2022Aiot（人工智能物联网）产业各“端”的介绍

“端”即 AIoT 产业中的“终端”设备及相关软、硬件，主要包括端侧设备芯片、模组、感知设备、操作系统、底层算法等。“端”是整个 AIoT 庞大系统中的“神经末梢”，承担着底层数据采集，信息传输，及提供基础算力、算法等职能。

一、芯片

全球芯片市场

根据世界半导体贸易统计组织（WSTS）发布的数据显示，2021 年第一季度全球半导体市场规模为 1231 亿美元，比 2020 年第四季度增长 3.6%，比 2020 年第一季度增长 17.8%，季度增幅 3.6%，是自 2010 年第一季度以来的最高季度增幅。5G 的快速推广、汽车行业的复苏、物联网应用进一步渗透等因素，推动半导体市场在供应短缺、疫情反复、国际环境多变的情况下依旧前进。根据世界半导体贸易统计组织（WSTS）预测数据，预计 2021 年全球半导体市场规模将同比增长 25.1%，达到 5510 亿美元，创出历史新高，此前的最高纪录是2018 年的 4687 亿美元。

从地区分布来看，2020 年北美（美国）半导体市场规模达到 953.7 亿美元，全球占比21.7%；欧洲市场规模为 375.2 亿美元，占比 8.5%；日本为 364.7 亿美元，占比 8.3%；亚太及其他地区市场规模达到 2710.3 亿美元。

从产品分类看，2020 年全球半导体市场中，D-O-S 产品（分立器件、光电子器件、传感器）合计占比 18%，市场规模为 791.5 亿美元。2020 年 IC 产品在全球半导体市场中占比82%，其中逻辑电路市场规模达到 1184.1 亿美元，在整体半导体市场中占比 26.9%；存储器电路市场规模 1174.8 亿美元，紧随其后；微处理器和模拟电路市场规模分别为 696.8 亿美元和 556.6 亿美元。

中国芯片市场

近年来，随着国内半导体行业投入增大，大量新兴企业快速成长，中国芯片市场发展迅猛。根据中国半导体协会数据，2013-2020 年，我国芯片市场规模不断增长，2019 年中国芯片销售额为 7562.3 亿元，同比增长 15.8%。截至 2020 年中国芯片销售额为 8848 亿元，较2019 年增加 17%。

同时，中国芯片市场规模占 GDP 的比重持续上升。2019 年中国芯片市场规模占国家GDP 的比重为 0.76%，2020 年前三季度这一比例上升至 0.82%。芯片行业在国民经济中的重要性进一步增大。

目前，与国际半导体企业相比，中国本土半导体企业在技术、规模上仍存在不小差距。

2020 年，中国半导体制造总额占整体半导体市场规模的 15.9%，高于 2010 年的 10.2%。预计到 2025 年，这一份额将比 2020 年增加 3.6 个百分点，达到 19.5%。

AI 芯片

AI 芯片是 AIoT 产业的重要基础。近年来，随着 AIoT 产业的扩大，AI 芯片市场也飞速发展。据战新 AI 产业智库统计，2020 年中国 AI 芯片市场规模达 190.6 亿元，同比增长53.6%。预计未来几年，得益于 5G、智能终端、智慧城市等市场的快速发展，中国 AI 芯片产业维持高速增长态势，至 2024 年将超过 1000 亿元，达到 1205.9 亿元。至 2025 年将进一步增加至 1780.8 亿元。

二、 蜂窝通信模组

作为通信模组的重要细分领域，2020 年蜂窝通信模组全球市场规模达到 229 亿元，这主要是因为智慧城市、智能表计、车联网等物联网领域的需求不断释放，其中 NB-IoT 市场规模为 13.6 亿元，2G 市场规模为 13.3 亿元，3G 市场规模为 26 亿元，LTE 市场规模为 176.1亿元；相较于 2015 年的 103.9 亿元，整体年均复合增长率为 24.1%，按照这个速度计算，预计 2021 年全球蜂窝通信模组行业规模为 284.2 亿元。

近年来，随着市场需求快速释放，市场规模效应凸显，蜂窝通信模组价格保持下降。

2020年由于半导体供应紧张，价格跌幅放缓，但总体价格下行趋势仍将保持。通信模组价格的下降，将有助于物联网应用的推广和渗透。

从市场结构来看，根据 IoT Analytics 数据，2020 年移远通信、广和通和日海智能出货量全球占比分别为 37%、9%、9%，分列全球前三。当前，全球蜂窝模组市场已形成了 X+3的市场格局，中国头部模组企业与 Thales、Telit、Sierra 贡献了全球绝大多数的出货量。

三、 无源物联

物联网连接结构通常被区分为高速场景，中速场景，以及低速场景。NB-IoT、LoRa 等窄带物联网技术就是专为近百亿级的低功耗、大连接数、小数据量的物联场景准备，在表计、环境监测、畜牧追踪等场景已得到广泛应用。可是，窄带物联网的连接工作，仍需小型电池供电支持，还有海量的终端由于本身条件限制，由于受限于空间、环境和成本等因素，可能连装配小型电池供电的条件都不具备，这构成了千亿级无源物联网节点，例如服装鞋帽、物流包裹、产品外包装等。但在万物互联时代，物与物连接产生的数据价值将会被放大，这也导致无源物联网节点具有被连接的价值。相应的，诞生了无源物联网。

无源物联网（Passive IoT），指的是不使用电源等各种外部能源供给，也不配用电源等能源存储装置的物联网。但“无源”，在现有的技术体系下，并非指终端节点完全不需要能源，而是换了一种能源获取和供给的方式。

无源物联网的研究已有多年历史，目前市场上主流的技术路线包括 RFID/NFC、蓝牙无源物联网、Wi-Fi 无源物联网、LoRa 无源物联网、5G 无源物联网和环境能量采集等。

无源物联网技术路线

4 感知设备

4.1 传感器

传感器是 AIoT 产业端侧最基础器件，是整个 AIoT 的“神经末梢”的触角。传感技术经过数十年的发展，已能应用到家居、物流、车辆安全监测、节能环保、安防等众多场景之中。例如，在工业场景中，工业 4.0 时代对设备的自动化和智能化程度提出了更高要求，传感器赋予工业设备信息采集能力，是工业智能化的基础要件；在智慧城市中，各类多元的城市设施对传感器产生大量需求，传感器成为智慧城市的“神经末端”；在智慧农业中，传感器助力农业突破天气等自然因素的制约，对农田、畜牧、水产等实现远程监测，同时进行科学分析。

作为物联网发展基石，传感器市场前景广阔。根据前瞻产业研究院的数据，全球传感器市场规模稳定增长，预计 2021-2024 年同比增速在 5%-10%左右，2024 年全球传感器市场规模或将达到 3284 亿美元，中国市场 2020 年传感器市场规模约在 2500 亿元左右。从细分类型来看，未来几年增速较快的传感器类型有 ADAS 传感器（包含雷达传感器、超音波传感器等）、CIS、MEMS 等，其中 ADAS 传感器 2020-2025 年全球市场规模 CAGR 为 12.4%，CIS、MEMS 传感器该数据则分别为 5.4%和 1.8%。受益于物联网赛道中车联网的快速发展，

ADAS 传感器成为最为受益的细分类别之一，预计 2025 年全球规模可达 1800 亿元左右。

4.2 RFID（Radio Frequency Identification）

RFID（即射频识别）能通过无线电讯号识别锁定目标并读取相关数据。由于该技术有防水、防磁、耐高温、使用周期长、读取距离大、数据可加密、存储信息更改自如等特点，目前 RFID 已广泛应用于金融支付、交通管理、物流、零售、工业控制、防盗与防伪、资产管理等领域。

伴随 RFID 技术的快速发展与应用的深化，未来射频识别技术在性能等方面将会有较大提升，成本也将逐步降低。今后 RFID 标签产品将更加多样，技术应用系统网络化发展趋势更加明显、系统的兼容性愈发良好，并且随着技术的成熟，RFID 与其他产业融合进一步加深，RFID 将在门禁管理、防伪识别、生产的自动化及过程控制、人员管理等领域得到应用和推广，RFID 产业发展潜力巨大。根据锐观咨询整理的数据显示，2020 年我国 RFID 市场规模已达到 1247.2 亿元，相比 2019 年增长 20.3%，预计 2024 年将达到 1946.1 亿元。

RFID 行业由芯片设计与制造、天线设计与制造、标签封装、读写设备设计与制造、中间件、应用软件、系统集成等板块构成。目前我国企业在电子标签产业链封装、测试和系统集成环节的竞争优势明显，而芯片设计封装、软件/中间商则由国外厂商掌控，其中芯片设计封装主要厂商包括 NXP、TI、Impinj 等，软件中间件则由 IBM、微软、甲骨文等少数软件厂商垄断。在智慧物流仓储及食品溯源领域，应用 RFID 技术的代表企业有远望谷、中瑞思创、新大陆、达华智能、万达信息、华宇软件等；在零售业领域，应用 RFID 技术的代表厂商有中瑞思创、远望谷等；在图书馆系统领域，在 2011 年远望谷收购海恒后，其市场占有率达 80%。

4.3 高精定位

定位技术已被广泛应用多年，但随着万物互联概念的兴起，位置信息被赋予了更多意义和价值。物联网的第一步就是连接物体和采集数据，而物体处于物理空间中的基础维度就包括其所在的位置，因此位置信息往往是物体相关信息中必不可少的一部分。例如，工厂中的流程控制需要监控人员、运输单位、物料位置，家庭空间的智慧生活需要基于人位置信息做判断，公检法相关的特殊场景下需对人员轨迹展开精准追踪等。

根据诺基亚早前的数据，人们 87-90%的时间都在室内度过，室内位置信息意义重大。

同时，由于室内空间结构越来越复杂，而应用方案中对位置的实时性、精确度要求越来越高，市场对高精度室内定位需求日益明确。尤其在苹果、小米等头部手机品牌引入 UWB 定位系统后，市场需求快速方式。根据 Market&Markets 机构的调查数据显示，全球室内定位市场规模预计 2022 年将达到 409.9 亿美元。

当前物联网室内高精定位领域，主要定位技术包括 Wi-Fi、蓝牙、UWB、RFID 等，其中 UWB 定位和蓝牙 AOA 是当前市面上应用最广阔的定位技术。

五、 其他硬件

5.1 天线

随着 AIoT 产品快速迭代，AIoT 设备的空间日益缩小、频段增多，相应的设备天线的设计越来越复杂。天线可以分为内置和外置两种。外置天线一般为标准产品，即插即用，主要应用于快递柜、售货机等产品。内置天线主要包括陶瓷天线、PCB 天线等，主要用于智能家居、智能穿戴等体积较小的产品。陶瓷天线在物联网产品中应用最为广泛，优势在于占用空间小、性能较好。PCB 天线为嵌制在 PCB 板上的天线，主要用于蓝牙、Wi-Fi、Zigbee 模块等。PCB 天线成本非常低，但仅能支持单一频段，整体性能较难保障。

目前国内物联网天线市场参与者主要包括信维通信等企业。

5.2 屏幕

随着 AIoT 新兴技术的发展和推广，人们将逐渐进入万物互联的物联网时代。在物联网时代，物与物的连接增加，海量数据、智能能力，最后赋能于人的最终环节往往需要通过人机交互完成，而人机界面最主要的呈现方式则是各类屏幕。

在 AI 与 IoT 融合发展背景下，屏幕的各类智能应用层出不穷，应用范围也将不再局限于消费电子、商显车载等领域。在智能家居场景中，如冰箱、洗衣机、空调、微波炉、电磁炉、扫地机等带有显示屏的家用电器比例正不断上升；智能化的公共空间中智慧屏幕越来越常见。此外，疫情也使得消费者对健康的关注度持续上升，易于交互和理解的带屏幕家用医疗电器等市场也在不断成长。各类智能化应用场景中，人机交互离不开屏幕支持，所以物联网屏幕的发展和应用空间广阔。目前市场内主要物联网显示屏设备供应商以京东方、TCL 华星、三星等为主。

5.3 电源

当前物联网以有源设备为主，无源物联网技术不够成熟，因此电源对于物联网设备来说可谓是“刚需”。同时，随着物联网应用的快速渗透，为了更广泛地接连各类物体，物联网设备往往需要被用在不容易接触到固定电源的位置或者频繁移动，导致电池在物联网设备上的应用潜力巨大。根据 Markets and Markets 数据，2020 年全球物联网市场对电池需求达到92 亿美元，预计 2025 年需求将达到 159 亿美元，年复合增长大达 11.6%随着电池在各类物联网领域应用的增加，充电技术也在不断进步，以适配各类电池和场景下的充电需求。2020 年 5 月 NFC 论坛（NFC Forum）宣布新的“无线充电规范”（WirelessChargingSpecification/WLC）获得批准。虽然 NFC 充电功率仅有 1W，但无线充电和可反冲的特性使得 NFC 充电技术具有较大的应用空间，例如当下流行的真无线耳机，通过 NFC 无线充电技术，可以在不浪费空间加入无线充电单元的前提下完成无线充电。因此 NFC 无线充电的出现，对于内部空间紧张的小型物联网设备来说，有了一种便捷的补充能源的方式。

六、 感知交互能力

作为 AIoT 产业底层感知交互能力的重要支撑，AI 算法近年来发展迅速，尤其以深度学习为代表的机器学习取得重大突破，以多层神经网络模型为基础的算法使得机器学习在人脸识别等领域的准确性取得了飞跃性的提高，并且以计算机视觉、智能语音、自然语言处理、生物特征识别为代表的关键技术也取得重要突破，这为 AI 算法的商业化应用奠定了重要技术基础。物联网应用所采集的海量数据将可用于算法模型训练，训练后能力更强的模型又将赋能各类设备，形成 AIoT 的网联化、智能化应用闭环。

近年来随着 AI 技术的不断进步，部分技术已开始进入产业化发展阶段，智能应用成为当前及未来较长时间内的发展热点。2019 年，我国人工智能核心产业及带动产业规模分别为 1088.6 亿元和 3821.5 亿元，预计 2021 年将分别达到 1898.1 亿元和 7442.1 亿元，年均复合增长率分别为 32%和 19.5%。

由于 AI 具备赋能传统生产、生活各领域，提升其效率的能力，因此 AI 作为新兴产业兴起的同时，也能快速渗透于传统产业，从而为 AI 算法的应用发展提供了广阔市场空间。巨大市场潜力促使包括科技巨头、传统企业、创业公司在内的大量企业进入 AI 行业。中国近年来在 AI 算法方面发展迅速，涌现出科大讯飞、第四范式、商汤科技、旷视科技等优秀企业，为中国在 AI 算法国产化方面打下基础。

此外，机器视觉是近年来 AI 算法中发展速度快、应用领域覆盖范围广的典型代表。根据 Markets and Markets 数据显示，2010-2020 年全球机器视觉市场规模呈现不断上升的趋势，2020 年全球机器视觉市场规模达 107 亿美元，近 5 年复合增速达 14.5%。

根据 Markets and Markets 统计显示，全球机器视觉行业欧洲市场份额最大，占比 36.4%；

其次是北美地区，全球份额达到 29.3%；随着亚太地区的发展，市场份额逐年上升，已达到全球的 25.3%；南美、中东、非洲地区的占比为 9.1%。尽管亚太及其他地区的市场份额在国家重视下有所增长，但当前全球机器视觉行业仍以欧美企业占主导。

七、 物联网操作系统

物联网的核心和基础是各种物体连接到网络，并通过网络交换信息，达成“万物互联”。

近年来，随着物联网市场迅猛发展，嵌入式设备联网成为刚需，而嵌入式设备的联网使得软件复杂性不断上升，传统嵌入式 RTOS（实时操作系统）内核已经越来越难满足市场需求。

在这种情况下 IoT 操作系统应运而生。

物联网操作系统的作用在于对硬件的基本功能进行抽象，从而做到各种应用软件无需直接跟硬件打交道就可以操控硬件。在物联网时代，操作系统是最底层基础的系统架构，很多上层应用都基于操作系统布局生态；如果没有操作系统来支撑，那么所有的应用软件都需要操纵硬件接口来完成相应的功能。

目前，物联网操作系统主要由两类构成，一类是由传统的嵌入式 RTOS 发展而来，其优点是物联网终端已获得广泛支持，这有助降低硬件推广成本，缺点是软件开发专业度极高且难以隔离，造成专业软件公司难以进入这个领域；另一类则是由互联网公司的云平台延伸而来，基于传统操作系统进行“剪裁”和定制，其优点是与互联网服务的结合，为对接互联网应用提供了便利，缺点是各家产品对各家服务难以做到平台中立导致软件开发受到功能性限制。