“AIoT”即“AI+IoT”，即人工智能技术（AI）与物联网（IoT）在实际应用中的落地融合。物联网采集底层数据，人工智能技术处理、分析数据并实现相应功能，两项技术相互促进。AIoT的发展离不开四大“核芯”：泛智能—SoC、泛控制—MCU、泛通信—WiFi/蓝牙芯片、泛感知—传感器。预计0年全球和中国AIoT行业中传感器/芯片生产商的价值量分别为48和8亿美元。

本期的智能内参，我们推荐方正证券的报告《AIoT芯片研究框架》，揭秘AIoT四大核心芯片的发展历程及未来发展趋势。

来源方正证券

原标题：

《AIoT芯片研究框架》

作者：陈杭等

全球物联网连接数目前正处于复合30%左右的速度快速增长。据ABIResearch公司的数据，09年全球物联网终端连接数量达到49.6亿，预计到06年物联网终端连接数量将达到37.亿。

AIoT发展的离不开四大核心芯片：SoC、MCU、通信芯片、传感器。SoC是数据运算处理中心，是实现智能化的关键。MCU是数据收集与控制执行的中心，辅助SoC实现智能化。WiFi/蓝牙芯片：数据传输的中心，远程交互的关键。传感器：数据获取的中心，感知外界信号的关键。

▲AIoT四大核心

SoC芯片（SystemonChip）又称系统级芯片，片上系统。是将系统关键部件集成在一块芯片上，可以实现完整系统功能的芯片电路。SoC是手机、平板、智能家电等智能化设备的核心芯片。

SoC芯片作为系统级芯片，集成有CPU、GPU、NPU、存储器、基带、ISP、DSP、WIFI、蓝牙等模块。

▲SoC芯片优缺点对比

MCU（MicrocontrollerUnit），又称微控制器或单片机，是把CPU的频率与规格做适当缩减，并将内存(Memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级计算机。从而实现终端控制的功能，具有性能高、功耗低、可编程、灵活度高等优点。MCU一般分为4位、8位、6位、3位和64位。

▲MCU基本组成

MCU内部的功能部件主要是CPU、存储器（程序存储器和数据存储器）、I/O端口、串行口、定时器、中断系统、特殊功能寄存器等八大部分，还有一些诸如时钟振荡器、总线控制器和供电电源等辅助功能部件，此外，很多增强型单片机还集成了A/D、D/A、PWM、PCA、WDT等功能部件，以及SPI、IC、ISP等数据传输接口方式，这些使单片机更具特色、更有市场应用前景。

MCU由Intel率先提出，经过4位、8位、6位、3位乃至64位MCU迭代更新，已广泛应用于多种场景。目前市场上以8位和3位MCU为主，未来随着产品性能要求的不断提高，3位MCU的市场规模将进一步扩大。而在国内，现阶段8位、3位MCU企业居多，未来企业加大研发投入，将进一步实现MCU的国产替代。

MCU、MPU、SoC均可作为设备的主控，AIoT通常会将SoC、MCU搭配使用。

▲典型的MCU、MPU和SoC对比

IoT设备联网的关键在于通信组网技术，包括有LoRa（远距离无线电）、Zigbee（短距离低速）、WiFi、NB-IoT（蜂窝网络）、蓝牙等。主要的通信组网方式是WiFi和蓝牙，00年WiFi和蓝牙组网技术占比达67.3%，由于流量成本的降低，蜂窝网络组网占比逐年提升，由07年的3%上升到00年占8.75%。

Wi-Fi每4-5年左右会出现一次技术变革，变革的主要目的是提高带宽。WiFi6的理论带宽达9.6Gbp；AP接入容量是ac的4倍，支持更多的终端并发接入；终端功耗节约30%以上，满足物联网终端对低功耗的要求。因此，WiFi6将在接下来3年成为WiFi市场的主力技术，可极大提高接入用户的体验。

▲WiFi技术发展进程

通信方案主要有两种：单芯集成协议MCU和双芯MCU+通信芯片。单芯方案主要用于智能灯泡、智能插座等比较简单的控制电路；双芯片方案主要用于智能摄像头、智能音响等运算要求高的电路。

双芯结构会增加设计和生产过程中的复杂性和安全风险，例如存储在闪存中的网络安全密钥容易受到网络攻击、需要对不同软件开发工具进行更多投入、系统级应用没有技术支持等。物联网发展呈现通信协议+MCU集成趋势。

传感器是物和物之间得以相连的起点，是将接收到的物理感知转化为电信号的基本枢纽。作为物联网上游构件中最为基础的零部件之一，在各类物联场景中存在大量需求。传感器历经三个阶段，结构型传感器（-），固体传感器（-），智能传感器（-至今）。

传感器作为一种检测装置，接收被测量的信息，并将其转换为电信号或其他所需形式的信息，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器的种类多样，如CIS、RF、雷达、指纹传感器等。

▲传感器发展历程

▲传感器种类

总体来说，MCU行业集中度高，国内厂商市占率较低。全球MCU供应商以国外厂商为主，行业集中度相对较高：全球MCU厂商主要为瑞萨电子（日本）、恩智浦（荷兰）、英飞凌（德国）、微芯科技（美国）、意法半导体等，TOP7头部企业市占率超过80%。

中国MCU奋起直追，逐步扩大市场份额：国内MCU芯片厂商在中低端市场具备较强竞争力。兆易创新、华大半导体、中颖电子、东软载波、北京君正、中国台湾企业新唐科技、极海半导体等市占率稳步上升。

国外厂商IDM模式为主，国内厂商Fabless模式为主：国外大厂如意法半导体、瑞萨电子、德州仪器、微芯、英飞凌采用IDM模式，集芯片设计、芯片制造、芯片封装和测试等多个产业链环节于一身；国外个别厂商如恩智浦以及大部分大陆厂商采用Fabless模式，只负责芯片的电路设计与销售；中国台湾企业盛群、松翰、新唐以及大陆厂商士兰微、华大半导体等采用IDM模式。

▲09年全球MCU竞争格

▲09年中国MCU竞争格局

国外厂商产品齐全，国内厂商集中在消费电子领域：国外厂商产品种类齐全，覆盖消费电子、汽车电子、工业控制领域，且产能分布较为均衡，国内厂商产能主要集中消费电子特别是家电领域，芯旺微、比亚迪等企业拥有车规级MCU产品，其他厂商尚处在研发或认证阶段。

国内外厂商产品位数相差不大：国外厂商如意法半导体、恩智浦、微芯科技等主流产品均为3位，部分国内厂商如中颖电子产品以8位为主，目前大部分国内厂商均具备3位产品生产能力，整体差距不大。

内核方面，各家厂商均以ARM内核为主，国内厂商主要使用ARMCortex-M0/M3内核，国外厂商对性能更好的M4/M7内核使用率较低。另外部分国外厂商如微芯科技拥有自主开发的内核，国内厂商中芯旺微拥有自研内核。

生态建设国外厂商优势明显：以中国电子技术论坛发帖量（兆易创新、新唐等厂商

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