鬼故事会 - 物联网芯片技术（物联网芯片产业）

物联网集成电路芯片技术的演进，在于元器件和模块的异构集成技术。对于物联网传感模块的技术演进可以归纳为一系列的产品，有7代，包括大型工业智能传感器、第一代物联网传感器、下一代物联网传感器、物联网集成传感器、传感网络、综合系统、印刷电子等。如下图：

物联网传感技术路径演进图

第一代物联网传感器模块已经面世，这些模块与其他电子元器件封装而成，集成了传感模块的物联网芯片，为工程应用提供新的功能。今天，这样的物联网设备有很多，如Nest智能温控器（谷歌收购）、智能叉子、智能喷头等，还包括可穿戴设备、家庭和楼宇自动化设备等。

未来的集成传感器是物联网专用的集成传感器。因此其具有极低的功耗和成本（基于MEMS的传感器），所以非常适合大批量生产和大规模部署应用。这种传感器应用于工业领域、工程环境、危险化学物质等方面。物联网集成传感器的另一个应用是进行汽车运动状态监控，而无人驾驶、自动驾驶技术是当下研究热点，故该类集成传感器有着广阔的应用场景。

物联网集成电路芯片分类

物联网集成电路芯片是根据市场导向，按应用需求提出的一类适合在物联网工程中应用的集成电路芯片。

物联网（LOT）就是将设备、物体连网、然后基于此实现服务。为了实现这一目标，物联网系统设备需要一个三层架构：核心层设备、中间层设备和边缘层设备。

根据物理网三层次学说，在物联网核心层要做信息运算、决策处理，需要有运算处理芯片，即物联网处理器；在物联网中间层主要做信息传输工作，无限传输需要射频处理芯片，有限传输需要路由、交换芯片；在物联网边缘层，信息感知需要传感器件或集成了电源管理部分、能量获取部分、传感器陈列部分的IC芯片。在执行部件中，需要运算处理部分、功率驱动部分的IC芯片。

综上所述，物理网集成电路芯片基本上分为如下几种。

运算处理芯片：各种不同位数、不同频率的物联网处理器。

通信芯片：射频基带芯片、路由、交换芯片。

各类物联、化学、生物、运动信息传感芯片、功率驱动芯片。

集传感模块、通信模块、处理模块为一体的低成本无源芯片。

物联网集成电路芯片架构包括传感器件、处理器、片上和片外存储器、I/O接口等。芯片的设计、生产、封装的新方法、新工艺也在不断涌现，包括定制ASIC方法、EAD环境中设计SOC的流层、用于网络和服务器的2.5D芯片工艺以及用于MEMS和传感器（阵列）集群的 fan_out晶圆级芯片封装技术。在开发用于汽车、医疗设备和工业控制系统的物联网芯片上还要考虑数据保密、信息安全的问题。

通用物联网集成电路芯片的设计目标不只是覆盖一种应用，还可以处理多种应用。IoT IC 虽然有很多通用版本。但在一些案例中，物联网集成电路设计工程师会进行专用物联网集成电路芯片的设计，然后尝试为其他物联网项目重新利用它们（设计复用）。将来，会有更多针对特定应用而专门设计的物联网专用芯片面市。

物联网芯片产业圈构建

物联网被称为继互联网之后，信息产业的第三次浪潮。在很多方面，物联网是与应用软件市场对应的硬件市场，正在全世界释放新的一轮嵌入式技术创新。而作为物联网产业的上游主导企业，半导体厂商均加快推出物联网产品，包括芯片和开放平台，以期望自己构建的生态系统可以引领物联网革命。物联网IC产业生态圈，如下图：

中国的科技企业普遍遵循两条发展道路：一条是以华为为代表的“重科技”路线，通过技术研发驱动增长；另一条则是以阿里巴巴、京东等企业为代表的商业模式创新路线，倚仗商业变革重新创造增长动能。

我国每年的集成电路产品进口金额已超过石油进口金额，在普及率极高的智能手机行业，包括CPU、存储器、各类感应元器件基本依赖国外企业。可以说，补强中国自己的芯片产业短板已迫在眉睫。

从“从芯到云”，大数据、大互联、大安全、云计算是一个巨大的产业，物联网产业有巨大的市场空间。物联网的产业版图，是一个从“芯”到“云”的信息产业生态系统。

企业除了根据硬件的产品特性定制芯片外，服务型应用未来同样会定制芯片，一方面将软件服务固化在芯片上，用户的粘性更大；另一方面体现在服务的差异化，因为芯片的特色设计，面向应用的设计，会更好地屏蔽竞争对手。因此，芯片设计公司应该改变传统的做法，反其道行，主动出击，深入了解市场的需求，从市场应用需求的角度着手，再把需求转变成芯片。可以预测的是，未来的IC设计会成为整体方案的一部分，而企业的应用类型将会是五花八门、多种多样。

在新的商业模式下，芯片设计企业的重点不仅仅是单向的设计和销售设备给企业，还应该成为市场需求的挖掘者，积极迎合市场发展的需求，为产业链其他环节服务。物联网芯片企业需要真正建立起生态圈，或是顺利融入他人的生态圈。例如，预先洞察App距离的联网技术模块在运营商发展中的趋势，是主导协议标注，从而提前预置服务接口在芯片内，保证大数据的采集准确性和数据指向，为云平台提供接入服务。

由此，IC企业需要借助专业的平台，接触各类硬件企业、应用服务等，寻找合适的物联网切入点，整合产业链上、下游的资源，引领芯片设计公司探索未来的发展路线，让芯片设计企业和系统应用企业进行深度得交流，展示产品和设计能力，在生态链中建立自己的品牌，而不仅仅是卖芯片。

※ 来源：摘取自《物联网之芯：传感器件与通信芯片设计》

※ 图片来源：网络图片

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