近日，意法半導體(ST)宣布推出尺寸超緊湊的低功耗物聯網模塊ST87M01，這是一款集成了NB-IoT和GNSS地理定位功能于一身的器件。根據ST公開信息，模塊內部的IC是ST自主設計研發，也就是說其中的NB-IoT通信芯片是(shi)由(you)ST自行設計的。
過去幾年，國內外NB-IoT芯片市場基本沒有新的入局者，作為全球知名的集成電路企業，ST在業界的影響力毋庸置疑，本次親自入局，是近年來一個重磅角色進入NB-IoT芯片領域，其產品的特色和創新，也反映了該企業對物聯網應用市場新(xin)需(xu)求的(de)調研和思考。
ST新推出的NB-IoT產品的特點
根(gen)據ST官方新聞稿(gao)的表述，該企業(ye)認為其(qi)最新的NB-IoT產(chan)品作為工業(ye)級模塊，具有精確的GNSS、超(chao)緊湊、低(di)功(gong)耗、更靈活、更安全等特性，例(li)如：
符合3GPP R15標準(zhun)，集成原生GNSS接(jie)收器，具備多(duo)個(ge)導航衛星(xing)系統(tong)連(lian)接(jie)功能，能實(shi)現定位功能，同(tong)時可在(zai) NB-IoT睡眠時提(ti)高省電效
模塊采用10.6mm x 12.8mm LGA封裝，是小尺寸應(ying)用的理(li)想選擇;
低功(gong)耗模式工作(zuo)電流小于2μA，最大發射輸(shu)出功(gong)率達(da)+23dBm，適合各種(zhong)需要(yao)可靠(kao)的(de)低功(gong)耗廣域網連接的(de)物聯網設備;
是一個完(wan)全(quan)可編(bian)程的(de)物聯網平臺(tai)，為產(chan)品(pin)開發人員帶來設(she)計靈活(huo)性，用(yong)戶只需將自己的(de)代碼直接嵌入到模(mo)(mo)塊(kuai)，即可實現簡單(dan)的(de)應用(yong)場景，該(gai)模(mo)(mo)塊(kuai)還可以(yi)與單(dan)獨的(de)主控微(wei)控制器配套(tao)，實現許多更復雜(za)的(de)用(yong)例(li)，同時ST提供(gong)各種協議棧，并支持標(biao)準(zhun)化的(de)3GPP AT命令(ling)，以(yi)及(ji)ST的(de)增(zeng)強型(xing) AT命令(ling);
模塊(kuai)還集成了的 ST4SIM嵌入(ru)式eSIM卡(ka)，通過GSMA eSA(安全保證)認證，內置嵌入(ru)式安全單元 (eSE)。
從(cong)2016年NB-IoT首(shou)個標準(zhun)凍結起，NB-IoT芯片(pian)經(jing)(jing)歷了大(da)批(pi)廠商(shang)扎(zha)堆入(ru)局到市場洗牌的(de)過(guo)程(cheng)，經(jing)(jing)過(guo)殘(can)酷的(de)競爭，大(da)部分廠商(shang)被清(qing)洗出(chu)市場，剩余的(de)幾家(jia)均(jun)實(shi)現了量產，而且(qie)價格已非常低(di)，近年來很少有新的(de)入(ru)局者(zhe)。ST雖然在全球半導體(ti)市場占據重要(yao)地位，但其入(ru)局NB-IoT芯片(pian)，一(yi)定要(yao)有差異化才能在激烈競爭中立足。
NB-IoT+GNSS系統(tong)單(dan)芯(xin)片(pian)能夠低成本(ben)、快速(su)實現(xian)定(ding)位(wei)類場(chang)(chang)景的(de)應(ying)用，ST本(ben)次(ci)推(tui)出的(de)NB-IoT產品(pin)就包括集成了(le)NB-IoT和GNSS的(de)SoC。實際上(shang)，數年前(qian)(qian)多家(jia)芯(xin)片(pian)廠(chang)商就探(tan)索或(huo)推(tui)出單(dan)個SoC中實現(xian)NB-IoT和GNSS集成，例如此前(qian)(qian)海思半導體(ti)、諾領科技等都推(tui)出過NB-IoT+GNSS系統(tong)單(dan)芯(xin)片(pian)Boudica 200和NK6010，但由(you)于種種原因，兩家(jia)廠(chang)商雖然(ran)進行了(le)率先的(de)創新，但最終夭折。如今，ST將NB-IoT+GNSS系統(tong)單(dan)芯(xin)片(pian)再(zai)次(ci)推(tui)向(xiang)市場(chang)(chang)，讓這(zhe)一(yi)趨勢更為明顯，為定(ding)位(wei)場(chang)(chang)景的(de)NB-IoT快速(su)規模化(hua)應(ying)用提供有力(li)支持。
由于ST是一(yi)(yi)家IDM模式的(de)半導體廠商，因此(ci)該廠商宣稱ST87M01產(chan)(chan)品(pin)(pin)以及其中的(de)新品(pin)(pin)都是其自主設計(ji)、研發、制造(zao)，所以ST能夠全盤控(kong)制、管(guan)理物料成本(ben)和供應(ying)鏈，在產(chan)(chan)品(pin)(pin)質(zhi)量方面有較(jiao)高的(de)保障。一(yi)(yi)直(zhi)以來，ST的(de)產(chan)(chan)品(pin)(pin)以穩定性高著(zhu)稱，這款(kuan)NB-IoT產(chan)(chan)品(pin)(pin)也將延續(xu)其以往的(de)特點。
ST擁有非常(chang)豐(feng)富的半(ban)導體(ti)器(qi)件產(chan)品(pin)(pin)(pin)，可以為(wei)其NB-IoT產(chan)品(pin)(pin)(pin)供應鏈(lian)穩定性和產(chan)品(pin)(pin)(pin)的協同形(xing)成強大的“靠山”，這或許是該公司在物(wu)聯網(wang)領域(yu)最大的優勢之一。ST在新聞(wen)稿中提到，ST87M01 可與自(zi)己的各種技術產(chan)品(pin)(pin)(pin)配(pei)合使(shi)用，包括微控(kong)制(zhi)器(qi)、AI 解(jie)決方案、傳感器(qi)、執行器(qi)、PMU、轉換(huan)器(qi)、接口、存儲器(qi)和其他連接技術，這些產(chan)品(pin)(pin)(pin)在全球(qiu)市場中都具有巨大優勢，為(wei)下一代物(wu)聯網(wang)生(sheng)態系統賦能。
最為(wei)典型的(de)(de)是(shi)，對(dui)于(yu)物(wu)聯(lian)(lian)網(wang)從業者來說，STM32微控制器(MCU)這(zhe)一明(ming)星產品(pin)非(fei)常(chang)熟悉(xi)，公開(kai)(kai)數據顯(xian)示，截至2020年(nian)6月(yue)底，STM32出貨量已超過60億顆。ST的(de)(de)MCU產品(pin)在(zai)全球具有競爭(zheng)優勢，幾(ji)乎成為(wei)物(wu)聯(lian)(lian)網(wang)終端(duan)的(de)(de)標配，廣泛應用(yong)于(yu)各種場景(jing)。因此(ci)，有MCU產品(pin)的(de)(de)配合，預計ST的(de)(de)NB-IoT產品(pin)能夠在(zai)市場上占(zhan)據一席之地。另外，完全可編程、集成eSIM芯片等設計，也加速(su)了物(wu)聯(lian)(lian)網(wang)應用(yong)的(de)(de)開(kai)(kai)發。
此前，ST擁有大部(bu)分主流的低功耗廣域物聯網(LPWAN)系列(lie)所有產品，包括LoRaWAN、Sigfox，也有Wi-Sun、6LowPAN等(deng)相對小(xiao)眾的LPWAN產品，產品線非(fei)常廣泛。如今，入局(ju)NB-IoT使(shi)其(qi)進一(yi)步補(bu)齊了LPWAN產品線，當(dang)然，筆者認(ren)為ST入局(ju)NB-IoT芯片也是做了充分的調研(yan)和慎(shen)重(zhong)決策，未來會進一(yi)步體(ti)現其(qi)差(cha)異化。
探索更多的NB-IoT規模化需求場景
從ST入局NB-IoT市場(chang)的(de)(de)特點(dian)，可(ke)以看出(chu)NB-IoT的(de)(de)很多(duo)場(chang)景(jing)市場(chang)規(gui)模(mo)(mo)還未釋(shi)放(fang)出(chu)來，吸引新(xin)的(de)(de)主(zhu)體(ti)入局并(bing)對針對規(gui)模(mo)(mo)化的(de)(de)場(chang)景(jing)痛點(dian)展開創新(xin)。其(qi)中(zhong)，一(yi)個明顯的(de)(de)趨勢是物流(liu)、定(ding)位追(zhui)蹤領域的(de)(de)NB-IoT規(gui)模(mo)(mo)將進一(yi)步(bu)釋(shi)放(fang)。
從本次ST的(de)產(chan)品設計來(lai)看，NB-IoT+GNSS系統單(dan)芯片能夠直接支撐需要位置(zhi)類(lei)的(de)物(wu)聯網場(chang)景，這(zhe)一(yi)類(lei)場(chang)景一(yi)般包括(kuo)(kuo)物(wu)流、供應(ying)鏈中物(wu)品的(de)定位，也包括(kuo)(kuo)寵物(wu)、兒童(tong)、老人、特殊場(chang)所(suo)工作者(zhe)等(deng)人員(yuan)的(de)跟(gen)蹤定位，還(huan)有諸如共享單(dan)車(che)、電動工具等(deng)資產(chan)的(de)追蹤。
在過去(qu)幾年(nian)的(de)NB-IoT發展歷程中，最先實現(xian)規模化應用(yong)(yong)的(de)是水表、燃氣表、煙感等固定(ding)(ding)場(chang)所的(de)設備，這些場(chang)景大部分處于室(shi)內，對于網絡(luo)深度覆蓋要(yao)求較(jiao)高，NB-IoT的(de)穿透性發揮了重要(yao)作用(yong)(yong)，但這些場(chang)景沒有定(ding)(ding)位的(de)需求，因(yin)此無需配置相應的(de)衛星(xing)定(ding)(ding)位功能，成(cheng)(cheng)本(ben)也比較(jiao)低(di)。目前，主流的(de)NB-IoT芯片大部分沒有集成(cheng)(cheng)衛星(xing)定(ding)(ding)位功能。
近年來，定(ding)(ding)位追(zhui)蹤也(ye)成(cheng)(cheng)為NB-IoT的一個重(zhong)點應用領域，截至去年物流跟(gen)蹤領域的NB-IoT終端出貨量已超過千(qian)萬。由于(yu)定(ding)(ding)位跟(gen)蹤場(chang)景需要定(ding)(ding)位的功能，方案設計(ji)中一般會選(xuan)用NB-IoT和(he)GNSS兩(liang)顆芯(xin)片。隨著(zhu)這(zhe)一場(chang)景規模的擴(kuo)大，NB-IoT+GNSS單(dan)芯(xin)片集成(cheng)(cheng)的需求也(ye)越來越明顯(xian)，由于(yu)集成(cheng)(cheng)的單(dan)芯(xin)片可以(yi)顯(xian)著(zhu)降低(di)成(cheng)(cheng)本(ben)，并大幅減少器件數量和(he)尺寸(cun)，功耗(hao)也(ye)相應實(shi)現優化，能夠支撐低(di)成(cheng)(cheng)本(ben)的物流供應鏈領域。
在筆者看來(lai)，雖(sui)然(ran)NB-IoT在定位跟蹤領域(yu)的終端連(lian)接數超(chao)過(guo)(guo)千(qian)萬，但(dan)這(zhe)僅(jin)僅(jin)是(shi)冰(bing)山的一角(jiao)。舉例(li)來(lai)說，國家郵政局(ju)數據顯示(shi)，2022年我國快遞(di)包(bao)裹(guo)數量再次突破(po)1000億件。雖(sui)然(ran)并非每一個快遞(di)包(bao)裹(guo)需要進(jin)行實時追(zhui)蹤，但(dan)其中(zhong)有相當大(da)一部(bu)分重(zhong)點物品需要全程追(zhui)蹤，數量超(chao)過(guo)(guo)億件，加(jia)上人員(yuan)、資(zi)產的跟蹤定位，這(zhe)一領域(yu)的市場還未真正(zheng)開啟。
多家頭部物聯(lian)網廠商(shang)看到(dao)了定位跟蹤領(ling)域(yu)的(de)(de)市(shi)場(chang)(chang)潛(qian)力(li)(li)，進行大力(li)(li)布(bu)局。例(li)如，近期高通(tong)公司高調(diao)宣布(bu)推(tui)出(chu)物聯(lian)網平(ping)臺(tai)Qualcomm Aware，重(zhong)點(dian)聚焦的(de)(de)是(shi)定位追蹤場(chang)(chang)景(jing)，同時還(huan)推(tui)出(chu)多款開發者終端(duan)，主(zhu)要是(shi)不同等級的(de)(de)物流追蹤器(qi)、傳感器(qi)、標簽產品，支持供(gong)應鏈物流多個(ge)場(chang)(chang)景(jing)的(de)(de)感知，Qualcomm Aware平(ping)臺(tai)首批合(he)作伙伴中的(de)(de)最終用戶場(chang)(chang)景(jing)也大部分為物流追蹤需求。
定位跟蹤(zong)解決(jue)方案(an)中，NB-IoT雖然不是唯(wei)一(yi)(yi)的(de)(de)(de)方案(an)，但其技術路線具(ju)有(you)一(yi)(yi)定優(you)(you)勢，其低功耗、長距(ju)離等特點，適合一(yi)(yi)些大范圍(wei)移(yi)動的(de)(de)(de)物品(pin)和人員的(de)(de)(de)跟蹤(zong)。這也(ye)要求NB-IoT的(de)(de)(de)功耗、成本、尺寸等方面能夠(gou)進(jin)一(yi)(yi)步優(you)(you)化，在(zai)每次明(ming)顯優(you)(you)化的(de)(de)(de)情況下，可以帶來連(lian)接(jie)數的(de)(de)(de)明(ming)顯增長。當然，NB-IoT的(de)(de)(de)基礎設施也(ye)需要進(jin)一(yi)(yi)步完善，以支持廣(guang)泛的(de)(de)(de)定位跟蹤(zong)設備的(de)(de)(de)接(jie)入。
中國信通院發布的《2022年移動物聯網發展報告(gao)》顯示，目(mu)前NB-IoT已形成水(shui)表、氣表、煙(yan)感(gan)、追蹤(zong)4個千萬(wan)級應用，以及白電、路燈(deng)、停車等7個百(bai)萬(wan)級應用。實際上，還(huan)有大量新的(de)場景也(ye)可以通過NB-IoT進(jin)行數(shu)字化升(sheng)級，只是目(mu)前因(yin)(yin)為各方面原因(yin)(yin)，還(huan)存(cun)在(zai)一(yi)(yi)些壁壘(lei)。對于短板的(de)突破，能夠帶(dai)來一(yi)(yi)些場景的(de)規模(mo)化增(zeng)長(chang)。
例如，近年來無源物聯網已成(cheng)(cheng)(cheng)為物聯網領(ling)域的(de)一(yi)(yi)(yi)個(ge)熱點(dian)，一(yi)(yi)(yi)些電(dian)源管理(li)廠商(shang)推動能(neng)量(liang)收集(energy harvesting)技(ji)(ji)術(shu)的(de)研發和商(shang)業(ye)化，這(zhe)一(yi)(yi)(yi)領(ling)域的(de)成(cheng)(cheng)(cheng)果(guo)已開(kai)始探索與NB-IoT技(ji)(ji)術(shu)的(de)結合(he)，通過能(neng)量(liang)收集技(ji)(ji)術(shu)，可以提供一(yi)(yi)(yi)個(ge)無需電(dian)池但能(neng)持續供電(dian)的(de)模(mo)塊或單(dan)元，與低(di)功耗的(de)NB-IoT模(mo)塊集成(cheng)(cheng)(cheng)，可以徹(che)底(di)拋棄電(dian)池，實(shi)現一(yi)(yi)(yi)些場景真(zhen)正(zheng)的(de)全生命周(zhou)期無人值(zhi)守。此(ci)前，已有部分無源物聯網廠商(shang)與NB-IoT芯片模(mo)組的(de)合(he)作，推出無需電(dian)池供電(dian)的(de)NB-IoT模(mo)組，當然這(zhe)一(yi)(yi)(yi)方案還不成(cheng)(cheng)(cheng)熟，無法(fa)大規模(mo)推廣(guang)，若未來成(cheng)(cheng)(cheng)熟后，這(zhe)一(yi)(yi)(yi)方案將(jiang)為NB-IoT打開(kai)新的(de)空(kong)間。
所以(yi)，未來NB-IoT的發展中，需要(yao)針對重點(dian)的短板和痛(tong)點(dian)進行(xing)專(zhuan)門(men)攻(gong)關，某一(yi)個(ge)重點(dian)的短板若(ruo)能(neng)夠(gou)實現突(tu)破(po)，就能(neng)帶來一(yi)些場景的規模化增長。在(zai)這一(yi)過程中，需要(yao)發揮多方的積(ji)極性和力(li)量，進行(xing)更加廣泛的生態合作。
