坐了十年的“冷板凳”,Cat.1芯片迎来高速增长期,哪些企业在搅风云?

科技少年QAQ 2022-03-11

科技信息发展芯片

3713 字丨阅读本文需 8 分钟

社会的发展不断催生新技术的出现,有些新技术出道即巅峰,成为全民关注的热点;而有些技术却属于大器晚成,在技术出现多年之后因产业发展的需要而被重视。很明显,Cat.1属于后者。

早在2009年,3GPP Release 8中就定义了Cat.1,而之后,Cat.1的发展也不温不火,坐了十年的“冷板凳”,于2020年年初“一夜走红”,Cat.1迎来了发展的黄金时代。

2022开年,Cat.1在物联网通信市场上的火爆程度依然在延续。

近日,联通数科物联网事业部正式公布了Cat.1模组产品公开比选项目中选候选人,深圳广和通、上海移远和美格智能三家模组厂商成功入围。

本项目采购150万片雁飞Cat.1模组产品,预算金额为4911万元(不含税)。值得注意的是,本项目设置了最高限价为32.74元/片(不含税),应答人报价高于最高限价的,其应答文件将被否决。

总的来看,不到5000万元的订单算不上很大,但却凸显了Cat.1作为物联网通信中承担中速率物联网连接主力的作用,尤其是随着模组成本的持续下探,Cat.1持续规模化发展的态势越来越明显。

Cat.1的发展历程

2009年3月,标准组织3GPP发布了Release 8 版本,正式把LTE推到了世人面前。

当时,3GPP一共定义了5个终端类别,分别是LTE Cat.1、Cat.2、Cat.3、Cat.4、Cat.5。所谓的Cat,是英文单词“Category”的缩写,意思是“类别、种类”。

之所以要搞出这么多UE Category(终端类别),是因为3GPP非常看好物联网市场的发展前景,希望设计出不同速率等级的终端类型,满足物联网不同落地场景的需求。

从上图可以看出,LTE Cat.1的上行速率只有大约5Mbps,专门面向对速率要求不高的物联网应用。

LTE Cat.1推出之后,并没有获得太多关注。当时,蜂窝物联网的使用场景还不多,用户比较陌生,市场也没有打开。

几年后,随着LTE网络覆盖迅速形成规模,厂商们开始重新将视线放到了LTE Cat.1的身上。

刚开始的时候,有手机终端厂商针对LTE Cat.1“简配”、低成本的特点,将其用于4G老人智能机。后来,蜂窝物联网应用场景快速增加,LTE Cat.1迎来了机会。

2015年4月,第一代智能手表产品正式发售,拉开了价值千亿的可穿戴电子产品市场竞争帷幕。

在激烈的市场争夺过程中,可穿戴设备厂商发现,LTE Cat.1并没有办法用于可穿戴设备。原因在于,Cat.1和传统LTE终端一样,设计有两根天线。而可穿戴设备对体积要求很高,必须小而又小,所以无法接受双天线。即便是强行塞入,分集接收效果也会大打折扣。

当时,官方具备1Rx(单接收天线)接收规格的终端能力等级,只有Cat.0/Cat.M1/Cat.NB1。但是,这些技术最高只能实现1Mbps的极限吞吐速率,无法满足可穿戴场景的用户体验。

于是,设计一种新的适用于可穿戴品类的单天线终端能力等级,就被提上了议事日程。

2016年6月至2017年3月,3GPP RAN#73~#75标准全会就该单天线终端能力新等级做了讨论与定义。最终,在2017年3月9日,3GPP Release 13 LTE Cat.1bis核心部分正式冻结,LTE Cat.1bis诞生。

除了天线数量之外,LTE Cat.1bis和LTE Cat.1并无太大区别,两者都是上行速率5Mbps,下行10Mbps,链路预算基本一致。

LTE Cat.1bis,既能满足中速人联/物联品类的数据吞吐量需求,又能提供相比传统LTE更优的成本与更小的尺寸。更关键的是,它可以在现有4G接入网几乎零改造的前提下,进行快速部署,大幅削减落地成本。

然而,如此完美的LTE Cat.1bis技术,在推出之后的前两年,不仅没有爆发,反而更加沉寂,几乎没有产生实质产业效益。这是为什么呢?

原因大概有两个。

一方面,是因为LTE Cat.1bis的标准化速度太慢。2018年9月,LTE Cat.1bis才完成合规认证所必要的测试部分(Testing part)冻结,根本没赶上2017年7月的全球首款蜂窝版可穿戴产品上市这波行情。

另一方面,R13 Cat.1bis推出之后,业界根本没来得及准备合适的芯片平台。没有芯片,咋推出产品?

阴差阳错之下,Cat.1bis最终缺席了原本属于它的可穿戴/中速物联广阔舞台。

2G退网潮流下

Cat.1十年之后高调“二次出道”

出道即低谷的Cat.1第一次真正被看好是在2019年,这股Cat.1火不似以往“过后即灭”,反而一直延续到了今天。2020年9月,中国联通500万套Cat.1芯片集中采集,被看作是为国内Cat.1规模化发展吹响的号角。

事实也正是如此,自2019年底到2020年末仅一年多的时间,国内市场中Cat.1模组的市场份额就从几乎空白飙升到了12%,可以说崛起速度十分惊人。而在中国联通500万套Cat.1芯片集采中独家中标的紫光展锐也取得惊艳的成就,其8910DM芯片采用率在2020年同比增长了300%,彰显出Cat.1在市场上极大的潜力。

随着物联网不断发展,中低速业务应用的需求被大量激活,例如穿戴设备、POS业务、共享经济和物流跟踪等。这些场景对实时性、传输速率和延迟提出了更高的要求。在这样的大背景下, Cat.1顺应时代发展,时隔十年,高调”二次出道”。

Cat.1再次进入人们视野之后,能得到快速发展,离不开来自政策、网络及市场三个层面的共同加持:

政策层面,2020年5月,工信部办公厅发布了《关于深入推进移动物联网全面发展的通知》,明确表示, 以NB-IoT和Cat.1协同承接2G/3G物联连接,提升频谱利用效率。在保障存量物联网终端网络服务水平的同时,引导新增物联网终端不再使用2G/3G网络,推动存量2G/3G物联网业务向 NB-IoT/4G(含Cat.1)/5G网络迁移。

网络层面,一方面国内三大运营商达成共识,2G退网势在必行,另一方面LTE网络与中低速物联网应用的相互促进。双重作用之下,LTE(Cat.1)网络发展越来越好。据了解,2021年全国移动通信基站总数达到996万个,其中4G基站就有590万个,占比接近6成。从目前的发展来看,这张LTE网络已实现全面覆盖且足够成熟,且LTE网络也将长期存在,这让Cat.1产业推动起来很顺利,不需要再投入更多的基础建设。

市场层面,端侧成本持续下降。不论哪个领域、哪个产业,成本都是其绕不开的话题。以Cat.1模组为例,初期主要是基于高通的芯片,成本超过百元。直至2019年,ASR与紫光展锐的芯片产品发布后,模组成本价下降到60-70元,目前Cat.1模组市场价普遍在40-50元之间。未来,随着新的芯片玩家的加入,Cat.1模组成本价还能进一步下探。

2G退网已是不可逆转的趋势,而退网之后该市场将由NB-IoT与Cat.1来填补。

NB-IoT方面,主要用于低速率、低功耗且对成本要求很高的应用场景,典型的应用领域包括智能抄表、智能烟感、智能井盖及智慧停车等。

Cat.1方面,由于其具有良好的移动性、语音通话功能以及较高的传输速率,将会拥有更广的使用面,比如POS机、定位器、儿童手表、两轮(电动)车、车载T-Box、视频监控等。

总的来说,政策层面的强大推动力、LTE网络的全面覆盖且能直接平移,以及顺应市场对于终端低价的需求,让Cat.1产业发展直接进入快车道。

2年出货量过亿

Cat.1高速发展如何持续?

2020年初,各大模组厂商都几乎在同一时间推出了Cat.1模组产品,一下子点燃了该市场。事实上,Cat.1在最近2年的发展也不负所望。

芯翼信息科技高级市场总监祁卫向笔者透露,仅在中国市场上,2021年Cat.1出货量就达到了1.1亿,相较于2020年增长了5倍以上,预计未来几年还会持续高速增长。

年出货量过亿,大器晚成的Cat.1如何保持高速增长

Cat.1每年过亿的出货量,主要来源于两部分。

一是存量市场的替代,国内2G的存量市场巨大,2G终端数量超过了6亿,而在2G退网的时代背景之下,预计未来几年超过7成的2G应用会切换至Cat.1。

同时,由于Cat.1成本不断下探,且Cat.1能满足部分Cat.4应用对于速率及时延要求,因此一部分Cat.4的应用也会转移至Cat.1上,目前Cat.4约有8000万的市场规模,除CPE、电力应用、视频监控等对速率和时延要求较高的应用外,近半数的应用可以切换至Cat.1。

二是增量市场的拓展,随着传统行业智能化改造和新兴产业的兴起,将会催生新的需求,如光伏、风电领域,而Cat.1恰好能满足此需求。

Cat.1芯片市场风起云涌

不再只是寡头的市场

这两年,国内Cat.1市场能够快速发展,离不开紫光展锐与ASR两家国产芯片企业产品的成熟。而除了这两家之外,也有一批新入局者在积极拓展这个市场,芯翼信息科技就是其中的代表之一。

据悉,芯翼信息科技基于前期充分的市场调研,第一代Cat.1芯片产品的研发正紧锣密鼓按计划进行中。

祁卫提到,芯翼信息科技Cat.1产品预计今年第三季度推向市场。公司这几年潜心在NB-IoT产品线研发及产品的迭代,即将会发布XY2100系列。借助NB-IoT产品线上积累的丰富经验,并将这些经验用在Cat.1产品线上,加快产品的研发进度。同时,芯翼信息科技一直是希望通过打造NB-IoT和Cat.1的丰富产品矩阵,在细分行业做到极致,从而为客户提供更多的选择和服务。

祁卫认为,Cat.1市场有三个演进方向:

一是纯数传方向。

这是一个最为确定的市场,预计以后很有可能会形成红海竞争。

二是主打OPEN CPU方向。

Cat.1主芯片自前两代开始都是基于手机芯片进行的改动,其资源和接口非常丰富,适合用来做OPEN CPU。同时,Cat.1对于OPEN CPU的需求比NB-IoT来得更强烈、更明确,适配的应用场景比较多,能更好地应对未来一些创新应用场景的产生,为终端客户提供更具性价比的解决方案。目前,该市场正在不断增长的过程当中。

三是面向功能手机/可穿戴类比如智能手表方向。

这个市场门槛最高,多媒体处理能力、低功耗性能、软件生态以及(海外运营商)认证对于很多企业来说具有较高的门槛,短时间内新入局的企业难以触及。

年出货量过亿,大器晚成的Cat.1如何保持高速增长

素材来源:芯翼信息科技

从长远来看,纯数传约占30%的市场份额,OPEN CPU大约能占40%的市场份额,剩余的30%则由手机/手表这类穿戴类产品所占据。

针对Cat.1这三大演进方向,芯翼信息科技也制定了独特的市场策略:

一方面,在纯数传方向上保持竞争力。在芯片传统三个角上下功夫,抓紧PPA(性能、功耗和成本)。

年出货量过亿,大器晚成的Cat.1如何保持高速增长

另一方面,在OPEN CPU方向上保持特色。第一,采用双核架构,性能更高更强大;第二,Memory配置比较灵活,覆盖64M、128M及256M;第三,配置更多的外围接口,以适应更多不同的应用,如ADC,PWM,UART,I²C,SDIO,SPI,USB等;第四,更好的多媒体支持(集成了音频Codec),提高产品性价比。

芯翼信息科技在NB-IoT市场已经取得了先发优势,并且完成多轮亿元融资,早已打响了公司的品牌,组织起强大的研发团队,也有了足够的客户基础,这些宝贵的经验都有利于芯翼信息科技后续在Cat.1及其他产品线的推广。

碎片化是IoT市场公认的“顽疾”,因为市场的多样性,注定了这不是一类技术或者一家巨头就能通吃的市场,市场也需要更多像芯翼信息科技这样的创新企业,带来更多不一样的产品,丰富整个物联网生态。

小结

在过去的两三年内,Cat.1取得的成绩是有目共睹的,相信随着政策的持续利好、技术的不断迭代,以及产业中上游芯片/模组和下游终端应用的齐心协力,我们还能在接下来的2023年、2024年……不断看到Cat.1刷新成就,创造价值。

来源:物联传媒,物联网智库,鲜枣课堂

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