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NB-IoT是什么？
NB-IoT是英語Narrow Band Internet of Things的縮寫，中文譯為窄帶物聯(lián)網。NB-IoT是由通信行業(yè)標準化組織3GPP開發(fā)的為大范圍蜂窩網與設備服務的低功耗廣域網絡（LPWAN）廣播技術，這種窄帶射頻技術使用的是License頻段，可采取帶內、保護帶或獨立載波等三種部署方式。
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圖源 | telecompedia
NB-IoT最早于2014年5月，由華為和Vodafone共同提出，當時被稱為窄帶技術NB M2M，而后又進化成NB-CIoT；2015年7月，Nokia、Ericsson、Intel提出了NB-LTE技術；2015年9月,在3GPP的第69次RAN全會上，NB-CIoT和NB-LTE這2種技術規(guī)范合并為NB-IoT；2016年6月，NB-IoT獲得3GPP通過，開啟商用化進程；2020年7月3GPP 5G技術在ITU-R WP5D會議上正式被接受為ITU IMT-2020 5G技術標準，從此NB-IoT被納入全球5G標準。
根據數據統(tǒng)計顯示，截至2021年4月，全球已經有71個國家投資建設了129張移動物聯(lián)網，其中NB-IoT網絡達到93張。
NB-IoT與其他無線通信技術有何區(qū)別？
在說NB-IoT與其他無線通信技術的區(qū)別前，我們需要先來了解一下無線傳輸技術。根據信息傳輸距離的遠近程度，我們可以將其分為短距離傳輸技術和廣域網傳輸技術。
短距離傳輸技術包括兩類，一類是以Wi-Fi 和藍牙為代表的高功耗、高速率短距離傳輸技術，主要應用于智能家居和可穿戴設備等場景；另一類是以ZigBee為代表的低功耗、低速率的近距離傳輸技術，主要應用于局域網設備的靈活組網場景，如熱點共享等。
類似的，廣域網傳輸技術也分為兩大類，只是分類標準是所用的頻段是否是授權頻譜。上面提到的NB-IoT技術就屬于授權頻譜技術，主要應用于遠程設備運行狀態(tài)的數據傳輸、工業(yè)智能設備及終端數據傳輸的低功耗、低速率場景。此外，廣域網傳輸技術還包括我們熟知的高功耗、高速率的蜂窩通信技術，主要應用于 GPS 導航與定位、視頻監(jiān)控等實時性要求較高的大流量傳輸場景。而與上面相對應的非授權頻譜技術則包括 LoRa、Sixfox 等技術。
?事實上，在應用場景的通信方式選型中，若我們決定啟動低功耗廣域網絡(LPWAN)，那么被拿來和NB-IoT比較的多半是LoRa技術。從技術的角度出發(fā)，這兩種通信技術又有何區(qū)別呢？
我們知道NB-IoT工作于授權頻段，所以在信號傳輸的過程中不易受到其他頻段的干擾，穩(wěn)定性相對有保障，并且在管理方面也更規(guī)范。此外，由于NB-IoT技術本身具有窄帶、重傳、低頻的特性，因此在覆蓋增強相當的情況下，NB-IoT運行的速率更快，設備連接量更大。以連接量為例，NB-IoT單扇區(qū)可支持10萬臺設備的連接，而LoRa單扇區(qū)可支持6.5萬臺設備的連接。
圖源 | ursalink
在這些條件下，LoRa技術如何生存？打的其實是差異化優(yōu)勢的牌。與 NB-IOT 技術相比，LoRa技術在網絡建設成本和數據保密性方面擁有絕對的優(yōu)勢。在建設成本方面，LoRa作為非授權頻譜技術，通常由用戶自建而成，網絡部署簡單，無需建設大面積基站。假設建成一個LoRA基站的平均市場價格為5000元，那么建成一個NB-IoT基站的平均市場價格就需要達到8萬元（主要由運營商建造）。在數據保密性方面，因為LoRa網絡是由用戶自建而成的，所以終端數據的傳輸過程是自主可控的，更能滿足機控檢測、環(huán)境檢測等注重數據保密性的應用領域的要求。
綜上，關于NB-IoT和LoRa的選型取舍，要根據應用場景需求來定，而以上幾條便是最重要的依據。
NB-IoT全球市場和發(fā)展趨勢
至于對NB-IoT市場情況的解讀，中移物聯(lián)網智能模組部市場總監(jiān)王超表示，“物聯(lián)網根據傳輸速度可以劃分為低速、中速和高速，其中高速（速率大于10Mbps）主要應用在視頻監(jiān)控以及車載娛樂方面，市場占比10%；中速（速率在1Mbps和10Mbps之間）主要應用在智能穿戴、智能POS以及IoT網關方面，市場占比30%；而剩下的60%均是低速市場（速率小于100Kbps），需要滿足低功耗和廣覆蓋的需求，應用領域包括智能表計、物流追蹤、智能停車、智能路燈、環(huán)境監(jiān)測等領域?！?/p>
而原本負責覆蓋這些移動性和時延要求不高、數據量小、對低功耗有要求的場景的通信技術是2G，自從NB-IoT技術出現后，從技術參數的角度可以發(fā)現，NB-IoT在覆蓋廣度、低功耗和連接數方面都比2G要來的強（根據測試結果顯示，NB-IoT的覆蓋廣度是164dB，而2G是144 dB；NB-IoT的休眠態(tài)功耗小于5μA，待機態(tài)功耗小于1mA，而2G的關機態(tài)功耗約60μA，待機態(tài)功耗約2mA；連接數方面，NB-IoT比2G/3G/4G有50~100倍的上行容量提升，但小區(qū)容量超5萬），因此它被認為是國內市場中繼2G技術之后低速物聯(lián)網市場業(yè)務的主要承載技術。
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圖源 | grandmetric
有需求就有市場，再加上政策的驅動，便如虎添翼。比如2017年6月，工信部發(fā)布《 關于全面推進移動物聯(lián)網(NB-loT) 建設發(fā)展的通知》，提出要加強 NB-IoT標準與技術研究， 打造完整產業(yè)體系；推廣NB-IoT 在細分領域的應用，逐步形成規(guī)模應用體系；優(yōu)化 NB-IoT應用政策環(huán)境，創(chuàng)造良好可持續(xù)發(fā)展條件，并設下了到2017年末，實現NB-IoT網絡覆蓋直轄市、省會城市等主要城市，基站規(guī)模達到40萬個，到2020年，基站規(guī)模達到150萬個的目標。再比如2020年5月，工信部發(fā)布《關于深入推進移動物聯(lián)網全面發(fā)展的通知》，總體目標是推動2G/3G物聯(lián)網業(yè)務遷移專網，提出建立NB-IoT（窄帶物聯(lián)網）、4G（含LTE-Cat.1）和5G協(xié)同發(fā)展的移動物聯(lián)網綜合生態(tài)體系等。
因此我們來看一組數據，截至2020年2月底，繼全球NB-IoT連接數破億之后，國內三大運營商NB-IoT連接數也沖破一億大關。截至2021年4月，我國已建成并投入使用NB-IoT基站總量超過85萬個，其中中國電信40萬+個，中國移動35萬+個，中國聯(lián)通10萬-個。
綜上，低速市場市占比高，總體容量大，并且在2G退潮和政策的驅動下，NB-IoT將發(fā)展迅猛。
NB-IoT本土賽道分析
NB-IoT網絡的逐步下沉不僅得益于產品設計的改進，比如性能的提高、功耗的降低，還依賴于產業(yè)活動的推動，比如運營商的決策。而運營商啟用某一項技術的前提是有市場、有錢賺，前面已經論證了市場容量的可觀性，但是錢的方面沒有談到，下面我們就來聊一聊。
根據統(tǒng)計，2020年NB-IoT通信模組售價為20元以上的，在市場中占比約60%，另根據5G物聯(lián)網產業(yè)聯(lián)盟的預計，到2021年，這一比例將下降到約30%。這意味著NB-IoT通信模組的價格將隨著時間的推移不斷下滑，直至市場平衡價的出現。價格下滑的背后得益于市場充分的競爭，而競爭的結果是NB-IoT模組的全面國產化。
事實上，根據金卡智能公開的信息顯示，目前NB-IoT智能終端已實現全面國產化，包括芯片、模組、電池以及基站等多方面。比如，基站技術提供者中的華為、中興、大唐移動，電池廠家億緯、昊誠，模組廠家移遠、中移、有方、利爾達、美格、廣和通、高新興，以及芯片廠家華為海思、聯(lián)發(fā)科、紫光展銳、芯翼、移芯以及智聯(lián)安等。今天我們就來剖析一下處于NB-IoT產業(yè)鏈最上游的芯片國產化情況。
根據與非研究院的統(tǒng)計，目前國內有20家從事NB-IoT主芯片研發(fā)的企業(yè)，分別分布在全國7個省的8個城市。其中北京和上海數量最多，分別為5家（北京：智聯(lián)安、諾領、創(chuàng)新維度、簡約納、升哲，上海：海思、紫光展銳、芯翼、移芯、翱捷）；廣東省有4家，分別是深圳3家和廣州1家（深圳：中科無線、中興微、匯頂，廣州：慧智微）；江蘇省的南京市有3家（南京：大魚、寧麒智能、新向遠）；此外浙江省杭州市、四川省成都市和中國臺灣省各1家（杭州：芯象，成都：旋極星源，中國臺灣：聯(lián)發(fā)科）。
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從公司規(guī)模的角度，根據天眼查的數據顯示，在職員工數量最多的是中國臺灣省的聯(lián)發(fā)科，有6000人，其次是海思的4251人以及匯頂的2226人，而最少的南京新向遠則只有3人，體量方面懸殊甚大。公司規(guī)模一定程度上體現了研發(fā)和生產的實力，但也不是全部，因為有的公司業(yè)務線比較廣，而NB-IoT只是其中很小的一部分。
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從產品的角度，我們可以看到，這20家企業(yè)已經發(fā)布了30款以上的產品，以下是與非研究院以企業(yè)成立日期為軸，展示了各家企業(yè)已有NB-IoT產品的情況（注：請大家點開大圖查看，時間軸對應的是成立日期，而非產品型號發(fā)布日期）。
結合前面的信息，我們可以看到，目前NB-IoT芯片行業(yè)第一梯隊的海思、聯(lián)發(fā)科和紫光展銳在公司規(guī)模和成立日期相對應的芯片設計經驗方面都是相對靠前的。值得一提的是，上海海思雖然是2018年成立的，但是深圳海思早在2004年就成立了，而海思對于NB-IoT芯片的研發(fā)始于2014年，并于2015年推出了基于預標準的芯片原型產品，2016年推出業(yè)內首款商用的NB-IoT芯片Boudica 120，該芯片從2017年6月底開始大規(guī)模商用。此后，海思相繼推出了Boudica 150和Boudica 200。根據統(tǒng)計，截至2019年4月，海思的NB-IoT芯片總發(fā)貨量已突破2000萬，其中Boudica 120突破700萬，Boudica 150突破1300萬，目前海思和高通是全球NB-IoT芯片市場的兩大巨頭。海思是華為的先鋒部隊，而華為進軍NB-IoT市場的策略是先將NB-IoT芯片盡可能搭載到各種設備中，然后通過設備獲得數據，進而為其大數據業(yè)務服務。
當然，NB-IoT芯片國產化的亮點并不止于海思，各家產品都有自己的特色，在細分應用領域的戰(zhàn)略也有所不同，下面我們以點帶面地介紹一下其他部分廠商的情況。
??? ?紫光展銳（RDA8909、RDA8910、RDA8911、春藤8908、春藤8909、春藤8915）
紫光展銳的NB-IoT技術始于銳迪科，目前已經發(fā)布了6款芯片，包括NB-IoT/2G雙模單芯片RDA8909，eMTC/NB-IoT/GPRS三模單芯片RDA8910和RDA8911（其中RDA8911還支持Cat.1），NB-IoT單模芯片春藤8908，NB-IoT/GSM雙模單芯片春藤8909，以及NB-IoT/eMTC/GSM三模單芯片春藤8915。
展銳是全球前三的手機基帶芯片設計企業(yè)，全球場測覆蓋45個國家157家運營商，對于NB-IoT產品擁有很強的應用落地能力。
??? ?聯(lián)發(fā)科（MT2625、MT2621）
聯(lián)發(fā)科發(fā)布了MT2625和MT2621兩款NB-IoT芯片。MT2625是一款支持NB-IoT R14的系統(tǒng)單芯片，高度集成NB-IoT調制解調數字信號處理器、射頻天線及前端模擬基帶等單元，面向家庭自動化、智能抄表及其他靜態(tài)或移動型物聯(lián)網應用。而MT2621是一款雙模物聯(lián)網系統(tǒng)單芯片，支持NB-IoT R14與GSM/GPRS，主要面向超低功耗自動化應用和物聯(lián)網應用場景，比如可穿戴設備、安全傳感器等。
聯(lián)發(fā)科技是全球第四大無晶圓半導體公司，目前在中國臺灣證券交易所掛牌上市，在智能電視芯片領域位居霸主地位，同時具有強大的技術創(chuàng)新能力，擁有5G、4G、藍牙、GNSS、Wi-Fi、NB-IoT等眾多世界通用的領先無線網絡技術及先進SoC設計能力。
??? ?中興微（Wisefone7100、RoseFinch7100）
中興微發(fā)布了Wisefone7100和RoseFinch7100兩款NB-IoT芯片，其中Wisefone7100內部集成了中天微系統(tǒng)的CK802芯片，DSP IP來自CEVA，而RoseFinch7100則是一款NB-IoT SoC芯片，支持3GPP R13/R14 NB-IoT標準。
中興微電子為中國領先的通信IC設計公司，專注于通信網絡、智能家庭和行業(yè)應用等通信芯片開發(fā)，自主研發(fā)并成功商用的芯片達到100 多種，覆蓋通信網絡“承載、接入、終端”領域，服務全球160 多個國家和地區(qū)。
??? ?移芯（EC616、EC616S）
移芯目前的主要產品是NB-IoT 芯片EC616和EC616S，其中EC616支持3GPP R13/R14 NB-IoT標準，集成射頻收發(fā)機、PA、以及電源管理等（663MHz-2200MHz）；而EC616S在EC616的基礎上還集成了全部射頻前端。
移芯是中國自主研發(fā)的超低功耗NB-IoT和Cat-M物聯(lián)網芯片供應商，迄今，移芯通信已經與國內前15大模組廠商建立了戰(zhàn)略合作關系。
??? ?智聯(lián)安（MK8010、MK8020）
智聯(lián)安發(fā)布了兩款NB-IoT 芯片MK8010和MK8020，其中MK8010銷量已過百萬片，這款SoC集成了射頻、基帶、MCU及電源管理模塊。而今年年初推出的MK8020號稱是全球最小的NB-IoT芯片，基于55nm低功耗工藝，QFN封裝僅4.5mmx4.5mm。
智聯(lián)安一直投身于NB-IoT的研發(fā)，是國內首批實現NB-IoT芯片量產的公司，產品應用主戰(zhàn)場為“三表”，即水表、氣表和熱量表。作為一家專業(yè)從事蜂窩物聯(lián)網芯片研發(fā)的IC設計公司，智聯(lián)安也將產品線擴展至LTE Cat.1bis、5G芯片。
??? ?旋極星源（AGP2121、AGP2122）
旋極星源發(fā)布了兩款NB-IoT 芯片IP產品AGP2121和AGP2122，其中AGP2121是一款NB-IOT Transceiver IP，應用于NB_IOT射頻信號收發(fā)，兼容3GPP R14 NB_IOT標準，支持R14標準頻段，單片集成CMOS PA（23dBm）。而AGP2122則是一款NB-IOT/GNSSTransceiver RFIP，應用于NB-IOT射頻信號收發(fā)和GNSS信號接收，兼容3GPP R15 NB_IOT FDD標準，支持R15標準FDD頻段，支持GNSS導航頻率（L1，B1，E1），單片集成CMOSPA（23dBm）。
旋極星源是國內領先的基于自主半導體IP的無線連接解決方案提供商，專注于低功耗物聯(lián)網、衛(wèi)星導航等領域，為客戶提供平臺化、一站式射頻芯片定制服務和射頻IP授權服務。它是中國唯一家5G NB-IOT RF Transceiver IP成功商用授權的IP公司，公司已獲得52項專利。
??? ?大魚（松果NB-IoT芯片、U1）
大魚目前擁有兩款NB-IoT 芯片松果NB-IoT芯片和U1，其中U1是一款支持 NB-IoT R13 的高集成系統(tǒng)單芯片（ SoC ），在一顆Die上同時集成了 GPS 和 PA。
大魚由小米旗下的全資子公司松果電子團隊進行重組、部分團隊分拆組建而成，已完成Pre-A輪融資，金額方面未透露。
??? ?芯翼（XY1100）
芯翼發(fā)布了一款NB-IoT 芯片XY1100，它是一款集成CMOS PA的NB-IoT系統(tǒng)單芯片。
芯翼是5G物聯(lián)網端側SoC創(chuàng)新的領導者，專注于物聯(lián)網通訊芯片（NB-IoT）的研發(fā)和銷售，屬于國內二梯隊成員，主要聚焦于智慧氣表、智慧水表、煙感、電動車、物流跟蹤、智慧穿戴等應用場景，在水表和燃氣表市場具有先發(fā)優(yōu)勢。2020年6月完成近2億元的A+輪融資，2021年9月完成近5億元的B輪融資。
??? ?翱捷（ASR3601）
翱捷發(fā)布的ASR3601是一款支持NB-IoT、eMTC、LTE Cat.1、GSM四種制式的多模4G芯片，集成射頻、基帶和audio codec功能，支持450MHz~2.7GHz頻段。
翱捷致力于移動智能通訊終端、物聯(lián)網、導航及其他消費類電子芯片的平臺研發(fā)、方案提供、技術支持和服務等，產品線覆蓋包括2G、3G、4G、5G以及IoT在內的多制式通訊標準。
??? ?諾領（NK6010）
諾領發(fā)布的NK6010是一款NB-IoT物聯(lián)網系統(tǒng)級芯片，單芯片集成PA、PMU和超低功耗GNSS功能。
諾領是探索滿足IoT 需求的全集成、低功耗無線SoC解決方案的先行者，聚焦廣域網，提供一站式芯片解決方案，在定位方式領域擁有深厚技術積累，以“NB-IoT +GNSS”芯片為拳頭產品，瞄準“物流和供應鏈管理”應用場景。
??? ?匯頂（GR851x）
匯頂發(fā)布的GR851x是一款集成 NB-IoT 蜂窩網絡應用子系統(tǒng)的低功耗系統(tǒng)級芯片（SoC），支持 3GPP Rel-14、Rel-15 標準。
匯頂在2018世界移動通信大會上宣布正式進軍NB-IoT領域，通過并購全球領先的半導體蜂窩IP提供商——德國CommSolid，整合其全球頂尖的超低功耗移動無線基帶技術優(yōu)勢與匯頂科技位于美國加州的射頻芯片設計及相關技術研發(fā)力量，加速公司在NB-IoT領域的戰(zhàn)略布局，志在開拓千億規(guī)模的NB-IoT市場。
??? ?創(chuàng)新維度（XD-7500）
創(chuàng)新維度發(fā)布的XD-7500是業(yè)界第一款基于SDR（軟件定義無線電）架構的NB-IoT芯片，已于2018年9月開始量產發(fā)貨。
創(chuàng)新維度科技（北京）有限公司是主要基于SDR平臺，從事物聯(lián)網(NBIOT)芯片的研發(fā)以及5G移動通信新技術的研究和應用平臺，能夠更有效地滿足物聯(lián)網碎片化的市場需求，支持行業(yè)定制化和二次開發(fā)。
??? ?慧智微（S8628）
慧智微發(fā)布的S8628是一款支持LTE Cat NB1 和NB2的線性射頻功率放大器，符合3GPP Rel13和Rel14規(guī)格要求，支持低頻Band5/8/20 /28和中頻Band 1/2/3，是業(yè)界首款全RF-SOI CMOS工藝NB-IoT射頻前端芯片。
慧智微是領先的高性能微波射頻前端芯片提供商，致力于通過軟件定義的射頻芯片使能萬物互聯(lián)的智能世界?；诳芍貥嫾夹g平臺，公司已經推出了面向5G/4G和NB-IoT的系列射頻前端芯片，應用于智能手機、平板電腦、無線通信模塊、車載智能后視鏡、智能手表等產品。
??? ?芯象（LH3200）
芯象發(fā)布的LH3200 是一款NB-IoT單芯片解決方案，支持3GPP R14，可軟件升級支持R15，集成BP、open AP、PMU、RF、ADC、溫度傳感器等，目前已經量產供貨。
芯象是NB-IoT領域的新秀，專注于5G物聯(lián)網核心通信芯片設計，公司認為2020年將是NB-IoT生態(tài)的大行業(yè)爆發(fā)之年。
結語
NB-IoT作為5G通信的有機組成部分，市場正在不斷下沉至智能抄表、智能煙感、智慧消防、智能井蓋、流量管理、安全和資產跟蹤、環(huán)境監(jiān)控、遠程健康管理、智能樓宇、智慧農業(yè)、智慧能源、智慧工業(yè)、電力物聯(lián)網等應用市場，而根據市場的反饋情況，我們發(fā)現單顆芯片產品的利潤約為0.1美元，而在模組、硬件設備、通信網絡和應用服務端同樣面臨利潤空間較小的問題，對于國產廠商而言，增大出貨量是降低成本的一大準則，因此除了產品性能的提升外，如何和產業(yè)鏈上下游緊密合作，加快NB-IoT網絡的部署是未來發(fā)展的重點。
附：NB-IoT芯片國產芯片明細一覽表（排名不分先后）
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