物联网中的关键组件有哪些？

物联网的功能组件：

设备。包括现有常用的设备，例如智能仪表或车辆，这些连接组件已集成到产品设计中。也包括由于物联网技术而出现的新设备，例如宠物追踪器。这样的设备必须具有传感器、通信功能，还将具有其他元素(例如，电源)。另外，根据设备的类型，它可能具有HMI。

传感器和执行器已连接的设备。传感器能够从环境中捕获数据(例如，温度)。执行器响应指令并进行更改设备状态(例如，调节恒温器的温度)。执行器的指令可以来自同一设备上的传感器，也可以来自其他来源(例如，房主回家时，可以通过移动电话激活恒温器)。设备可以同时具有传感器，执行器两类功能。

通信硬件使设备能够连接到网络，以将数据从传感器发送到后端系统。包括用于通过蓝牙，Wi-Fi，ZigBee，LoRa，蜂窝网络(例如GSM，5G，NB-IoT，LTE-M)或多种专有技术进行无线连接或通过固定网络进行无线连接的硬件。有些设备将具有连接到多种类型网络的硬件。

–连接网络(可以是蜂窝网络，固定网络或卫星网络)可以通过Internet或专用网络将来自传感器的数据传递到用户的后端系统。

此外，可以将各种不同的应用软件为最终用户提供附加价值。

–服务端软件包括用于收集和分析来自传感器和其他来源的数据(例如，天气预报数据)的服务器。这些服务端系统可以在公共或私有云或本地硬件中找到。对于非常简单的系统，服务端软件可以是标准PC。

–设备管理，安全性和数据分析等软件平台可确保IoT设备正常运行。这样的平台还包括用于分析数据并改善业务流程的数据分析软件，以及用于存储数据的数据库。

–应用软件还包括计费和客户支持等服务。

物联网价值链还包括设计，构建和管理物联网服务的系统集成商(SI)或开发人员。物理设备通常需要安装和维护。

天工测控主要面对安防，车载，物联网，无人机，机器人，智能家居一类生产企业，提供核心模块技术和方案。其中就包含提供位置信号的定位模块及基于位置信号的应用方案，比如我们的GPS模块、北斗模块、组合导航模块和蓝牙室内定位方案、室内外无缝定位方案、UWB测距应用等；然后把各种信息连接起来，服务于我们智能生活中的无线模块及应用方案，比如WiFi模块、BLE蓝牙模块、组合模块和智能插座方案、无线图传方案、智能照明方案、智能门锁等智能家居类应用方案，为我们的生活提供更多便利，营造一个更安全、舒适的家居环境。

和传统的互联网相比，物联网有其鲜明的特征。
首先，它是各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息，不断更新数据。
其次，它是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输，由于其数量极其庞大，形成了海量信息，在传输过程中，为了保障数据的正确性和及时性，必须适应各种异构网络和协议。
再次，物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据，以适应不同用户的不同需求，发现新的应用领域和应用模式。

受缺芯危机影响，“国产替代”成了芯片行业的热门关键词。以最为紧缺的MCU芯片为切入点，我们挑选了一些电子工程师最喜欢的MCU芯片，从它们的核心技术、应用领域、规格书型号等方面来进行分析。

一、兆易创新

主要产品：GD32F150系列

核心技术：基于Arm架构的 Cortex-M3处理器，其主频为108MHz。精简指令集架构配上百兆主频，提供出色的运算处理性能。

主要应用：消费电子、工业控制、电机控制、安防监控、智能家居家电及物联网等领域。

主要产品：GD32E230系列

核心技术：基于Arm Cortex-M和RISC-V 内核的通用MCU

主要应用：消费电子、工业控制、电机传动、家用电器、消费电子等领域

二、国民技术

主要产品：通用安全MCU N32G455系列

核心技术：采用高性能32位ARM Cortex -M4F内核，集成浮点运算单元（FPU）和数字信号处理（DSP），支持并行计算指令。

主要应用：工业控制、空调压缩机控制、无人飞行器、云台、工业及消费类机器人等先进电机控制应用场景，以及UPS、太阳能逆变器、数字电源等需要控制器有高效运算能力同时又集成丰富的模拟特性的数模混合应用的场景。

N32G455系列产品可稳定工作于-40 C至+105 C的温度范围，供电电压18V至36V，提供多种功耗模式供用户选择，符合低功耗应用的要求。该系列产品提供包括从48脚至100脚的4种不同封装形式，根据不同的封装形式，器件中的外设配置不尽相同。

三、东软载波

主要产品：HR7P/ES7P/7H系列8位MCU、HR8P/ES8P系列32位MCU、ES32F系列32位MCU

核心技术：8位/32位 MCU设计开发

主要应用：智慧家电、智能楼宇、智慧医疗、车载电子、无人机、工业控制、智能互联网等。

四、晟矽微

主要产品：无线连接MCU MC8015

核心技术：内置 24GHz 无线收发模块，具有高集成度、高灵敏度、低功耗、抗干扰能力强等优点

主要应用：无线遥控、无线键鼠、无线通讯、工业控制等领域

主要特性：

片上集成发射机，接收机，频率综合器，GFSK 调制解调器

片上集成 32 位 Cortex-M0 结构 MCU

工作电压：20V~36V

封装形式：QFN48、QFN32

五、中微半导体

主要产品：电机控制MCU CMS32M系列

核心技术：基于ARM-Cortex M0内核的高端电机控制专用芯片

主要应用：CMS32Mxx系列MCU是中微半导体电机控制产品线主力产品,被广泛应用于落地扇、正弦波吸尘器、油烟机、电动两轮车、变频空调、变频洗衣机等典型电机控制领域。

六、乐鑫 科技

主要产品：Wi-Fi MCU通信芯片、ESP32-S2（搭载单核32位处理器，并集成RISC-V协处理器）

核心技术：大功率Wi-Fi射频技术、Wi-Fi物联网异构实现

主要应用：智能家居、物联网、可穿戴设备

七、灵动微

主要产品：MM32F系列、MM32L系列、MM32W系列、MM32SPIN系列、MM32P系列等

核心技术：基于ARM Cortex-M0及Cortex-M3 内核，超低功耗、具备多种无线连接功能等

主要应用：工业控制、智能家电、智慧家庭、可穿戴式设备、 汽车 电子、仪器仪表等

除了以上提到的MCU厂商，还有华大半导体的电机控制MCU HC32M系列、 超低功耗应用HC32L系列、高性价比HC32F系列，还有航顺芯片的32位M3、M0的通用MCU，8位OTP、MTP、EEPROM、FLASH的通用MCU等国产热门MCU芯片

道合顺大数据Infinigo

2017年中国半导体封装测试技术与市场年会已经过去一个月了，但半导体这个需要厚积薄发的行业不需要蹭热点，一个月之后，年会上专家们的精彩发言依然余音绕梁。除了“封装测试”这个关键词，嘉宾们提的最多的一个关键词是“物联网”。因此，将年会上的嘉宾观点稍作整理，让我们再一起思考一下物联网时代的先进封装。
智能手机增速放缓

半导体下游市场的驱动力经历了几个阶段，首先是出货量为亿台量级的个人电脑，后来变成十亿台量级的手机终端和通讯产品，而从2010年开始，以智能手机为代表的智能移动终端掀起了移动互联网的高潮，成为最新的杀手级应用。回顾之前的二三十年，下游电子行业杀手级应用极大的拉动了半导体产业发展，不断激励半导体厂商扩充产能，提升性能，而随着半导体产量提升，半导体价格也很快下降，更便宜更高性能的半导体器件又反过来推动了电子产业加速发展，半导体行业和电子行业相互激励，形成了良好的正反馈。但在目前， 智能手机的渗透率已经很高，市场增长率开始减缓，下一个杀手级应用将会是什么？

物联网可能成为下一个杀手级应用

根据IHS的预测，物联网节点连接数在2025年将会达到700亿。

从数量上来看，物联网将十亿量级的手机终端产品远远抛在后面，很可能会成为下一波的杀手级应用。但物联网的问题是产品多样化，应用非常分散。我们面对的市场正从单一同质化大规模市场向小规模异质化市场发生变化。对于半导体这种依靠量的行业来说，芯片设计和流片前期投入巨大，没有量就不能产生规模效应，摊销到每块芯片的成本非常高。

除了应对小规模异质化的挑战， 物联网需要具备的关键要素还包括 ：多样的传感器（各类传感器和Sensor Hub），分布式计算能力（云端计算和边缘计算），灵活的连接能力（5G，WIFI，NB-IOT，Lora, Bluetooth, NFC，M2M…），存储能力(存储器和数据中心)和网络安全。这些关键要素会刺激CPU/AP/GPU，SSD/Memory,生物识别芯片，无线通讯器件，传感器，存储器件和功率器件的发展。

物联网多样化的下游产品对封装提出更多要求

物联网产品的多样性意味着芯片制造将从单纯追求制程工艺的先进性，向既追求制程先进性，也最求产品线的宽度发展。物联网时代的芯片可能的趋势是：小封装，高性能,低功耗,低成本,异质整合（Stacking，Double Side, EMI Shielding, Antenna…）。

汽车电子的封装需求： 汽车电子目前的热点在于ADAS系统和无人驾驶AI深度学习。全球汽车2016年产销量约为8000万台，其中中国市场产销量2800万台，为汽车电子提供了足够大的舞台。ADAS汽车系统发展前景广阔，出于安全考虑，美国NHTSA要求从2018年5月起生产的汽车需要强制安装倒车影像显示系统。此外，车道偏离警示系统（LDW），前方碰撞预警系统（FCW），自动紧急刹车系统（AEBS），车距控制系统（ACC），夜视系统（NV）市场也在快速成长。中国一二线城市交规越来越严格也使得人们对ADAS等汽车电子系统的需求提升。ADAS，无人驾驶，人工智能，深度学习对数据处理实时性要求高，所以要求芯片能实现超高的计算性能，另外对芯片和模块小型化设计和散热也有要求，未来的汽车电子芯片可能需要用25D技术进行异构性的集成，比如将CPU，GPU，FPGA，DRAM集成封装在一起。

个人移动终端的封装需求： 个人消费电子市场也将继续稳定增长，个人消费电子设备主要的诉求是小型化，省电，高集成度，低成本和模块化。比如个人移动终端要求能实现多种功能的模块化，将应用处理器模块，基带模块，射频模块，指纹识别模块，通讯模块，电源管理模块等集成在一起。这些产品对芯片封装形式的要求同样是小型化，省电，高集成度，模块化，芯片封装形式主要是“Stack Die on Passive”,“Antenna in SiP”,“Double Side SiP等。比如苹果的3D SiP集成封装技术，从过去的ePOP & BD PoP，发展到目前的是HBW-PoP和FO-PoP，下一代的移动终端封装形式可能是FO-PoP加上FO-MCM,这种封装形式能够提供更加超薄的设计。

5G 网络芯片的封装需求： 5G网络和基于物联网的NB-IOT网络建设意味着网络芯片市场将会有不错的表现。与网络密切祥光的大数据，云计算和数据中心，对存储器芯片和FPGA GPU/CPU的需求量非常大。通信网络芯片的特点是大规模，高性能和低功耗，此外，知识产权（IP）核复杂、良率等都是厂商面临的重要问题。这些需求和问题也促使网络芯片封装从Bumping & FC发展到25D，FO-MCM和3D。而TSV技术的成功商用，使芯片的堆叠封装技术取得了实质性进展，海力士和三星已成功研发出3D堆叠封装的高带宽内存（HBM），Micron和Intel等也正在联合推动堆叠封装混合存储立方体（HMC）的研发。在芯片设计领域，BROADCOM、GLOBAL FOUNDRIES等公司也成功引入了TSV技术，目前已能为通信网络芯片提供25D堆叠后端设计服务。

上游晶圆代工厂供应端对封装的影响

一方面，下游市场需求非常旺盛，另外一方面，大基金带领下的资本对晶圆代工制造业持续大力投资，使得上游的制造一直在扩充产能据SEMI估计,全球将于2017年到2020年间投产62座半导体晶圆厂，其中26座在中国大陆，占全球总数的42%。目前晶圆厂依然以40

nm以上的成熟制程为主，占整体晶圆代工产值的60%。未来，汽车电子，消费电子和网络通信行业对芯片集成度、功能和性能的要求越来越高，主流的晶圆厂中芯和联电都在发展28nm制程，其中台积电28nm制程量产已经进入第五年，甚至已经跨入10Xnm制程。

随着晶圆技术节点不断逼近原子级别，摩尔定律可能将会失效。如何延续摩尔定律？可能不能仅仅从晶圆制造来考虑，还应该从芯片制造全流程的整个产业链出发考虑问题，需要 对芯片设计，晶片制造到封装测试都进行系统级的优化。 因此， 晶圆制造，芯片封测和系统集成三者之间的界限将会越来越模糊。 首先是芯片封测和系统集成之间出现越来越多的子系统，各种各样的系统级封装SiP需要将不同工艺和功能的芯片，利用3D等方式全部封装在一起，既缩小体积，又提高系统整合能力。Panel板级封装也将大规模降低封装成本，提高劳动生产效率。其次，芯片制造和芯片封测之间出现了扇入和扇出型晶圆级封装，FO-WLP封装具有超薄，高I/O脚数的特性，是继打线，倒装之后的第三代封装技术之一，最终芯片产品具有体积小，成本低，散热佳，电性能优良，可靠性高等优势。

先进封装的发展现状

先进封装形式在国内应用的越来越多，传统的TO和DIP封装类型市场份额已经低于20%，

最近几年，业界的先进封装技术包括以晶圆级封装（WLCSP）和载板级封装（PLP）为代表的21D，3D封装，Fan Out WLP，WLCSP，SIP以及TSV,

2013年以前，25D TSV封装技术主要应用于逻辑模块间集成，FPGA芯片等产品的封装，集成度较低。2014年，业界的3D TSV封装技术己有部分应用于内存芯片和高性能芯片封装中，比如大容量内存芯片堆叠。2015年，25D TSV技术开始应用于一些高端GPU/CPU,网络芯片,以及处理器（AP）+内存的集成芯片中。3D封装在集成度、性能、功耗，更小尺寸，设计自由度，开发时间等方面更具优势，同时设计自由度更高，开发时间更短，是各封装技术中最具发展前景的一种。在高端手机芯片，大规I/O芯片和高性能芯片中应用广泛，比如一个MCU加上一个SiP，将原来的尺寸缩小了80%。

目前国内领先封装测试企业的先进封装能力已经初步形成

长电科技王新潮董事长在2017半导体封装测试年会上，对于中国封测厂商目前的先进封装技术水平还提到三点：

SiP 系统级封装： 目前集成度和精度等级最高的SiP模组在长电科技已经实现大规模量产；华天科技的TSV+SiP指纹识别封装产品已经成功应用于华为系列手机。

WLP 晶圆级封装 ：长电科技的Fan Out扇出型晶圆级封装累计发货超过15亿颗，其全资子公司长电先进已经成为全球最大的集成电路Fan-In WLCSP封装基地之一；晶方科技已经成为全球最大的影像传感器WLP晶圆级封装基地之一。

FC 倒装封装： 通过跨国并购，国内领先企业获得了国际先进的FC倒装封装技术，比如长电科技的用于智能手机处理器的FC-POP封装技术；通富微电的高脚数FC-BGA封装技术；国内三大封测厂也都基本掌握了16/14nm的FC倒装封装技术。

三大特征是感知物体、信息传输、智能处理。

顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思:其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。

物联网的本质概括起来主要体现在三个方面：

1互联网特征，即对需要联网的物一定要能够实现互联互通的互联网络。

2识别与通信特征，即纳入物联网的“物”一定要具备自动识别与物物通信的功能。

3智能化特征，即网络系统应具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。

物联网架构可分为三层：感知层、网络层和应用层。感知层由各种传感器构成，包括温湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、红外线、GPS等感知终端。感知层是物联网识别物体、采集信息的来源。网络层由各种网络，包括互联网、广电网、网络管理系统和云计算平台等组成，是整个物联网的中枢，负责传递和处理感知层获取的信息。应用层是物联网和用户的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。其核心技术又可以细分为六层，如右图：和传统的互联网相比，物联网有其鲜明的特征。首先，它是各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息，不断更新数据。其次，它是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输，由于其数量极其庞大，形成了海量信息，在传输过程中，为了保障数据的正确性和及时性，必须适应各种异构网络和协议。还有，物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据，以适应不同用户的不同需求，发现新的应用领域和应用模式。此外，物联网的精神实质是提供不拘泥于任何场合，任何时间的应用场景与用户的自由互动，它依托云服务平台和互通互联的嵌入式处理软件，弱化技术色彩，强化与用户之间的良性互动，更佳的用户体验，更及时的数据采集和分析建议，更自如的工作和生活，是通往智能生活的物理支撑。这里的“物”要满足以下条件才能够被纳入“物联网”的范围：1、要有数据传输通路；2、要有一定的存储功能；3、要有CPU；4、要有 *** 作系统；5、要有专门的应用程序；6、遵循物联网的通信协议；7、在世界网络中有可被识别的唯一编号。物联网概念这几年可谓是炙手可热，物联网家电也是风生水起，从狭义上讲，物联网家电是指应用了物联网技术的家电产品。从广义上讲，是指能够与互联网联接，通过互联网对其进行控制、管理的家电产品，并且家电产品本身与电网、使用者、处置的物品等能够实现物物相联，通过智慧的方式，达成人们追求的低碳、健康、舒适、便捷的生活方式。物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“InternetofThings”。在这个网络中，物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术，通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。而RFID，正是能够让物品“开口说话”的一种技术。在“物联网”的构想中，RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品(商品)的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。物联网的含义从两化融合这个角度分析物联网的涵义：其一：工业化的基础是自动化，自动化领域发展了近百年,理论、实践都已经非常完善了。特别是随着现代大型工业生产自动化的不断兴起和过程控制要求的日益复杂营运而生的DCS控制系统，更是计算机技术，系统控制技术、网络通讯技术和多媒体技术结合的产物。DCS的理念是分散控制，集中管理。虽然自动设备全部联网，并能在控制中心监控信息而通过 *** 作员来集中管理。但 *** 作员的水平决定了整个系统的优化程度。有经验的 *** 作员可以使生产最优，而缺乏经验的 *** 作员只是保证了生产的安全性。是否有法做到分散控制，集中优化管理？需要通过物联网根据所有监控信息，通过分析与优化技术，找到最优的控制方法，是物联网可以带给DCS控制系统的。其二：IT信息发展的前期其信息服务对象主要是人，其主要解决的问题是解决信息孤岛问题。当为人服务的信息孤岛问题解决后，是要在更大范围解决信息孤岛问题。就是要将物与人的信息打通。人获取了信息之后，可以根据信息判断,做出决策，从而触发下一步 *** 作；但由于人存在个体差异，对于同样的信息，不同的人做出的决策是不同的，如何从信息中获得最优的决策？另外物获得了信息是不能做出决策的，如何让物在获得了信息之后具有决策能力？智能分析与优化技术是解决这个问题的一个手段，在获得信息后，依据历史经验以及理论模型，快速做出最优决策。数据的分析与优化技术在两化融合的工业化与信息化方面都有旺盛的需求。物联网智库认为物联网的定义源于IBM的智慧地球方案，十二五规划中九大试点行业全部都是行业的智能化。无论智慧方案，还是智能行业，智能的根本离不开数据分析与优化技术。数据的分析与优化是物联网的关键技术之一，也是未来物联网发挥价值的关键点。物联网就是各行各业的智能化。私有物联网：一般面向单一机构内部提供服务；公有物联网：基于互联网向公众或大型用户群体提供服务；社区物联网：向一个关联的“社区”或机构群体（如一个城市政府下属的各委局：如公安局、交通局、环保局、城管局等）提供服务；混合物联网：是上述的两种或以上的物联网的组合，但后台有统一运维实体；医学物联网：是将物联网技术应用于医疗、健康管理、老年健康照护等领域；建筑物联网：是将物联网技术应用于路灯照明管控、景观照明管控、楼宇照明管控、广场照明管控等领域。

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