无线连接技术

核心提示如需报告请登录【未来智库】。1、无线连接:IOT 时代,百花齐放1.1 、无线连接技术简介无线技术是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式。其原理是发射端将传送的信息转化为电信号,再把电信号转换成高频振荡信号并由

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1.无线连接:IOT时代,百花齐放。

1.1.无线连接技术简介

无线技术是一种利用电磁波信号可以自由传播空的特性来交换信息的通信方式。原理是发射端将发射的信息转换成电信号,再将电信号转换成高频振荡信号,由天线发射出去。接收端通过天线接收高频振荡信号,然后转换成原始电信号,最后转换成原始信息。

无线连接技术主要包括蜂窝、蓝牙、WiFi、UWB、NFC、NB-IOT、eMTC、ZigBee、LoRa、调谐器、GNSS、LNB等。连接范围覆盖10m-10000km+。智能手机的无线连接通常包括蜂窝、蓝牙、WiFi、GNSS、NFC、UWB等。

1.2、无线连接技术分类

根据覆盖距离,无线通信技术可以大致分为两类。

第一类是短距离通信技术,包括蓝牙、Zigbee、WIFI、NFC,目前主要应用于室内智能家居、消费电子等场景;

第二类是长途通信技术,包括蜂窝通信技术2G/3G/4G/5G和LPWA技术LoRa和Sigfox,而eMTC和NB-IOT则同时属于蜂窝通信技术和LPWA技术。

1.3.无线连接技术的应用

它属于长距离高速无线技术,主要应用于智能手机等。蓝牙和ZigBee是短距离低速率无线技术。蓝牙主要用于音频相关设备,ZigBee主要用于室内IOT。WiFi是一种短距离高速无线技术,主要应用于智能手机、电脑、室内IOT等。UWB主要用于精确定位。B-IOT和LoRa是长距离低速率无线技术,主要应用于室外物联网等。

1.4、无线连接技术市场

Strategy Analytics数据显示,截至2018年底,全球联网设备数量达到220亿台。物联网仍然是领先的细分市场,占市场份额的一半以上,移动/电脑占四分之一以上。智能家居将成为未来几年增长最快的细分市场;据预测,到2025年将有386亿台联网设备,到2030年将有500亿台联网设备。

2.发展趋势:一个接一个升级,妙不可言。

2019年,5G和WiFi6的首个商用年,UWB进入消费电子领域;2020年,蓝牙5.2标准发布,NB-IOT R16标准即将冻结。

2.1.蜂窝:4G到5G,全面升级。

人们对高性能移动网络的追求推动了移动通信技术的升级。从第一代移动通信技术到第四代移动通信技术,主要以人为本,满足人们随时随地语音通话、上网的需求。然而,目前的4G网络已经不能满足移动互联网和物联网快速发展的需求。

为了应对未来移动互联网和物联网发展带来的移动数据流量的爆炸式增长、海量的终端连接、多样化的终端和不断涌现的新应用场景,第五代移动通信技术应运而生。把以5G人为中心的交流扩展到同时以人和物为中心的交流,将给社会生活和生产方式带来巨大变革。

5G通信技术全面升级,新增无线通信频段。关键技术包括毫米波通信、微基站技术、大规模MIMO和波束赋形技术、新型多载波技术、SDN和NFV技术等。

基站方面,新建大量5G基站,基站由传统架构升级为有源天线架构;需要PCB面积更大、层数更多的高频高速板;射频前端市场规模预计将从2018年的14.8亿美元增长到2025年的25.3亿美元。

对于手机来说,5G推动了手机更新换代的浪潮,带来了天线、射频前端、基带、散热、电磁屏蔽、无源元器件等方面的升级。RF前端和连接模块的市场规模预计将从2018年的150亿美元增长到2025年的258亿美元。

2.2.WiFi: WiFi 6将是5G时代的标配。

2019年9月,Wi-Fi联盟宣布启动Wi-Fi 6认证计划。随着蜂窝通信从4G发展到5G,我们相信WiFi6将成为5G时代的标准。Wi-Fi和移动通信技术是物物融合的两种重要连接技术,一直在不断满足人与人、人与物、物与物随时随地的需求。长期以来,Wi-Fi和蜂窝网络就像移动设备的两个主人,各有分工:一个主室内,一个主室外。

从技术演进来看,Wifi的发展路线几乎和3G到5G一样。3G时代,Wifi是802.11g;802.11n/AC;在4G时代;5G时代是802.11ax

6 wifi 6的主要特点是速度更快、延迟更低、容量更大、更安全、更省电。2020年1月,Wi-Fi联盟宣布推出Wi-Fi 6E,以确定哪些设备的Wi-Fi 6可以提供更高的性能、更低的延迟和更快的数据速率,并扩展到6 GHz频段。

自2019年9月Wi-Fi 6标准发布以来,许多公司迅速向市场推出新产品。据预测,2020年WLAN 6在高通企业中的部署将大幅增加,并指出Wi-Fi 6将在许多终端产品上推出,包括手机、PC和许多其他产品。目前iPhone 11系列和三星S10系列已经支持WIFI6,OPPO新机将支持WiFi 6;联想、华硕、三星都发布了搭载Wi-Fi 6的新款笔记本电脑。

IDC数据显示,2018年全球wifi芯片出货量接近30多亿,其中49%供给手机,其他来自各种联网设备。2019年全球WiFi 6芯片出货量约为3亿套,2020年Wi-Fi 6的终端设备出货量将高达16亿,主要来自AP和智能手机。2022年预计超过22亿套,大大超过5G基带芯片的出货量规模。

华为预测,在企业市场,2019年Wi-Fi 6芯片的出货量将占总出货量的10%,到2023年将达到90%左右。

2.3.蓝牙:蓝牙5.2引入乐音频,BLE有望统治世界。

蓝牙的发展经历了1.1、1.2、2.0、2.1、3.0、4.0、4.1、4.2、5.0版本的过程,其中1.1、1.2、2.0、2.1、3.0版本属于传统蓝牙。4.0以后,蓝牙标准包括两个蓝牙标准,包括蓝牙模块。

经典蓝牙侧重于信息通信和设备连接,主要应用于音频传输、文件传输等场景。低功耗蓝牙设备不需要占用太多带宽,因此在设备匹配、数据同步、定位等场景下有很好的应用。

目前手机和耳机等大部分设备基本都使用双模蓝牙芯片,既有经典蓝牙,也有低功耗蓝牙功能。

低功耗音频LE Audio,新一代蓝牙音频技术标准,意味着低功耗蓝牙技术标准开始支持音频传输功能。考虑到低功耗蓝牙功耗低、连接范围广、单模蓝牙芯片成本低等优势,我们认为未来低功耗蓝牙有望完全取代传统蓝牙技术,使单模低功耗蓝牙芯片可以一统天下,即未来电子设备只需使用单模低功耗蓝牙芯片。

乐音响将采用全新的高品质低功耗音频解码器LC3,支持多流音频技术和广播音频技术。LC3将帮助TWS耳机实现更高的音质和更低的功耗;多流音频技术将跳过监听模式的技术门槛,直接实现双向传输,带来立体声体验,也有利于多音源设备间更流畅的切换;广播音频技术可以实现基于人或位置的音频共享功能,这将有助于进一步拓展TWS的应用场景。

此外,蓝牙5.0之后,增加了MESH联网功能和定位功能。

根据蓝牙技术联盟的调查数据,2019年全球蓝牙设备出货量约为40亿台,到2023年,这一数字将增至54亿台,复合增长率约为8%。其中,90%的蓝牙设备将采用低功耗蓝牙,低功耗蓝牙单模设备年出货量将超过16亿部,约占蓝牙设备总出货量的三分之一。

2.4.NB-IOT:并入5G标准,连接数拐点已达1亿。

2019年7月,中国和3GPP分别向ITU提交了NB-IoT作为5G候选技术。预计2020年NB-IoT将正式纳入5G标准。这也标志着NB-IoT作为5GLPWA的演进已经达成行业共识,3GPP定义NB-IoT继续向5G演进,满足mMTC大连接场景。

3GPP R15标准支持NB-IoT和NR的共部署,R16标准支持NB-IoT接入5G核心网。内容已基本敲定,预计2020年第一季度发布。

随着国内2G和3G的逐步退出,运营商需要先进的技术来承载2G退出后留下的真正空物联网市场。

各行各业都在加大力度用NB-IoT技术取代2G IoT。2019年9月底,中国NB-IoT新增连接数已经超过2G IoT。

芯片方面,随着需求规模的增长,NB-IoT芯片模组价格不断下调,已与2G价格持平,预计2020年将下探至20元。

根据GSMA的统计,截至2020年1月,全球共有127个基于NB-IoT或LTE-M的商用网络,比2018年12月IoT Analytics统计的83个网络多53%。其中,92个是NB-IoT网络,35个是LTE-M网络。

通信世界网数据显示,2020年2月,NB-IoT全球连接数突破1亿。从2018年1月开始,NB-IoT的第一个3000万连接用了12个月,第二个3000万用了8个月,第三个3000万和过亿只用了4-5个月。N-IoT连接数突破1亿是一个值得业界各界关注的重要里程碑,标志着NB-IoT产业的历史转折。

目前在GSMA注册的NB-IoT联盟创新成员有1500家。水、气、锁、白电、智能家居、物流、照明、消防、应急等行业均已将NB-IoT列为行业标准,其中水、气等行业NB-IoT连接数已达1000万,多个行业发展NB-IoT连接数过百万。

2.5.UWB:苹果引领消费电子产品并打开市场空

超宽带技术是一种高精度定位技术。与Wi-Fi和蓝牙定位技术相比,UWB具有抗多径能力强、定位精度高、时间戳精度高、电磁兼容性强、能效高等优点。

2002年以前,超宽带广泛应用于军事。2002年,FCC解除了对UWB技术的禁令,允许其进入民用领域。

企业应用是目前UWB定位应用的主战场。

市场契合度高:企业应用场景对技术指标的要求远高于消费者应用场景。与其他无线定位技术相比,UWB定位技术的特点是技术指标优越,尤其是其高精度、高刷新率、低延迟、高稳定性,是其他无线定位技术难以比拟的,非常符合企业应用场景的定位技术需求。

价格接受度高:相比其他无线定位技术,UWB定位技术解决方案的价格会偏高,高成本的解决方案往往是消费级游戏公司无法负担的。在企业级应用中,用户往往更关心功能的实现和性能的稳定性,价格接受度会高很多。

巨大的潜在市场:毫无疑问,企业应用是一个很大的市场。UWB技术的具体潜在应用场景主要包括司法监狱、三级医院、矿山、化工厂、工厂和仓库等。,对物料或人员管理要求高,每个应用领域体量大。

据IOT媒体报道,2018年,中国超宽带企业应用市场规模为10.9亿元。预计2020年中国UWB定位企业应用市场规模为121.1亿元,未来四年CAGR为83%。

2019年9月,苹果发布iPhone 11系列,首次搭载支持超宽带技术的U1芯片。据苹果公司介绍,搭载U1芯片的新款iPhone进一步完善了手机的定位功能,不仅可以感知自己手机的位置,还可以感知周围其他手机的位置。

苹果做了很多UWB的布局,比如申请了UWB对于车钥匙的专利。未来,苹果可能会使用UWB技术来制作iBeacon V2。

在C端可以使用UWB来寻找汽车、宠物、婴儿、钥匙等。在停车场;还可用于无感门禁、智能锁、无感支付等创新应用,未来值得期待。

3.主要厂商:整合并购,争取上游。

3.1.射频前端行业不断巩固和合并。

以领先的射频前端企业博通为例。博通历史上经历了多次并购,不断扩充产品线,逐渐成为领先的射频前端。

近年来,射频前端行业的收购不断。村田在2014年收购百富勤,提升射频前端能力;Md以RFMD 160亿收购TriQuint,并入Qorvo;2016年,高通与TDK成立合资公司RF360开发射频产品,安华高收购博通,Skyworks以7.65亿美元收购松下射频部门,组建新的sky works;2017年,联发科以1750万美元收购射频公司罗达科技。

2014年,紫光集团在中国以9.07亿美元收购Ridico建资产18亿美元收购恩智浦功率放大器部门;飞翔以4500万元收购国民技术射频功放业务等。

3.2.WiFi行业也在不断整合并购。

2011年,高通以31亿美元收购了以制造Wi-Fi接入芯片闻名的Atheros,正式进军物联网Wi-Fi芯片领域。

2011年,英特尔收购了英飞凌的无线事业部,其主要的WiFi产品在PC的无线网卡上。

2011年,联发科收购台湾省雷凌科技的WLAN无线连接业务,正式进军WiFi领域。

2016年,赛普拉斯以5.5亿美元现金收购博通物联网无线通信业务,正式涉足物联网无线通信芯片领域。

2019年,半导体行业又有4起Wifi相关的并购:包括英飞凌101亿美元收购芯片制造商赛普拉斯;;安三美收购QuanTenna10亿美元;恩智浦以17.6亿美元收购了Marvell的Wifi和蓝牙服务。中盈电子收购兰芝科技wifi业务。

3.3.蓝牙产业的整合与合并仍在继续。

2014年,紫光集团收购Redico微芯片收购了ISSC;;恩智浦收购quintic。

2015年,高通收购了中国南车。

2016年,赛普拉斯收购了博通IOT业务。

2017年,联发科收购罗达。

2017年,华胜天成收购台铃威。

3.4.全球主要无线技术制造商和产品布局

全球射频(前端收发器)公司主要有Skyworks、Qorvo、高通、博通、恩智浦、村田、英飞凌、联发科、inel、三星电子、索尼等。

全球无线连接芯片公司(NFC、WiFi、BT、GPS等。)主要有博通、高通、联发科、恩智浦、赛普拉斯、意法半导体、睿宇、marvell、北欧、英特尔、Quantenna、TI等

此外,行业内还有大量中小型WiFi和蓝牙芯片公司。随着摩尔定律的不断升级,22nm之后芯片设计成本迅速增加。我们预计,未来1-2年,无线连接芯片的市场集中度将进一步提高。

4.投资建议

2019年,5G和WiFi6的首个商用年,UWB进入消费电子领域;2020年,蓝牙5.2标准发布,NB-IOT R16标准即将冻结。蜂窝:4G到5G,全面升级;WiFi: WiFi 6将成为5G时代的标配;蓝牙:蓝牙5.2推出乐音响,BLE有望独霸天下;B-IoT:纳入5G标准,连接数量拐点已达1亿;UWB:苹果引领消费电子,打开市场空。无线技术行业继续整合并购,未来行业集中度将进一步提升。

建议注意:

1.卓胜伟:全球射频开关LNA水龙头,国内替代+5G需求双轮驱动

2.乐心科技:全球WiFi MCU领导者,在IOT时代顺势而为。

3.紫光展锐:国内领先的基带厂商,WiFi蓝牙NB-IOT布局完美。

4.恒轩科技:国内TWS蓝牙芯片龙头,享受TWS产业红利。

5.博通集成:国内蓝牙WiFi领先厂商,享受ETC产业红利。

6.赵一创新:国产Nor闪光龙头,MCU板加WiFi产品。

7.丁晖科技:全球光学屏下的指纹龙头,有BLE和NB-IOT布局。

8.中盈电子:国产家电MCU龙头,外延收购WiFi布局。

9.全志科技:国内领先的消费电子SOC制造商,拥有WiFi蓝牙产品线。

10.瑞芯微:国内领先的消费电子SOC厂商,拥有WiFi蓝牙产品线。

11.郝云科技:控股子公司润安科技的UWB解决方案已经落地。

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