。2022年,中国传感器市场规模达到3150亿元。此外,根据与非研究院的统计,目前本土初具规模的传感器厂商大概在172家。

从城市分布的角度来看,江苏32家、广东28家、上海27家、北京20家、浙江13家等等。总体上看,我国传感器行业也面临小、低、弱的现状,大约60%的敏感元件和传感器依旧依赖进口,中高端传感器的研发与制造能力存在较大短板,几乎大部分的份额也主要集中在几家上市公司手中。

目前我国传感器行业以市值来划分,第一梯队的企业如韦尔股份、歌尔股份、兆易创新、华润微、士兰微、高德红外等,占据了国内传感器市场大部分的份额,其余为中小企业,产品主要集中在中低端。

传感器的未来发展趋势:智能化

从技术迭代的角度来看,传感器智能化的概念已经提出了8年之久,当然非智能传感器的应用领域很多,量也很大,同时其算力也在提升,但是不可否认,智能传感器可以把硬件平台更好的标准化。可能未来也会出现软件定义AIoT,今后我们要考虑的是什么样的硬件结构能够支持软件定义,这就是传感器的机会所在。

此外,AIoT市场是高度碎片化的,比如,同样都是在监测环境,有的是监测野火,有的是监测厨房烟火,还有的是监测小孩尿不湿的使用情况,所有应用场景对监测数据都有二次处理的要求。如果按照硬件传感器的方式,都要重新开发一次传感器,但是,当我们将MCU嵌入传感器做成软件定义下的智能传感器后,可以把传感器设计到硬件层面,尽量提供一些更标准、高质量的数据,再根据特殊场景用软件去做二次开发。如此的迭代过程设计就会非常快。

从长远来看,在真正成熟的物联网中,越来越多的分析和决策将由智能传感器来完成,包括模仿人类的感觉反射。这也会对MCU处理数据的能力提出更多要求,比如说数据处理的能力、联网的能力、可靠性水平以及接口的多样性等等。

传感器的未来发展趋势:小型化

传感器的另一个发展趋势就是小型化。受到一些物联网终端产品形态的影响,以部分智能家居和可穿戴设备为例,对体积提出了更高的要求,因此传感器正在呈现出小型化的趋势。据说最小的Mems传感器的一些组件仅有4微米,比蚂蚁腿还要小10倍以上。

除了智能化、小型化以外,无论哪家传感器的厂商在推出新产品时,都不忘突出一下自家的低功耗特性。但至于低功耗的标准,就没有一个行业的定量,总之是越小越好。

第五部分:AIoT的热门发展方向

对于头部企业来讲,预计需要1万张最新的主流GPU卡,而对于追随企业来讲,为了追赶头部企业的步伐,他们在基础设施方面的需求可能更大。正是在这样大算力需求下,市面上英伟达的芯片也贵出了天际。据说国内几家头部互联网厂商都向英伟达下了1.5万到1.6万的A800和H800订单,每家的金额在十几亿美金左右,而这些产能将在2024年才能得到基本保障。

过去的AIoT通常指的是带低算力的端侧小芯片,但是随着类似ChatGPT大语言模型得到全面应用,在端侧AIoT芯片上部署需要几十到几百tops算力的LLM大模型也成为了新需求。但是新一代AIoT芯片要提高十倍到百倍的算力,这不仅仅是堆砌算力那么简单,需要从性能、互联、带宽、接口等方面进行全面的系统性规划和设计。

来源:第二届物联网技术论坛-2023年AIoT产业分析报告

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