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物联网硬件市场概况及竞争格局、发展的新趋势、市场规模发展前景

发布日期: 2024-03-09 02:03:06 作者: 成功案例

  物联网硬件是物联网技术应用的重要载体,物联网的功能实现通常要求硬件具备信息采集、处理、连接等能力,以实现智能感知、交互、大数据服务等功能,通常包括计算、通信、传感等功能模块及设备。

  作为云计算的重要补充,边缘计算当前已经在物联网应用中扮演着不可或缺的角色。随着边缘计算的发展,一方面,慢慢的变多的技术原厂投身其中,使边缘计算的硬件能力得到快速提升,以覆盖更广泛的物联网应用场景;另一方面,随着边缘计算的广泛采用,其应用成本也在逐步降低,边缘计算具备广阔的发展空间和市场前景。

  根据 IDC 2022 年发布的《全球边缘计算支出报告》,至 2022 年,全球在边缘计算上的支出预计将达到 1,760 亿美元,较 2021 年增长 14.8%。硬件和服务支出将占所有边缘支出的 85%。企业和服务提供商在边缘解决方案的硬件、软件和服务上的支出预计将在 2025 年达到近 2,740 亿美元。

  单板计算机是基于印制电路板构建的微型计算机,包括微处理器、内存、以太网、输入/输出接口等。单板计算机帮助开发者将其产品设计快速推向市场,而无需付出较高的开发新硬件成本,开发者能更专注于软件创新,因此慢慢的变多地应用于AI算法的开发。

  单板计算机需求量开始上涨的最主要的因素之一是工业自动化的普及。单板计算机兼具数据采集、处理和指令输出等功能,在工业自动化中主要使用在于生产设备的智能控制,即根据预置的算法与实时的数据对生产设备下达指令,使工业控制更加精细、高效。机器人技术、可编程逻辑控制器(PLC)、监控和数据采集以及其他各种新技术的引入导致工业自动化程度的提高,而工业自动化又可通过提高生产力和效率来降低总体制造成本。基于此,工业自动化在全球增速强劲,并强势推动未来单板计算机市场的增长。

  边缘计算服务器是承载边缘计算的功能的服务器设备。常见的边缘计算服务器由计算、存储相关硬件、网络模块及边缘计算软件组成,可为AI计算提供高性能及快速响应能力,增强数据的实时智能处理和深度学习能力。

  根据 IDC《全球边缘支出指南》预测,2024年全球边缘计算市场将达到2,506 亿美元,2019-2024年预测期内的复合年增长率为 12.5%。到 2024 年,服务(包括专业和配置服务)将占所有边缘支出的 46.2%。硬件为第二大技术类别,占支出份额的 32.2%,而其余 21.6%将用于边缘相关软件。

  从国内市场来看,根据 IDC 发布的《中国半年度边缘计算服务器市场(2022 年上半年)跟踪报告》显示,2022 年上半年,中国边缘计算服务器整体市场规模达到 16.8 亿美元,预计全年将达到 42.7 亿美元,同比增长 25.6%。IDC 预计,2021-2026年中国边缘计算服务器市场规模年复合增长率将达到23.1%,高于全球的 22.2%。

  通信模组需要对不同芯片、器件进行再设计与集成,涉及多种通信协议/制式、体积、功耗与工艺,核心部件通常为基带处理器及射频模块,可用于网关、基站或内置于硬件设备内部进行通信,以此来实现硬件设备与云端服务器的互通互连。

  物联网网关与路由器原理相似,由于本地设备和技术具有不一样的接口,一定要通过网关进行转换以适应的协议和外部网络连接。例如家庭路由器通过将局域网到互联网协议套件(TCP/IP)与广域网服务提供商(ISP)连接以此来实现互联网连接。物联网网关聚合来自物联网环境中设备的传感器数据,在传感器协议之间进行转换,并向处理节点传输,其亦向终端节点传达来自处理节点的指令。

  由于起步晚基础弱,中国工业传感器存在核心元器件技术缺失、创造新兴事物的能力弱等问题,国内工业传感器厂商竞争大多分布在在低端市场,高端市场被美国、德国、日本等外资企业长期占据。近年来,随着国产技术的发展及相关产业政策助力,国产传感器正在快速追赶,向高端市场进发。

  当前,传感器正在向智能化、微型化、多功能、低功耗、高精度等方向发展,传感器的高端化趋势是市场规模增长的重要驱动力。

  智能传感设备是一种涉及测量技术、半导体技术、计算技术、信息处理技术、微电子学和材料科学等多种学科结合的新型传感器系统。相比于传统传感器,智能传感设备增加了微处理器元件,可以通过算法模型修正采集的数据,有效提升在数据采集的准确性与可靠性,且能够同时采集多种维度的信息,具备更强的数据处理能力。部分智能传感器还可集成传输功能,可对采集、处理好的数据来进行传输。

  工业 4.0 及物联网的普及将有利于智能传感器的广泛使用,国防、汽车、医疗、智慧工业、智慧楼宇和消费类电子是智能传感设备的主要应用领域。

  除上述应用外,气象与环境监视测定也是智能传感设备的重要应用领域之一。气象与环境传感器可实现气象与环境数据的自动观测和传输,观测的项目包括温度、湿度、气压、风、雨、能见度、云高、雷电、天气现象等等,服务领域涵盖国民经济每个方面,最重要的包含气象局、航空、减灾防灾、水利水文、交通、农业等领域。

  物联网硬件属于技术密集型产业,涉及传感、通信、计算、交互等多种硬件功能,具有技术选择多、产品品种类型及形态丰富、应用领域广泛等特点,目前尚未出现横跨全产业链的大规模企业。行业内竞争大多分布在在各个细分功能领域,如通信模组领域的广和通、移远通信等。

  我国物联网硬件产业主要分布在长三角、珠三角及环渤海地区,上述地区专业人才多、海内外资本投入量大且具有庞大的消费市场,电子信息产业发达,地方企业间竞争充分。从价值链角度,不同环节的竞争程度差异较大。生产制造商的竞争最为激烈,主要由于国内制造业产业链成熟,生产环节门槛较低,只需要简单的贴片、焊接设备及模具就可以完成生产,因而我国物联网硬件制造商数量众多,产品及服务同质化严重,市场之间的竞争激烈;研发设计环节一般对企业的技术实力和资本投入有较高要求,同时针对产品性能要求严格,需要较多人力物力投入,门槛较高,且不同企业的研发重点具有差异性;销售环节主要依赖企业的品牌声誉及渠道能力,其中品牌声誉来自企业的技术实力及差异化服务能力,销售渠道要求企业投入一定的渠道开拓及维护成本,对企业的资金实力有一定要求,竞争格局相对稳定。

  物联网产业的发展对通信网络覆盖的依赖程度较高,过往的通信网络主要由运营商布设大型基站来实现,低功耗广域网建设面临通信标准不统一、运营商布设不均匀等痛点。2021 年 12 月,LoRa 通信被国际电信联盟(ITU)正式批准为低功耗广域网通信标准,有利于指引全球运营商统一通信标准,协同建设全球覆盖的物联网网络,从而为物联网产业应用发展提供广覆盖、稳定可靠的通信网络保障。

  物联网是技术驱动型行业,新技术的推出与原技术的淘汰将进一步挖掘存量市场需求。目前 5G技术、边缘计算技术逐渐成熟,提升用户在通信与智能服务方面使用体验,推动通信与云计算市场释放潜力。

  5G 的规模化商用带来新的市场机遇。作为最新一代移动通信技术,5G 依托全新的网络架构,具备高速率、低延时、高可靠性、大带宽等优势。以 5G技术为物联网传输层的核心传输技术,能够进一步满足市场对实时性、隐私性等方面的需求。

  边缘计算将算力下放到小型服务器、网关乃至设备终端,能够对终端采集的数据来进行适当处理和压缩,有利于缓解大数据时代下云计算的数据传输压力,使用户得到满足对智能化服务的时效性、安全性等方面的需求。

  随着数字化的经济建设步伐加快,物联网慢慢的变成了新型基础设施的重要组成部分。受益于传感器成本的降低与传输技术的升级,物联网全产业链的技术成熟度大幅度的提高,对垂直领域的渗透率快速提升,连接数大幅度的增加。工业物联网、智慧城市、智慧能源、智慧零售等领域带来高端应用需求,驱动物联网行业在产品结构、产业链延伸等方面实现加快速度进行发展,促使物联网从小范围局部性应用向较大范围规模化应用转变,从垂直应用和闭环应用向跨界融合、水平化应用转变。

  随着信息化、数字化理念的深入,人们对物联网的需求已不仅仅停留于家庭和室内,户外、野外等场景应用需求呈爆发性增长,如农田种植、道路桥梁运维监测、森林防火、环境监视测定等。有别于家庭和室内等场景,户外及野外的应用面临更长的传输距离,更严苛的户外环境要求,于是广域物联网的概念被提出。广域,即代表着更长的传输距离。同时,户外、野外等场景供电成本高昂、运行稳定性差,对设备正常运行和数据传输具有更苛刻的低功耗要求,因此低功耗广域物联网(LPWAN)的概念被进一步提出。

  2021 年 12 月,国际电信联盟(ITU)已正式批准 LoRa 成为低功耗广域网络通信标准。未来,全球各地 LoRa 网络设备及终端设备的部署数量将持续增长,以满足广域网下的应用监测需求,支持传统行业的数字化转型。

  传统传感器通常只具备敏感元件与转换元件,仅能完成简单的数据采集工作,且数据可靠性较差。微型机器学习(TinyML)及低功耗等底层技术的发展,极大地推动了传感器智能化升级。搭载低功耗微型机器学习算法的传感设备不仅能实现远端数据采集工作,还能依靠自身内置的 AI 模型完成智能识别和分析处理,最终再将处理结果输出。这种新型的智能传感器不仅提高了决策的效率,也降低了设备对通信带宽的依赖,从而更大程度降低对电能的依赖。

  多模态的物联网设备能将多组传感器数据做多层级的融合,针对同一个监测目标,采集多种模态下的特征,得到全面的数据,能够与边缘计算技术协同实现更复杂的功能,在工业物联网、智慧农业领域中孕育出多种高级应用,将单个物品连接的价值放大,带动物联网硬件下游需求的快速增长。

  过去物联网的发展,除了依赖技术的迭代发展,更依赖运营商的网络建设进度,而运营商为平衡成本与效益,往往只在发达地区建设网络基站,导致通信网络的覆盖情况与实际的需求不匹配,偏远地区的信号覆盖较差。分布式网络由分布在不同地点且具有多个终端的节点机互连而成,网中任一点均至少与两条线路相连,当任意一条线路出现故障时,通信可转经其他链路完成,具有较高的可靠性,同时也易于扩充。

  在分布式技术下,网络建设可由网关等小型设备完成,以此来降低单位建设成本。通过共享经济的模式发展共享网络,能够鼓励本地居民参与建设物联网基础设施,并共享给有接入需求的设备,使网络建设成本与效益匹配。多种共享网络站点平台的兴起也充分证明了共享网络的可行性,能预见未来将来会有更多创新型的物联网方案出现。

  物联网规模化应用促使物联网不断和AI、边缘计算、IPv6、容器、微服务等新技术加快融合,这些新技术给物联网发展带来功能性提升的同时,也对传统安全保护措施带来了新的挑战。物联网安全产业尚处于起步阶段,架构设计及安全标准支持不足,叠加物联网安全核心终端的产业成熟度不高,存在应用服务的安全稳定性较差、数据泄露等问题。

  受技术标准不统一、行业应用需求高度定制化等因素影响,尽管物联网孕育出万亿级别的市场,产业内仍存在很明显的碎片化特征,仅有小范围的设备能够彼此相联,实现互认、互通、互操作,而在更大的范围内,设备仍然是孤立的。物联网碎片化问题导致不同厂家设备和产品之间的互联互通和可操作性差,使用者真实的体验不佳,企业规模化发展受到阻碍。此外,受产业需求复杂多样、垂直行业壁垒等因素影响,物联网应用难以跨产业实现真正规模化落地,导致计算机显示终端成本比较高,阻碍产业普及与渗透。

  更多行业资料请参考普华有策咨询《2023-2029年物联网硬件行业市场调查与研究及发展的新趋势预测报告》,同时普华有策咨询还提供产业研究报告、产业链咨询、项目可行性报告、十四五规划、BP商业计划书、产业图谱、产业规划、蓝白皮书、IPO募投可研、IPO工作底稿咨询等服务。

  第五节 2017-2022年物联网硬件行业财务能力分析与2023-2029年预测

  第六章 POLICY对2023-2029年我国物联网硬件市场供需形势分析

  第九章 普●华●有●策对2023-2029年物联网硬件行业产业体系调整分析

  第十三章 普●华●有●策对2023-2029年物联网硬件行业投资前景展望

  第十四章 普●华●有●策对 2023-2029年物联网硬件行业发展的新趋势及投资风险分析

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