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近一两年，半导体芯片已经火出圈了。不仅仅是BAT、家电巨头等跨界做芯片，甚至连专注吃喝玩乐的APP、以及服装大厂等八竿子不沾边的企业也纷纷投资芯片行业，都试图挤进当下这个最火热的赛道。而要说哪个市场芯片需求最大，如果物联网说第二，应该没有哪个敢争第一。
随着5G、云计算、边缘计算等前沿技术的不断深耕及普及，万物皆可联的时代，已经到来。据ABI Research公司的数据，2025年全球物联网终端连接数量将达到100亿，预计到2030年物联网终端连接数量将达到200亿，而到2050年的物联网终端连接数量将达到500亿。
物联网芯片是实现万物互联的关键之一。物联网由感知、计算、执行、连接和安全等五大硬件元素组成。其中MCU、无线连接芯片、AI芯片，以及安全芯片和模块等产品需求是推动物联网半导体不断发展的关键。虽然物联网芯片本质上还是芯片，但它与传统芯片，又有所不同。无论是在大型机时代，还是后来的PC时代或者手机时代，芯片都是用于特定的地方，它是单品种、大体量的产品。而到物联网时代，由于市场更细分，应用更碎片化，对芯片则提出了更高的要求，不仅仅需要满足超低功耗、更小尺寸、内置安全性、更加灵活等技术需求，还包括低成本、定制化、差异化、成套解决方案、快速上市等一揽子需求。
如今，芯片企业不仅仅要突破摩尔定律减速带来的技术挑战，还需要不断高效地为物联网这个碎片化市场贡献创新。因此，站在物联网这个红利风口，如何锁定市场中的财富密码，芯片企业面临千载难逢的产业发展机遇的同时，也正面临着前所未有的新挑战。
英飞凌是功率半导体器件的头部企业，在某些在细分市场上，更是佼佼者，如全球功率MOSFET市占率位于榜首，同时也是IGBT市场上排名第一的供应商。不过，近几年来，英飞凌从顶层的科技趋势出发、对应到应用领域，其战略布局已经全面更新，目前，不仅在第三代半导体领域早有布局，更是确定了数字化的发展战略，核心应用便是物联网。
近日，在英飞凌“英”领物联媒体沟通会上，英飞凌科技大中华区安全互联系统事业部市场与业务合作总监南铮介绍说：“元宇宙是最近比较热议的话题，在未来世界，所有的社交和生活都将在虚拟的数字环境中进行，这种环境中的身份识别、数据安全则是最基础也是最核心的部分。物联网和大数据，是英飞凌成名已久的重要优势领域。整合赛普拉斯业务线之后的英飞凌，物联网版图更加完整。我们致力于成为连接现实世界与数字世界的桥梁。”
2019年，英飞凌宣布斥资87亿美元收购赛普拉斯半导体。在物联网应用中，一站式的完整解决方案可以加速客户产品上市的时间，降低客户产品开发成本。通过不断整合部署，让英飞凌实现了从产品到系统的大飞跃，进一步奠定其事业长青的基石。那么作为一家全球领先的半导体供应商，针对物联网芯片的市场需求，英飞凌在产品侧和方案侧都有哪些布局？我们试图通过英飞凌在物联网领域的战略部署，来揭开芯片在物联网市场的需求趋势。
MCU：物联网的核心
当前，数据的处理和计算正在发生迁移，大数据处理正在从云计算为中心的集中式处理时代跨越到以万物互联为核心的边缘计算时代。当数据计算走向边缘，此时只有少量的数据被发送到云端，不仅可以大幅降低网络带宽和云存储带来的成本，更重要的是基于网络边缘的隐私保护相较于传统的集中式数据存储服务更具优势。但与此同时这种发展趋势也带来了几大挑战，未来边缘计算需要满足稳定的无线连接、多样的场景感知、安全的数据传输和实时的计算控制等方面的需求。而作为开发者，他们更希望将物联网涉及的各个环节集成到一个平台上处理关键问题，从而降低开发的复杂性。
计算是物联网的大脑。广义来说，物联网中的计算元件指的就是微控制器（MCU）和微处理器（MPU）。MCU集成了片上外围器件；MPU不带外围器件（例如存储器阵列），是高度集成的通用结构的处理器，是去除了集成外设的MCU。MPU以运算性能和速度为特征在飞速发展，MCU则是以控制功能的不断完善为发展标志。伴随着物联网的快速落地以及电子技术的发展，MCU需求长期增长可期。根据IC Insights 的报道，预计MCU市场销售额在2023年将增长11％至 188亿美元，2023年MCU的出货量将增长10％至296亿颗。
英飞凌科技大中华区安全互联系统事业部市场经理彭涛介绍，在整合了赛普拉斯的MCU产品之后，英飞凌将可以为客户提供更加广泛的产品系列，其中PSoC4、PSoC6是应用于消费类市场和物联网市场的主力产品。据介绍，PSoC6是专为物联网设计的MCU，它具有双核架构、以及低功耗和高性能的优势。在物联网边缘端的应用中，Cortex M4的内核可以处理传感信息提取、计算、数据传输、无线连接和图形显示等功能。Cortex M0+内核可以做到输入输出、控制电容触摸、蓝牙低功耗控制、安全和其它通讯控制功能等等，这样就给到物联网边缘计算应用一个功能集中和成本优化的处理器。
英飞凌还在开发集成了更多内核、拥有更低功耗和更高性能的下一代MCU系列产品。下一代MCU特别增强了边缘计算的机器学习和人工智能功能，能够对神经元网络计算进行硬件加速；集成的数字图形处理器，可以提供更先进的图形显示；集成的Cortex M33内核则增强了安全功能。同时,还增强了数字外设，特别是能够实现语音、音频、机器视觉和单芯片无线连接等功能。
彭涛进一步介绍说，物联网边缘计算产品的算力，实际上是一个平衡和综合的问题。很多时候，人工智能和机器学习还是需要用NPU来处理，并结合一些算法进行优化。因此，在英飞凌的新产品中，除了会采用ARM最新的内核Cortex-M55之外，同时还将集成拥有NPU功能的Ethos-U55内核。这方面的产品目前还在研发中，预计2022年将会发布。
针对“MCU+传感器”这种物联网中新呈现的应用趋势，彭涛表示：由于工艺和封测技术的限制，“MCU+传感器”在SoC以及SIP领域还不是主流方向。目前来看，MCU和传感器分离的方向则具备更大的弹性。它可以用不同的传感器或是配合不同的MCU的组合来满足场景的应用需求，非常适合物联网当前的发展需求，比如提供更灵活的设计，加快产品上市时间；此外，在成本效益方面也具有比较强的优势。
连接：Wi-Fi6是主流
回顾早期物联网的连接基本上是本地点对点的连接，以门锁、温控器为例，以往多数应用以ZigBee、Z-Wave或蓝牙做本地的点对点连接或者控制。。随着通讯技术和物联网技术的发展，以及智能手机的快速普及，智能连接应运而生。比如人们可以通过访问互联网查询当前的天气，再通过早期的点对点本地连接去控制百叶窗、温控器，从而实现室内的温度调节，这是当前应用比较广泛的一种智能连接。
目前，信息产业已经发展到一个全新的阶段。新一代信息产业的显著特点之一便是连接技术能力出色，能够实现智能化的人机互联和万物互联。具体到物联网，未来发展方向是实现自主连接。举个例子，当汽车到达车库时，便会自动连接到家庭的网络，同时我们的车库也会通过云端推送给手机一个信息，整个系统会组成一个自主连接，进行自我的学习。
在物联网众多短距离无线应用中,Wi-Fi和蓝牙目前仍稳居半壁以上的江山。1996年，澳大利亚研究机构CSIRO在美国成功申请了无线网技术的专利，从而将Wi-Fi这一新兴事物带到了我们的面前。不久之后，1998年，蓝牙技术也出现了。以Wi-Fi和蓝牙为代表的短距离无线通信技术，很快得到普及和推广，走进我们每个人的生活。发展至今天，特别是Wi-Fi技术，已经从早期的11b发展到现在的Wi-Fi5、Wi-Fi6，也就是我们俗称的11ax。
英飞凌科技大中华区安全互联系统事业部市场经理贾智勇分享说：“在物联网的无线方案中，WiFi需要做到智能化、多标准、多协议。同时，还需要供应商更加关注网络的效率和网络覆盖率，以满足多用户并发上网等应用场景的需求。此外，一些低功耗、电池供电产品的出现，要求WiFi连接在功耗方面能够做到更优。”
Wi-Fi6是目前比较新兴的Wi-Fi技术，也是市面上的主流技术。包括智能手机、路由器等，都在慢慢向Wi-Fi6进行转变。不过贾智勇表示，对于无线连接来说，当前Wi-Fi6还不是刚需。但是，它可以解决以往使用Wi-Fi4、Wi-Fi5时遇到的各种问题。Wi-Fi6有两个主打优势特别值得关注：
一是高效率。Wi-Fi6有比较多的特征，特别是TWT功能、RangeBoost技术等优势明显。不同的功能可以应用在不同的物联网场景中。比如，比较高的物理连接带宽，可以用在VR眼镜、多媒体产品中；TWT功能，主要是针对低功耗连接。
二是可以同时满足多个设备和网络的连接、交互。以前的Wi-Fi是半双工的系统，Wi-Fi6的优势是集成了新的OFDMA，可以满足多用户同时连接和使用系统的需求，优化网络的效率。随着Wi-Fi6路由器等Wi-Fi6终端产品在智能家居领域的布局，Wi-Fi6的这个特点在未来的物联网细分市场中将会发挥很大的竞争优势，尤其是在全屋智能家居系统中优势显著。
在Wi-Fi6领域，英飞凌早有布局。CYW5557x系列是英飞凌最新推出的Wi-Fi6产品据介绍，英飞凌的CYW5557x系列，在芯片方面做了一些优化，能够很好地解决了以往使用Wi-Fi4、Wi-Fi5时遇到的各种问题，比如网络服务中断、无线覆盖范围有限、无线连接困难、连接密码的复杂程度、连接的安全设置等等。另外,基于最新的高速率Wi-Fi，英飞凌的解决方案可以实现比较高的性能和高吞吐量，进一步降低延时；在距离方面，英飞凌的Wi-Fi6解决方案采用OFDMA的技术，可以在Wi-Fi4、Wi-Fi5的基础上进一步扩展。更重要的是，英飞凌在Wi-Fi6产品的芯片内部做了多层的安全保护，能够提供更加安全的Wi-Fi连接。
今年，英飞凌还推出了全新的无线连接品牌——AIROC。这也是并购赛普拉斯之后，英飞凌全新打造的一个产品品牌。据介绍，AIROC借用了空气（AIR）和岩石（ROCK）这两个词，希望为客户提供坚如磐石的无线连接。AIROC不仅可以提供从Wi-Fi4、Wi-Fi5到Wi-Fi6直至Wi-Fi6E的单Wi-Fi芯片，还可以提供 Wi-Fi+蓝牙的combo二合一芯片， BLE单蓝牙芯片，或者经典蓝牙和BLE蓝牙双模芯片，还有Wi-Fi MCU产品。此外，英飞凌还在AIROC产品的内部添加了Cortex R系列的MCU，组成一个Wi-FiSOC，用来做专门的应用开发。AIROC产品系列丰富多样，将广泛应用于智能家居、多媒体、智能可穿戴设备、办公和娱乐等应用场景中。
贾智勇特别分享说，英飞凌最新的AIROC Wi-Fi6芯片采用了28nm制程，而目前市面上的Wi-Fi芯片还普遍都是40nm。得益于28nm制程的超低功耗，英飞凌Wi-Fi6芯片具有更好的接收性能、发射性能和休眠性能。比如在接收性能方面，28nm的WiFi6芯片比现有的40nm的Wi-Fi4产品有50%功耗的降低，比Wi-Fi5产品有70%的功耗降低。在发射方面，在相同的发射功率的前提下，英飞凌产品比现有40nm产品有1/4的功耗降低。对于一些长待机的无线连接的产品，英飞凌可以看到有80%的功耗降低。
除了继续深耕Wi-Fi和蓝牙无线产品之外，英飞凌也非常看好Matter在未来AIoT市场的前景，并且已经在BLE MCU和AIROC的combo以及BT 芯片中进行了Matter协议栈的开发，目前已经完成了基本功能的实现和测试认证环境的搭建，有望在明年年初推出支持matter的量产版本芯片产品。
安全：为物联网保驾护航
关于物联网的安全问题，已经是老生常谈的一个话题了。对于新近两年物联网市场中呈现出的安全隐患，英飞凌科技大中华区安全互联系统事业部市场经理成皓总结说：“目前大部分的物联网终端，从设备的设计初期就缺乏认证，或者说对访问控制以及其它安全机制的考量是比较缺乏的。所以我们认为，从物联网设备这个节点就开始部署安全方案是非常重要的。”
成皓还分析说，在目前所有的物联网设备中，路由器和摄像头是被攻击次数最多的两类设备。全球被攻击或者被暴露的路由器的数量已经超过了5000万台，被控制的摄像头数量也已经超过了1100万台，是一个非常惊人的数字。
此外，部分的物联网系统中数据的链路传输也没有加密，非常容易遭到拦截和泄漏；当前物联设备频繁的空中固件升级（OTA）环节，也容易被非法固件进行控制，这些已经是亟待解决的问题。
目前比较常见的物联网安全芯片都是基于软件的解决方案，也有基于MCU的TEE解决方案，英飞凌主推的是独立硬件安全芯片。与基于软件的芯片先比，英飞凌提供的基于纯硬件的安全芯片，可以抵御非常强大的物理形态的攻击，从而保证更长久的安全性。目前，英飞凌提供的物联网安全芯片都已通过了国际权威的CC (Common Criteria)认证。据介绍，英飞凌现在面向物联网市场主推的OPTIGA Trust M2 ID2安全芯片甚至已经达到了CC EAL 6+的认证。
生态化发展是当前的主旋律，云上共享更是当下的潮流。成皓补充说到：“英飞凌还与国内外的云服务提供商进行深度合作，支持用户通过安全芯片无缝接入云服务上的空中协议。”
OPTIGA Trust M2 ID2就是阿里云合作推出的定制化产品。这个产品在晶圆生产阶段就把阿里云（也就是ID方）给物联网设备分配的ID信息预先烧录在晶圆内部。所有的物联网设备在接入到阿里云的ID方的服务之后，会把这个信息传递到网络侧，所有后续的网络链路的传递、物联网设备上网，都会以这个ID方的物联网安全认证作为前提，所以能在很大程度上保证物联网设备连接的数据安全性，并且连接到阿里云ID方的物联网设备，都可以更好地享受到阿里云提供的网络侧数据安全的服务。
结束语
在物联网应用中，一站式的完整解决方案可以加速客户产品上市的时间，降低客户产品开发成本。英飞凌完整的一站式端到端物联网系统级解决方案，涵盖了物联网设备的五大硬件元素，包括感知、计算、执行、连接和安全。
传感领域：英飞凌从模仿人的感官出发”，打造出了全面的传感器产品组合，包括高精度毫米波雷达、3D飞行时间摄像头、高信噪比的麦克风、二氧化碳传感器、压力传感器等等。
计算领域：英飞凌可以提供稳定且互操作性俱佳的MCU产品，还可以提供诸如ModusToolbox的跨平台开发工具和软件平台，降低了设计的复杂性，加快了客户的学习和研发进程。
执行领域：英飞凌在功率半导体领域的地位无人撼动，更同时拥有涵盖传统的硅材料以及碳化硅和氮化镓两种第三代半导体材料的全系列功率产品，广泛应用于从发电、输电、配电、储能到用电等环节的整个能源价值链。
连接领域：英飞凌可以提供基于eSIM的安全蜂窝连接、Wi-Fi和蓝牙无线连接、以及基于USB和USB-C的有线连接。
安全领域：作为安全芯片领域排名首位的供应商，英飞凌能够提供包括定制的安全方案、非接触式技术和嵌入式控制在内的全面解决方案，涵盖了硬件、软件和器件。
从半导体厂商，到现在进军数字化领域的一站式解决方案提供商，英飞凌在不断革命不断创新中获得了自己的事业长青。了解他的规划战略，我们可以一窥半导体企业的发展方向和行业未来发展道路。对中国物联网的发展，也将会有一定的推动作用。
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