万物互联的四大支柱(万物互联的四大支柱是什么)

 

物联网的核心是物物相连，由此对芯片产生了巨大的需求，用于计算、传输、连接等。根据IoT Analytics的最新报告预测，物联网半导体组件市场将以19%的复合年增长率增长，从2020年的330亿美元增长到2025年的800亿美元。其中，有四大组件将成为增长焦点：物联网微控制器(MCU)、物联网连接芯片组、物联网AI芯片组和物联网安全芯片组和模块。这一预测，与笔者近期对英飞凌采访所获信息高度吻合。

研究机构数据显示，在完成对赛普拉斯的收购后，2020年，英飞凌在物联网芯片领域，已经处于市场领先地位：微控制器市场方面排名第三，拥有14.6%的市场份额；Wi-Fi独立芯片领域排名第五，拥有9.8%的市场份额；安全芯片市场，则一直是行业第一，拥有26.3%的市场份额。那么，这家物联网新晋头部玩家对未来趋势有什么预测？如何进行产品定义、战略布局？

物联网设备

应该具备哪些关键特征？

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认为，有四大领域在推动半导体行业的增长：一是能源增效，包括可再生能源发电、能源高效的传输、配送、储存和使用等；二是移动出行，包括新能源汽车，以及车周边的基础设施；三是数字世界的安全，数字环境中的身份识别、数据安全是最基础、最核心的部分；四是物联网和大数据，包括智能家居、智能楼宇、智能工厂、智能汽车等。

如何定义物联网设备？基本要素是什么？南铮表示，在物联网设备中，基本组成有五大硬件元素，包括：感知、计算、执行、连接和安全。这五大部分是具备全面功能的物联网设备所必须的，也是英飞凌一直倡导的——连接现实世界与数字世界的五个重要方向。他补充，通过整合了赛普拉斯的业务线之后，英飞凌的物联网版图更加完整，在这五大支柱领域都扮演着重要角色。

支柱一：感知

物联网的起点

作为物联网的起点，传感器负责从物联网设备的周边环境中获取数据。当前传感器面临的挑战主要包括：高可靠性、高精度，并且需要满足不同应用需求，如汽车、工业、消费类等不同场景的组合。

英飞凌的传感器解决方案有哪些独到优势？英飞凌科技大中华区电源与传感系统事业部高级市场总监廖明颂表示，首先，英飞凌的产品组合从模仿人的五官出发，包括：高精度的毫米波雷达、3D飞行时间摄像头等作为眼睛，信噪比较高的麦克风作为耳朵，世界上体积最小的CO2传感器作为鼻子，还有精准的气压传感器作为皮肤（感知），以及基于雷达技术的手势控制传感器等。

其次，通过对这些不同类型的传感器进行组合，能够提升能源效率、安全性和便利性。廖明颂强调，没有软件算法，传感器是不能独立运作的，因此需要通过MCU等导入算法，从而实现不同功能，获得数据并控制系统的运作。

他指出，毫米波雷达在英飞凌的传感器组合中具有重要意义，在Lite生命体征传感解决方案中，可用于老年人健康监测或睡眠模式检测。甚至在一款具有睡眠追踪功能的智能音箱中，融合了毫米波雷达、麦克风、温度和光传感器，可用于监测睡眠质量并提出个性化的睡眠改善建议。

此外，英飞凌一款基于光声光谱（PAS）原理的二氧化碳传感器堪称颠覆性器件，这也是一个新的开发方向。它小巧的封装中包含了传感器和MCU，比市面上典型产品尺寸缩小4倍，重量减轻3倍，可以给用户节省75%以上的空间，同时由于内置补偿算法，便于用户产品更快上市。该传感器可用于精准的小型化仪器，用于室内外空气质量监测，同时，也可以用于空气净化器、空调、通风系统的调控。

廖明颂强调，面向不同的应用场景，通常需要传感器的融合使用，实现更为智能的感知。凭借对系统的深刻理解，英飞凌可提供广泛的即用型解决方案，例如针对汽车、工业和消费类应用场景，能够提供高可靠性、高精确度、且满足不同应用需求的解决方案，加快产品上市。

支柱二：执行

第三代半导体价值凸显

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执行是实现智能化的关键环节之一，它依据智能决策将微控制器的控制信号转换成机械运动或光、热等物理量，通过具体的动作来执行控制。

廖明颂解释说，例如打开空调、打开灯、打开窗户等等一连串需要具体执行的动作，其实都需要通过马达控制来达成任务，而这一过程有赖于功率半导体。英飞凌作为功率分立器件及模组领域领军者，能够优化发电、输电、配电、储能及用电环节，同时拥有涵盖硅材料和碳化硅、氮化镓两种第三代材料的全产品组合，能够提供涵盖瓦至兆瓦功率范围的高能效解决方案。

作为当前的主流技术，硅器件从低功率到高功率均有使用，目标电压范围是25V-1.7kV；而SiC目标电压范围是650V-3.3kV，针对高功率、中高开关频率；GaN目标电压范围为80V-650V，面向中功率应用。这些不同的材料分别面向不同的功率、不同的开关速度，从而提升功率密度、实现更紧凑的设计。廖明颂表示，第三代半导体对整体环境的效益、对碳排放目标也有重要的助益。

在电机驱动及控制方面，英飞凌可提供完整的解决方案。包括传感器、运动控制、MCU再到电源，并且通过不同的封装形式，提供适合不同需求、更有效益的解决方案。从感知到控制再到执行，英飞凌希望在这些方面引领IoT领域的半导体创新。

支柱三：计算

迎接边缘计算时代

英飞凌科技大中华区安全互联系统事业部市场经理彭涛认为，计算等同于物联网设备的大脑。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。

与此同时，这也带来几大挑战，特别是在稳定的无线连接、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，未来的边缘计算需要在这几大领域都做到卓越。而作为开发人员，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。

彭涛表示，英飞凌MCU在物联网应用中的核心优势，可以主要从三方面进行概括：连接、计算和创建。在物联网应用中，一站式的完整解决方案可以加速产品上市时间、降低产品开发成本，因此，英飞凌始终致力于提供完整的一站式解决方案。例如在典型的智能手表解决方案中，英飞凌提供了微控制器、无线连接、存储和人机接口产品，同时提供安全、设备保护、传感和无线充电产品，组合所有这些产品和软件，通过一站式完整解决方案提供给用户。

据彭涛介绍，英飞凌的MCU应用领域涵盖消费类和工业领域两大物联网赛道，在整合了赛普拉斯的MCU产品之后，形成了更加广泛的产品阵容。下一代MCU将会集成更多的内核，实现更低功耗、更高性能，增强边缘计算的ML/AI 功能、IoT云连接能力、以及MCU的加密功能，提供全套的硬件/软件开发工具平台。除此之外，英飞凌针对物联网应用开发了专用的软件和工具，ModusToolBox是一个跨平台的开发工具，除了和其它的集成开发环境一样，提供工程的创建、编辑、编译、调试、烧写等功能。

互联网小常识：网络服务器的类型可以分为：文件服务器、数据库服务器、Internet通用服务器与应用服务器。应用服务器是基于B/S工作模式的。

面向碎片化的物联网应用市场，用户往往需要帮助他们降低设计复杂度、加快产品上市时间。彭涛强调，英飞凌提供了一系列基于MCU、Wi-Fi和蓝牙等预认证的解决方案组合，例如针对智能温控器、智能门锁、智能手表等解决方案，就可以通过提供预构件模块，实现连接、安全、控制、管理的整体解决方案。此外，英飞凌还提供了微控制器+无线连接+安全等开发评估套件，通过硬件和软件平台组合，将开发物联网应用所需的计算、连接、云端等能力无缝地集成在一起，大大地降低了设计的复杂性。

支柱四：连接

物联网的核心和基础

英飞凌和赛普拉斯完成整合之后，在连接方面得到了进一步的强化，包括基于eSIM安全蜂窝连接、Wi-Fi、蓝牙、以及基于USB和USB-C的连接，可广泛应用于消费、商业、工业、汽车等多个领域的物联网应用。

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表示，为适应物联网的发展，无线连接技术特别是Wi-Fi、蓝牙等已经历了深刻的变革和长足的演进，注重智能化、多标准、多协议。Wi-Fi已经从早期的.11b，发展到现在的Wi-Fi 5、Wi-Fi 6/6E，在功耗、覆盖率、网络效率方面更具竞争优势。蓝牙则更注重易配置、互操作性，以及作为连接入口组网时的互联互通。

AIROC是英飞凌收购赛普拉斯之后推出的新品牌，主要面向智能家居、多媒体、智能可穿戴设备、办公和娱乐等应用。该系列既有Wi-Fi+蓝牙组合，也有单Wi-Fi、单蓝牙，或是经典蓝牙和BLE蓝牙双模的产品。贾智勇表示，首先从命名方式上，AIROC是空气（AIR）和岩石（ROCK）两个词的组合，英飞凌希望提供坚如磐石的无线连接。其次，论及AIROC在无线连接产品中的核心竞争力，主要具备五大优势：可提供丰富的、全新的产品阵容供用户选型；集成度方面，可提供不同平台稳定可靠的软件便于用户集成，ModusToolBox可以帮助简化软件整合的过程；可靠性方面，可提供各种复杂使用环境下的可靠、稳定连接；低功耗方面，包括芯片工艺、系统软件的集成方面，都提供了可行方案；高性能方面，优化的无线芯片设计支撑了吞吐量、功耗和远距离覆盖等方面的高性能表现。

针对IoT连接必不可少的云端服务，英飞凌还推出了Cirrent软件服务，主要解决连接问题。它包括两个组件：INI和MAI，INI是客户端组件，MAI是手机移动端组件。通过这一服务，英飞凌希望能够深入洞悉用户的使用环境，最终改善产品应用。在智能家居设备连接方面，Cirrent能够实现一键无线路由连接、自动密码同步所有设备，并通过远程网络连接监视器来提高可靠性/质量和支持。

支柱五：安全

赋予 物 可信赖的基石

英飞凌科技大中华区安全互联系统事业部市场经理成皓表示，作为安全市场的领军企业，英飞凌拥有强大的安全性和非接触式安全专长。能够提供基于硬件的可信根、安全执行环境、secure boot功能，以简化、加速安全产品开发，同时可提供软硬件配套的完整解决方案，便于物联网及其他设备的安全实现。在他看来，安全既赋予物 可信赖的身份，也使新的商业模式得到发展。

提及全球物联网市场的安全隐患，成皓认为主要存在四大类问题：

大部分物联网终端设备，从设计初期就缺乏相应的认证，对访问控制、安全机制的考量比较欠缺，因此从物联网设备这个节点开始，部署相应的安全方案是非常重要的。

大部分物联网系统中，未经加密的通信数据和链路导致用户隐私数据和关键信息极易被非授权方截取和破译，数据传输的加密已经成为亟待解决的重要问题。

固件更新的攻击方式比较突出，增强物联网设备抵御固件更新的安全等级，或是选择相应的安全算法加密方案正在成为普遍关注的问题。

在目前所有的物联网设备中，路由器和摄像头受攻击最多，这类设备通常24小时在线，被攻击或控制后往往不易察觉，往往成为稳定的攻击源。

根据以上这些物联网设备所受的攻击类型，成皓总结了四大安全要素：身份认证、链路加密、数据加密以及固件更新，通过增强这些环节的安全性来降低设备互连的安全风险。成皓表示，只有基于硬件的安全，才能防御针对硬件的攻击以及高强度的软件攻击，这也凸显了英飞凌独立硬件安全芯片在物联网应用中的价值。

他强调，英飞凌提供基于纯硬件的安全芯片，能够抵御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。同时，这些安全芯片还可以帮助用户快速进行物联网产品的落地，通常只需将其与物联网设备主控MCU进行简单集成，就可以驱动相关的安全功能，外围设计比较简单，软件方面只需要在主控MCU端集成一段简单代码，就可以快速实现安全功能。而从产品本身的可扩展性和创新角度来看，基于安全芯片的方案可以在不同平台架构间进行快速部署。

We make IoT work

核心优势加持下的广阔蓝海

半导体领域正以空前的活力蓬勃发展着，而英飞凌所聚焦的IoT消费、工业和汽车市场的发展速度都超越以往，如何迅速满足在多个领域同时创新的需求？这是英飞凌在新时代面临的新挑战。

南铮表示，英飞凌在安全、传感等领域深耕多年，有着广泛的产品线和丰富的应用案例；赛普拉斯的MCU、无线连接技术同样久经市场考验。收购完成后，英飞凌致力于提供完整的、涵盖物联网五大硬件元素（感知、计算、连接、执行、安全）的一站式软硬件结合的系统级解决方案，助力用户高效创建智能、安全且节能的物联网设备。他强调，We make IoT work——不仅是一句口号，也是英飞凌的优势所在。

同时满足创新需求，需要准确预测传感、计算、执行、连接、安全等核心要素的新趋势，南铮认为，传感器将会更精准、可靠，应用场景也会不断扩大，例如医疗、健康监测就是全新的方向，将使得更多的应用场景涌现出来；计算方面，物联网与人工智能的结合成为突出趋势，设备本身需要低功耗、长待机，又需要很强的算力运行人工智能、机器学习算法，使设备本身能够自我学习，拥有边缘计算的处理能力；连接方面，连接需求将会持续增长，现有无线标准会持续升级，才能应对迅猛增长的连接数据要求；安全则会日益受到重视，越来越多的产品、方案将会把安全作为重要的基石。应对未来发展趋势，英飞凌在上述几大要素的产品侧、方案侧在提前进行布局。

谈及中国物联网市场的发展，南铮表示，中国已经成为了全球物联网产业创新的前沿基地，也正是由于中国市场的重要地位，英飞凌一直在持续增加投入。去年，英飞凌宣布新增在华投资，扩大无锡工厂规模。今年，在深圳成立英飞凌大中华区智能应用能力中心，聚焦工业级的智能设备、智能家居、智能汽车、物联网等领域，为整个大中华区用户提供定制化的应用解决方案。并且，英飞凌也在积极联合上下游合作伙伴共建生态圈。

通过一系列有力举措，英飞凌希望助力本土用户加速智能应用的创新和应用场景的落地，这也体现了英飞凌不断加强本土应用创新、完善本地客户服务的承诺。未来，英飞凌将持续以创新的半导体技术、产品和应用，一站式、端到端的软硬件物联网解决方案，助力中国市场的发展和建设。

互联网小常识：交换机的交换模式主要分静态交换和动态交换，动态交换又分为快速转发、碎片丢弃和存储转发。三个的转发时机分别为：获得目的MAC后（14B），获得前64B后，获得整个数据帧。

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