物联网什么芯片好

物联网什么芯片好,第1张

物联网是以感知技术和网络通信技术为主要手段,实现人、机、物的泛在连接,提供信息感知、信息传输、信息处理等服务的基础设施。
展锐的优势在于提供了完整的、软硬结合的一站式端到端物联网解决方案。
随着5G的正式商用,实施2G/3G的退网清频并向4G网络迁移在全球范围内已是大势所趋。展锐推出了全球首款LTE Cat1bis物联网芯片:8910DM。作为全球首款LTE Cat1bis 物联网芯片,8910DM的推出解决了目前物联网连接中的痛点,填补了低功耗窄带物联网与传统宽带物联网之间的蜂窝通信方案空白,其相比NB-IoT、2G模组在网络覆盖、速度和延时上具有优势,相比传统LTE Cat4模组则拥有更低的成本和功耗,同时适配当前国内的4G网络,非常适用于对性价比、时延性、覆盖范围、通信速度有要求的应用场景。

国产数字芯片厂商详细信息


下面我们将从核心技术、主要产品、目标市场和应用方案等方面对这30家公司逐一展示。

中科龙芯


核心技术:MIPS授权架构的CPU及生态圈、跨指令兼容的二进制翻译技术。

主要产品:面向行业应用的“龙芯1号”小CPU;面向工控和终端类应用的“龙芯2号”中CPU;以及面向桌面与服务器类应用的“龙芯3号”大CPU。

应用领域:网络安全、办公与信息化、工控及物联网等领域,并在政府、能源、金融、交通、教育等行业领域取得了广泛应用。


天津飞腾


核心技术:自研ARMv8架构处理器、片上并行系统(PSoC)体系结构。

主要产品:高性能服务器CPU(腾云S系列);高效能桌面CPU(腾锐D系列);高端嵌入式CPU(腾珑E系列)三大系列。

应用领域:国内政务办公、装备制造、云计算、大数据以及金融、能源和轨道交通等行业信息系统领域。


海光信息


核心技术:AMD授权X86指令集架构、“禅定”x86 CPU

主要产品:7000系列、5000系列和3000系列处理器。

应用领域:政府机构和商业服务器应用。


兆芯


核心技术: CPU、GPU、芯片组核心技术。

主要产品:“开先”、“开胜”两大CPU系列。

应用领域: 党政办公、金融、教育、医疗、交通、网络安全、能源等行业。


申威


核心技术:申威64自主可控架构

主要产品:SW1600/SW1610 CPU。

应用领域: 党政、军事、超算、服务器和桌面电脑。


华为海思


核心技术:ARM v8架构授权、达芬奇架构NPU

主要产品:鲲鹏920、麒麟系列应用处理器、升腾AI芯片。

应用领域:服务器、手机、智能终端。


紫光展锐


核心技术:5G通信、AI平台

主要产品:虎贲T7520/T7510/T710系列手机应用处理器、W517/307系列智能可穿戴处理器、春藤系列物联网芯片。

应用方案:5G、AIoT、智能语音、智能穿戴、平板电脑、工业互联网

目标市场:手机、可穿戴设备、工业物联网、 汽车 电子、功率电子。


瑞芯微


核心技术:ARM内核高性能应用处理器、智能语音

主要产品:RK35系列、RK33系列、RK32系列、RK31系列RK30系列、RK18系列、RK MCU系列、RK Power系列、RV11系列。

应用方案:平板电脑、流媒体应用、商业及工业应用、家居应用、智联网应用、视觉应用、车载应用。

目标市场:智能硬件、手机周边、平板电脑、电视机顶盒、工控等多个领域。


北京君正


核心技术:XBurst 系列 CPU Core (基于MIPS 指令集)、Helix/ Radix系列 VPU、Tiziano图像处理器、君正AIE 算力引擎、ISSI存储技术

主要产品:X2000、X1000/E、X1520、X1500、X1021系列微处理器;T40、T31、T21、T30、T20系列智能视频处理器;ISSI/Lumissil存储器。

应用方案:智能音频、图像识别、智能家电、智能家居、智能办公、智能视频。

目标市场:生物识别、教育电子、多媒体播放器、电子书、平板电脑、AIoT等领域,以及计算和通信存储市场。


全志 科技


核心技术:智能应用处理器SoC、超高清视频编解码、高性能CPU/GPU/AI多核整合;

主要产品:A系列平板电脑应用处理器、F系列多媒体处理器、H系列机顶盒OTT处理器、R系列智能语音芯片、T系列车规级驾舱信息 娱乐 处理器、V系列视频编解码处理器、MR系列处理器。

应用方案:智能硬件、消费电子、工业控制、家庭 娱乐 、车联网方案;

目标市场:智能硬件、平板电脑、智能家电、车联网、机器人、虚拟现实、网络机顶盒,以及电源、无线通信模组、智能物联网等多个产品领域。


景嘉微


核心技术:支持国产CPU和国产 *** 作系统的GPU

主要产品:JM5400、JM7200/7201 图形处理器

应用市场:笔记本电脑、一体机、移动工作站、刀片式主板等桌面办公和工业控制领域。


天数智芯


核心技术:全自研通用计算GPGPU

主要产品:7纳米GPGPU高端自研云端训练芯片

目标市场:计算机视觉、智能语音、智能推荐等AI领域;HPC通用计算。


芯动 科技


核心技术:GDDR6高带宽显存技术、4K/8K显示的HDMI21技术、国产自主标准的INNOLINK Chiplet和HBM2E高性能计算平台技术

主要产品:智能渲染GPU图形处理器;高速32Gbps SerDes Memory ;高性能计算/高带宽储存/加密计算/AI云计算/低功耗IoT等芯片。

应用市场:高性能计算/多媒体& 汽车 电子/IoT物联网等领域;信创桌面渲染、5G数据中心、云 游戏 、云办公、云教育等主流新基建领域。


高云半导体


核心技术:GoAI机器学习平台、蓝牙FPGA系统级芯片

主要产品:晨熙家族GW2A系列 FPGA、小蜜蜂家族GW1N系列SoC

应用市场:通讯、工业控制、LED显示、 汽车 电子、消费电子、AI、数据中心。


上海安路


核心技术:全流程TD软件系统

主要产品:高端PHOENIX(凤凰)、中端EAGLE(猎鹰)、低端ELF(精灵)系列FPGA。

应用方案:LED显示屏、工业自动化、通信控制、MIPI和TCON显示等。


紫光国微


核心技术:Pango Design Suite FPGA开发软件技术、嵌入式FLASH、高安全加密、内嵌ECC。

主要产品:Titan系列FPGA、Logos系列FPGA、Compact系列CPLD;智能卡和智能终端安全芯片;半导体功率器件;超稳晶体频率器件;5G超级SIM卡。

应用方案:移动通信、金融支付、数字政务、公共事业、物联网与智慧生活、智能 汽车 、电子设备、电力与电源管理、人工智能。

目标市场:金融、电信、政务、 汽车 、工业互联、物联网等领域。


京微齐力


核心技术:AiPGA芯片(AI in FPGA)、异构计算HPA芯片(Heterogeneous Programmable Accelerator)、嵌入式可编程eFPGA IP核、FX伏羲EDA软件

主要产品:HME-R、HME-M、HME-P、HME-H系列FPGA

应用方案:工业控制、医疗电子、消费类电子、广播&通信、 汽车 电子、计算机与存储、嵌入式应用、人工智能。

目标市场:云端服务器、消费类智能终端以及国家通信/工业/医疗等核心基础设施。


智多晶


核心技术:FPGA开发软件“HqFpga”、 自主研发的FPGA架构

主要产品:Seagull 1000系列 CPLD、Sealion 2000 系列FPGA、Seal 5000 系列 FPGA

目标市场:LED驱动、视频监控、图像处理、工业控制、4G/5G通信网络、数据中心等。


成都华微电子


核心技术:可编程逻辑器件CPLD、FPGA硬件设计平台、可编程逻辑器件综合、映射及编程算法软件技术。

主要产品:数字模拟混合信号芯片、可编程逻辑器件、ADC/DAC、模拟电路及接口电路系列产品

应用市场:工业控制、通信和安防等。


遨格芯


核心技术:可编程SoC、异构(MCU)边缘计算

主要产品:CPLD、FPGA、MCU-SoC、AI ASIC、MCU。

目标市场:消费电子、工业和AIoT。


晶晨半导体


核心技术:超高清多媒体编解码和显示处理、人工智能、内容安全保护、系统IP等核心软硬件技术

主要产品:多媒体SoC芯片

应用方案:IP/OTT/DVB机顶盒方案、智能电视、智能影像、智能家居、智能商显。

目标市场:智能机顶盒、智能电视和AI音视频系统终端等,以及IPC等消费类安防市场、车载 娱乐 、辅助驾驶等 汽车 电子市场。


国科微


核心技术:全自主固态硬盘控制芯片、无线数据通信核心技术、AVS2超高清智能4K解码芯片

主要产品:直播卫星高清芯片、智能4K解码芯片、H264/H265高清安防芯片、高端固态存储主控芯片、北斗导航定位芯片。

应用方案:智能机顶盒、智能监控、存储控制、物联网

目标市场:卫星广播、无线通信、存储和信息安全、物联网应用领域。


中星微电子


核心技术:组织制定安全防范视频安全数字音视频编解码(SVAC)国家标准、结构化的视频码流、“数据驱动并行计算”架构

主要产品:“星光”数字多媒体芯片、 集成神经网络处理器(NPU)的SVAC视频编解码SoC、SVAC视频安全摄像头芯片、H264 解压缩芯片、PC摄像头芯片

目标市场:信息安全、图像编码视频安全领域。


澜起 科技


核心技术:高性能DDR内存缓冲控制器、动态安全监控技术(DSC)、异构计算与互联技术

主要产品:DDR2-DDR5系列内存接口芯片、PCIe Retimer芯片、服务器CPU

目标市场:云计算、服务器、存储设备及硬件加速等应用领域。


兆易创新


核心技术:国产SPI NAND Flash工艺技术、基于Armv8-M架构的Cortex-M33内核高性能微处理器

主要产品:NOR Flash、NAND Flash、GD32系列MCU

应用方案:GD25/GD55 B/T/X系列大容量高性能SPI NOR Flash、车载数字组合仪表解决方案、GSL7001光学指纹识别方案

目标市场:工业、 汽车 、计算、消费类电子、物联网、移动应用以及网络和电信行业。


东芯半导体


核心技术:NAND/NOR/DRAM/MCP设计工艺技术

主要产品:中小容量NAND Flash、NOR Flash、DRAM芯片

目标市场:工业控制、通讯网络、消费电子、移动设备、物联网。


芯天下


核心技术:成熟闪存及新型存储技术

主要产品:SPI NOR Flash, NOR MCP, SPI NAND Flash, SD NAND Flash, NAND MCP等。

目标市场:物联网,显示与触控,通信,消费电子,工业等领域。


聚辰半导体


核心技术:串行EEPROM、逻辑加密卡、零漂移轨到轨输入输出运放

主要产品:EEPROM、智能卡芯片

目标市场:智能手机、液晶面板、蓝牙模块、通讯、计算机及周边、医疗仪器、白色家电、 汽车 电子、工业控制等众多领域。


恒烁半导体


核心技术:基于NOR Flash的存算一体架构;50nm制程的NOR Flash存储

主要产品:SPI NOR flash存储器;基于NOR flash的存算一体CIM AI加速芯片; 基于ARM Cortex的32位MCU

目标市场:可穿戴设备、智能音响、安防监控、物联网IoT、泛在电力物联网、 汽车 电子、消费电子及工业等领域。


得一微电子


核心技术:固态存储控制芯片

主要产品:PCIe SSD主控芯片、SATA SSD主控芯片、eMMC 51主控芯片、SPI NAND主控芯片、USB主控芯片

目标市场:通用计算和存储市场,覆盖消费级、企业级、工业级、 汽车 级应用。

深圳特区成立40周年之际,首届慕尼黑华南电子展在深圳国际会展中心举办。期间芯师爷专访了全球电子产业链的近20家领先企业、潜力企业的领袖及高管,特别推出“慕名而来·圳好”专题报道,与众多业内人士共同探讨全球电子产业趋势、中国半导体发展和技术创新等热点焦点话题。


本文为芯师爷专访极海半导体资深产品总监王超实录。王超,极海半导体资深产品总监,拥有近20年芯片原厂市场及产品规划经验,曾在ST(意法半导体)、NXP(恩智浦)等企业MCU部门长期任职。

珠海极海半导体有限公司(以下简称:极海半导体) ,是艾派克微电子旗下全资子公司。极海半导体具有20年的集成电路芯片设计经验,现产品涵盖32位工业级通用MCU,低功耗蓝牙芯片以及工业物联网SoC-eSE大安全芯片产品与方案。


采访实录


1、您对慕尼黑华南电子展的初印象是什么?

极海半导体资深产品总监王超:

慕尼黑华南电子展在深圳虽是首次开展,但其实在电子行业内闻名已久,慕尼黑电子展在行业内的影响力以及展会策划能力是值得信赖的。所以这一次就先祝本次电子展完圆满成功。


2、本次参展极海半导体带来了哪些新的产品展示?请介绍下它们的性能特色、主要优势等。

极海半导体资深产品总监王超:

关于新产品, 极海这次带来了两个系列产品,一是通用32位MCU系列;二是针对于高端工业物联网领域的大川GS系列

32位通用MCU系列中,极海推出了工业级扩展型APM32F072xB和工业级增强型APM32F051x8系列MCU新品。

这两款MCU采用全新的制造工艺,新增电容触摸功能和HDM CEC接口,可精准识别触控输入指令,满足高级控制应用需求,实现了比市场主流竞品低50%的超低运行功耗、高1倍以上的Flash擦写速度。

另外我们今年还推出了5款针对高端工业物联网领域的大川GS系列SoC-eSE大安全芯片。这个系列产品全系列产品都是基于国产平头哥玄铁CPU,支持双核、4核到7核的多核异构架构,符合国密二级标准,并采用国内领先水平的嵌入式eSE安全单元技术,具备全方位一体的安全防护能力,相比市面上较多的独立安全芯片方案,大川eSE单芯片SoC方案具有更高集成性、更低功耗和更高安全性。

3、极海半导体成立的契机是什么?目前极海半导体的产品布局是怎样的?

极海半导体资深产品总监王超:

极海半导体前身是艾派克微电子2015年成立的物联网芯片事业部,经过了4年的内部孵化,为顺应物联网的行业的蓬勃发展,于2019年12月正式成立为独立运营公司。

其实当公司业务做大,需要扩增规模进入下一个领域的时候,大多都会采用这种矩阵形式来经营管理,成立独立公司有助于子公司的业务灵活运营,便于激励和业绩考核。

目前母公司艾派克更聚焦于打印机及打印机周边芯片开发,极海的主营业务主要在打印行业以外,现 产品涵盖32位工业级通用MCU,低功耗蓝牙芯片以及工业物联网SoC-eSE大安全芯片产品与方案。

4、截止当前,极海半导体的MCU系列产品在技术和市场上有何新发展?

极海半导体资深产品总监王超:

在市场方面,极海 APM32系列MCU自2019年量产发布以来,已广泛应用于消费电子、智能家居以及医疗设备领域。且极海已经通过IEC61508认证拓展至工业领域, 与国内工业智能制造的标杆企业建立了密切合作 ,为工控核心设备提供高安全、高可靠性国产MCU产品方案。目前极海已经在定义和设计M4和M7内核的中高端MCU。未来,极海还将布局高价值、高门槛的车规MCU市场,实现MCU领域的全行业覆盖。

从技术上来说,极海的产品有以下几个优势:

1)稳定可靠 :全系列产品工作温度覆盖-40 ~+105 ,ESD等级高达8KV,抗干扰性强,可满足严苛工作环境需求。

2)可移植性好 :有助于客户降低芯片替代成本,缩短产品开发时间,加速产品上市。

3)安全性高: 已通过中国IEC61508和USB-IF认证,并支持工业级MCU+安全芯片产品组合,符合工业和车用高可靠性标准,目前正在申请德国相关认证。

4)定制能力强 :基于极海多年的产品开发经验,极海能满足客户多种内核、多种架构的SOC的定制需求。

5、近两年国产MCU发展得比较快,市场出货量不断攀升,您如何看待现在的国产MCU市场?

极海半导体资深产品总监王超:

目前5G新基建、人工智能以及物联网万亿级市场的持续发展,为国产MCU带来了广阔的市场空间。另外,中美贸易战也催化了芯片国产替代进程,在内外因素的双重影响下,国产MCU迎来了新一波快速发展的机遇。

但值得注意的是,国产MCU虽然在加速发展,但目前来说主要集中在中低端应用领域,高端市场仍被国外厂商占据主导地位。

6、在未来的规划中,极海半导体的MCU将在哪些方面加强产品优势,增强市场竞争力?

极海半导体资深产品总监王超:

从极海来说,未来一方面将加大MCU芯片研发投入和技术创新力度,为客户提供更低功耗、高更性能、更高稳定性和性价比的产品。极海将在2021年年底推出基于M4内核的中高端产品,基于M7内核的芯片也在积极筹备中,意向客户们也可以找极海多交流。

另外, 针对高端工控领域,我们将推出工业级 MCU+安全 芯片的产品组合策略;针对消费电子领域,我们将提供基于 MCU+蓝牙、MCU+传感器、MCU+WIFI、MCU+认证 等方案,为市场提供更多面向不同场景的定制化方案。

7、 极海半导体的大川系列是安全芯片,您认为芯片设计该从哪些方面保障物联网的安全?

极海半导体资深产品总监王超:

极海大川GS系列安全芯片设计是从以下3个方面去保障物联网的安全性:

一是芯片的安全化+可靠容错设计 :通过构建可信执行环境和可定制化的硬件机制,保障物联网安全资源的机密性和完整性。

二是采用高集成度的eSE嵌入式芯片设计 :以安全子系统是作为单芯片内嵌模块,可实现多位一体的安全防护,这样能有效保障芯片器件自身安全以及物联网数据信息安全。

三是多核异构芯片设计 :采用全国产平头哥玄铁CPU,可提供双核、4核至7核的灵活混编CPU内核设计,具备“业务应用加速与安全防护”双重优势,支持物联网特定领域的专用IP定制。

8、现在市场如何看待物联网的安全问题?

极海半导体资深产品总监王超:

随着物联网万亿级市场的持续发展,像用户的数据被窃取,终端的设备遭到非法地 *** 控等安全威胁也越来越多地暴露出来。这样一来保障物联网数据传输、设备连接过程中的信息安全,对于稳定有序的互联时代的发展至关重要。

尤其是国际贸易争端加剧,现在 越来越多的国内企业开始关注和重视物联网安全问题,并且急切 寻求安全的国产芯片替代方案。 所以极海除了刚才提到的大川GS系列安全芯片,未来还将不断推出专注于物联网安全的产品和方案。

9、您对明年慕展有什么期望?是否会继续参会?

2021年我们会继续支持慕尼黑华南电子展。同时也期待我们在展会上能不断提升品牌知名度,收获更多优质客户。

物联网的英文名称为"The Internet of Things” 。由该名称可见,物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础之上的延伸和扩展的一种网络;第二,扩展到了任其用户端延伸和何物品与物品之间,进行信息交换和通信。因此,物联网的定义是通过射频识别(RFID)装置、红外感应器、 全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网的整个结构可分为射频识别系统和信息网络系统两部分。射频识别系统主要由标签和读写器组成,两者通过RFID空中接口通信。读写器获取产品标识后,通过internet或其他通讯方式将产品标识上传至信息网络系统的中间件,然后通过ONS解析获取产品的对象名称,继而通过EPC信息服务的各种接口获得产品信息的各种相关服务。整个信息系统的运行都会借助internet的网络系统,利用在internet基础上的发展出的通信协议和描述语言。因此我们可以说物联网是架构在internet基础上的关于各种物理产品信息服务的总和。从应用角度来看,物联网中三个层次值得关注,也即是说,物联网由三部分组成:一是传感网络,即以二维码、RFID、传感器为主,实现对“物”的识别。二是传输网络,即通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现数据的传输与计算。三是应用网络,即输入输出控制终端。
EPC系统是一个非常先进的、综合性的和复杂的系统。其最终目标是为每一单品建立全球的、开放的标识标准。它主要由全球产品电子代码(EPC)体系、射频识别系统及信息网络系统三大部分组成。
(1)EPC编码标准
EPC编码是EPC系统的重要组成部分,它是对实体及实体的相关信息进行代码化,通过统一并规范化的编码建立全球通用的信息交换语言。
(2)EPC标签
EPC标签是装载了产品电子代码的射频标签,通常EPC标签是安装在被识别对象上,存储被识别对象相关信息。标签存储器中的信息可由读写器进行非接触读/写。
32 EPC系统特点
(1)开放的体系结构
EPC系统采用全球最大的公用的刀又TERNET网络系统。这就避免了系统的复杂性,同时也大大降低了系统的成本,并且还有利于系统的增值。梅特卡夫(Metcalfe)定律表明,一个网络大的价值是用户本系统是应该开放的结构体系远比复杂的多重结构更有价值。
(2)独立的平台和高度的互动性
EPC系统识别的对象是一个十分广泛的实体对象,因此,不可能有那一种技术适用所有的识别对象。同时,不同地区,不同国家的射频识别技术标准也不相同。所以开放的结构体系必须具有独立的平台和高度的交互 *** 作性。EPC系统网络建立在INTERNET网络系统上可以与INTERNET网络所有可能的组成部分协同工作
(3)灵活的可持续发展的体系
EPC系统是一个灵活的开放的可持续发展的体系,可在不替换原有体系的情况下就可以做到系统升级。整体的EPC网络 *** 作依赖于RFID系统和网络应用系统的介入,使产品信息有效的传播。安装在不同需求链环境的解读器可以读取标签中储存的产品数据。因此供应链数据可以通过网络及时地检查、更新或者交换信息。
33 EPC编码编码标准
EPC码是新一代与EAN/UPC码兼容的编码标准,在EPC系统中EPC编码与现行GTIN相结合,因而EPC并不是取代现行的条码标准,而是由现行的条码标准逐渐过渡到EPC标准或者是在未来的供应链中EPC和EAN.UCC系统共存。EPC中码段的分配是由EAN.UCC来管理的。在我国,EAN.UCC系统中GTIN编码是由中国物品编码中心负责分配和管理。同样,ANCC也即将启动EPC服务来满足国内企业使用EPC的需求。
EPC码是由一个版本号加上另外三段数据(依次为域名管理者、对象分类、序列号)组成的一组数字。其中版本号标识EPC的版本号,它使得EPC随后的码段可以有不同的长度;域名管理是描述与此EPC相关的生产厂商的信息。
第四章 物联网在家庭中应用
随着时代的发展,中国已经逐步进入了老龄化社会,以后我们社会面临的现状将是一对年轻的夫妻,在照看自己小孩的同时,还要照看2~6对老人,这就为全社会出了一个难题。每家都雇保姆,显然不现实;那么,只能通过科技的手段来解决这个问题了,靠提高家庭的生活品质、方便家庭与外界的信息交互、用传感节点感知家里发生的情况等,这就为家庭物联网的实现奠定了社会基础。
物联网的概念正大行其道,也使人们看到了社会未来的发展趋势,然而物联网大部分却停留在概念阶段,真正规模应用还有待时日。家庭区域相对狭小、需求比较明确,最有可能优先实现物联网的应用。它不只是现代家庭现实的需要(照看老人、孩童),更是人们日益增强的家庭安全
41家庭物联网应用领域
寒冷的冬季,供暖系统使北方城市家庭充满温暖,而当白天大部分人离家上班的时候,空空的房间仍温暖如春。我们需要一个智能化的供暖控制系统。在生产安全领域,在食品卫生领域,在工程控制领域,在城市管理领域,在人们日常生活的各个方面,甚至在人们的娱乐活动中,都需要建立随时能与物体沟通的智能系统。通过装置在各类物体上的电子标签(RFID),传感器、二维码等经过接口与无线网络相连,从而给物体赋予智能,可以实现人与物体的沟通和对话也可以实现物体与物体相互间的沟通和对话。在电度表上装上传感器,供电部门随时都可知道用户的用电情况,实现用电检查、电能质量监测、负荷管理、线损管理、需求侧管理等高效一体化管理,一年来降低电损。在电梯装上传感器,当电梯发生故障时,无需乘客报警、电梯管理部门会借助网络在第一时间得信息,以最快的速度去现场处理故障。
42发展历程
1999年,物联网的概念就已被提出,10年间,世界各国都在加紧研究。物联网的发展共分为四个阶段:第一个阶段是大型机、主机的联网,第二个阶段是台式机、笔记本与互联网相联,第三个阶段是手机等一些移动设备的互联,第四阶段是嵌入式互联网兴起阶段,更多与人们日常生活紧密相关的应用设备,包括洗衣机、冰箱、电视、微波炉等都将加入互联互通的行列,最终形成全球统一的“物联网”。
对于互联网来说,20世纪80年代是黄金时代,这段时间出了一个知名的人物——鲍勃•卡恩(BobKahn),他被人们称为互联网之父(被赋予同样称呼的人还有好几个)。在为互联网做出卓越贡献的同时,他也非常有远见的为另一个始于上世纪80年代的项目——分布式传感网(DistributedSensorNet,简称DSN)——做了奠基。在那个年代,传感器远比我手上的这个大得多,要用一辆卡车来拉。这么大的传感器作为一个个节点组织在一起,通过微波彼此相连,就组成了传感网。
庞大的传感器在体积方面跟不上人们对其功用上的期望,于是研究者们就开始思考能不能把它做得小一点、再小一点。于是,在上世纪90年代,“智能微尘”(SmartDust)这个很有意思的概念出现了,提出者是KrisPister,他是加州大学伯克利分校的教授。这一概念认为可以将计算和通讯集成在约1~2平方毫米的超微型传感器中,用以对周围环境的参数进行探测。其核心的成分是微电机系统(Micro-Electro-MechanicalSystem,简称MEMS;这个概念在当时引起非常大的轰动),该系统中可以集成很多和机械有关的传感器。
当时KrisPister这批人有一个幻想——在蒲公英上面悬挂一个传感芯片,蒲公英飞到哪里就探测哪里的信号,再把信号传递回来。虽然只是一个假想,但当时真有科学家信心百倍地投入其中,并且还把所需的数据算出来了。比如有空气动力学专家计算出了芯片应有的重量等等。在2001年,加州大学伯克利分校的实验室真做出了这种理想中的芯片雏形,比米粒还小,可谓“细如发丝,薄如蝉翼”。他们送给了我一个,当时我还精心包装了一下。可惜最近找不到了,特别遗憾。倘若芯片里面还有电留存的话,说不定我就能通过网络定位到它的“安身之所”了。
在这一时期,有三所高校和研究机构在传感器领域处于领军地位,一是加州大学伯克利分校(以KrisPister为代表,他们提出了“智能微尘”理论),另外两个是加州大学洛杉矶分校(他们提出了“微无线技术”)和施乐帕克研究中心(XeroxPARC)。施乐帕克研究中心的团队主要由我带领,我们做的是传感信息处理和“智能物质”(SmartMatter),希望能把计算、微电机系统放到物理世界中,与“智能微尘”也有非常紧密的联系。
自本世纪初以来,对于传感的研究越来越受到人们的重视,有很多学校和大公司的研发机构开始进行了类似的研究,并有许多新兴公司借此东风异军突起。将传感器连接成“网”或“系统”,就成了传感网。除了传感网以外,类似的概念也相继提出,比如“CyberPhysicalSystem”和“InternetofThings”(简称IOT)。相较而言,IOT的概念在提出的初期更接近于日常生活,比如常见的RFID(RadioFrequencyIdentification,射频识别)技术就是它的一部分。
关于传感网和物联网的历史,若从大的传感器开始算起,传感网诞生至今应有30年了;而若从微传感网(MicroWirelessSensorNetwork)来说,应该仅有15至20年:微传感网始于上世纪90年代,那个时期的人们刚刚提出“微电机系统”的概念,试图把传感器和计算机处理和通讯全部都集成在一个芯片上,即“智慧微尘”。
其实传感器的历史,归结起来就八个字——从大到小,以点到面。这八个字看似简单,但做起来却是困难重重——要想让传感器真正“飞入寻常世界中”,它必需在体积、造价、能耗等方面进行“瘦身”,这样它才真正能够进入到物理世界。
然而,造型的缩小并不是传感进入生活的唯一条件,还需要互联网技术的配合以实现从点到面的网际联系。就IP地址而言,物联网应采用IPv6(IPv4必然不够),它有128位两进制的IP网址数,这相当于给世界上的每个沙粒都赋予了一个 IP地址。唯有当所有的物体都有一个属于自己的IP的时候,物联网才能真正实现。总而言之,物联网的实现需要这两方面的相辅相成:一是利用微处理技术(micro-fabrication),提高集成度;其二是运用IP技术,以提供足够丰富的网址。
43面临的问题
国内智能家居市场存在很多问题。1、进入门槛较高,一般一次性投入要1、2万元,这就大大限制了中等收入以下人群的购买需求。2、功能华而不实,很多都是遥控个灯光、音响,需求跟投入不成比例。3、生搬硬套,将原来很多工业上使用的东西直接照搬到家庭里,缺少人性化,不能完全适合家居生活需要。4、很多智能家居企业缺少核心技术,东拼西凑,组成个系统就推广,导致成本增高、企业竞争力下降。
RFID超高频技术在我国的应用尚处于起步阶段,一些项目的应用只是试点,还没有得到广泛应用,也没有在供链上应用。比如,只在某一个仓库里应用,或只在生产线上应用。应该说,这些试点项目全
都属于闭环状态的应用,在供应链上串起来应用的案例国内还没有出现。
物联网发展潜力无限,但物联网的实现并不仅仅是技术方面的问题,建设物联网过程将涉及到许多规划、管理、协调、合作等方面的问题,还涉及标准和安全保护等方面的问题,这就需要有一系列相应的配套政策和规范的制订和完善。
首先是技术标准问题。标准是一种交流规则,关系着物联网物品间的沟通。各国存在不同的标准,因此需要加强国家之间的合作,以寻求一个能被普遍接受的标准。
其次是安全的问题。物联网中的物品间联系更紧密,物品和人也连接起来,使得信息采集和交换设备大量使用,数据泄密也成为了越来越严重的问题。如何实现大量的数据及用户隐私的保护,成为待解决的问题。
第三,协议问题。物联网是互联网的延伸,在物联网核心层面是基于TCP/IP,但在接入层面,协议类别五花八门,CPRS、短信、传感器、TD-SCDMA、有线等多种通道,物联网需要一个统一的协议基础。
第四,终端问题。物联网终端除具有本身功能外还拥有传感器和网络接入等功能,且不同行业需求各异议,如何满足终端产品的多样化需求,对运营商来说的一大挑战。
第五,地址问题。每个物品都需要在物联网中被寻址,就需要一个地址。物联网需要更多的IP地址,IPv4资源即将耗尽,那就需要IPv6来支撑。IPv4 向IPv6过渡是一个漫长的过程,因此物联网一旦使用IPv6地址,就必然会存在与IPv4兼容性问题。
第六,费用问题。目前物联网所需的芯片等组件的费用较高,若把所有物品都植入识别芯片花费自然不少,如何有效解决这一问题仍需考虑。
第七,规模化问题。规模化是运营商业绩的重要指标,终端的价格、产品多样性、行业应用的深度和广度都会地用户规模产生影响,如何实现规模化是具有待商讨的问题。
第八,商业模式问题。物联网在商业应用方面的业务模式还不是很明朗,商业模式问题值得更进一步探讨。
第九,产业链问题。物联网所需要的自动控制、信息传感、射频识别等上游技术和产业已成熟或基本成熟,而下游的应用也单体形式存在。物联网的发展需要产业链的共同努力,实现上下游产业的联动,跨专业的联动,从而带动整个产业链,共同推动物联网发展。
要建立一个有效的物联网,有两大难点必须解决:一是规模性,只有具备了规模,才能使物品的智能发挥作用;二是流动性,物品通常都不是静止的,而是处于运动的状态,必须保持物品在运动状态,甚至高速运动状态下都能随时实现对物品的监控和追踪。
实现物联网,首先必须在所有物品中嵌入电子标签等存储体,并需安装众多读取设备和庞大的信息处理系统,这必然导致大量的资金投入。因此,在成本尚未降至能普及的前提下,物联网的发展将受到限制。已有的事实均证明,在现阶段,物联网的技术效率并没有转化为规模的经济效率,目前的所谓物联网应用也没有一个在商业上获得了较大成功。例如,智能抄表系统能将电表的读数通过商用无线系统(如GSM短消息)传递到电力系统的数据中心,但电力系统仍没有规模使用这类技术,原因在于这类技术没有经济效率。
物联网的关键在于RFID、传感器、嵌入式软件及传输数据计算等领域,包括“云计算”、无线网络的扩容和优化等均是物联网普及需解决的问题。只有通过“云计算”技术的运用,才能使数以亿计的种类物品的实时动态管理变得可能。从目前国内产业发展水平而言,传感器产业人水平较低,高端产品为国外厂商垄断。


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