在水/气表领域，“5G NB-IoT”芯片玩家中的老牌和“黑马”-智能气表原理

近日，一则“喜讯”，来自南京邮电大学芯非凡响团队自主研发的5G NB-IoT射频前端模组芯片，采用国产晶圆厂工艺代工，不仅成本低，更重要的是具备完全自主知识产权，可以彻底解决我国在高端射频芯片领域的卡脖子难题。产品先后得到2位中国科学院院士的一致好评，性能达到国际先进水平，完全可替代国外龙头企业同类型产品，5G NB-IoT表计产品或是其最佳应用场景。

图1、5G NB-IoT射频前端模组

据Counterpoint统计，到2021年年底全球NB-IoT连接数已达3亿，主要来自智能表计、智能烟感和跟踪器等快速增长的热点应用。而2021年第四季度蜂窝物联网应用场景中，智能表计占比最高，这其中大部分都是基于5G NB-IoT实现的。随着国内2G开始退网，被纳入5G标准，以及业务场景不断落地，使NB-IoT芯片不断推陈出新。

一、NB-IoT在表计领域的发展

物联网通信技术很早就在表计行业开始尝试应用，最早要追溯到Sub-1G(433M/470M)的小无线应用；之后Lora/LoraWan在表计里应用，主要是降低了终端侧的功耗，增强了局域网的组网能力，链路模式没有改变；后来，NB-IoT的出现是物联网通信技术在表计行业发展的一个重要节点，它既能解决表计终端侧的功耗问题，又能直接把业务数据送到应用平台，省去了GateWay这个中间环节。

在国内，NB-IoT蹿红的速度堪比演艺界之“流量小鲜肉”，发展初期短短一年时间，就成了表计行业追逐并热议的焦点。而2017年6月来自工信部的一纸文书，彻底将NB-IoT推向了高潮。

二、5G NB-IoT在表计的崛起

从2014年起，国际电信联盟（ITU）就开始推动5G技术标准的实施，NB-IoT技术作为物联网领域基于蜂窝的窄带物联网的新兴技术，2019年是中国的5G元年。2020年7月被正式纳入全球5G标准，开启了5G商用落地之路。NB-IoT变成5G的一部分后，将会有更多提升，进一步满足广连接、大连接的要求。随着技术标准的延伸，遍地开花式大规模应用，小小的芯片上集成更加丰富的内容，甚至可以定制差异化的芯片。

由于电表对功耗要求不高，NB-IoT 技术在电表行业需求似乎没有水/气表强烈，就比如：上海燃气曾委托中科院微系统所针对通信与安全功能定制上海燃气体系专用NB-IoT抄表通信模组：SR-WS-2；再例如2020年，深圳燃气基于国密算法的一体化NB-IoT安全通讯模组项目，与有方科技联合定制集成深燃安全规范的NB-IoT模组：SG-M101......

国产NB-IoT芯片厂商近年来在技术上的突破为智能表计市场带来了一波推动力。包括中国电信、芯翼信、智联安、吾爱易达、汇顶科技等在内的国产芯片厂商们都在为智能表计的芯片研发做努力。

这里的“玩家”有很多，既有“老牌玩家”，又有科技初创企业以“黑马”之势异军突起：

1、中国电信：2021年5月，中国电信5G NB-IoT用户规模突破1亿，成为全球首个NB-IoT用户数破亿的运营商，全球规模最大的5G NB-IoT运营商，5G窄带物联网连接规模全球第一。在这上亿的连接量中，智能表计独占鳌头。截至去年12月，中国电信公共服务行业成果覆盖智慧燃气：5500+万用户；智慧水务：4200+万用户。

图2、芯翼XY1100 的水表

2、吾爱易达：苏州吾爱易达物联网有限公司（简称：吾爱易达）完成千万级人民币A+轮融资。吾爱易达成立于2020年4月，主要面向物联网行业研发高集成度系统级专用5GAIoT芯片，该芯片利用系统级封装(SiP)技术，通过将应用处理器(MCU)、NB-IoT通信核心、射频、存储、AI模块等关键部件设计封装到一颗芯片内，提供AI解决方案。

截至目前，吾爱易达已成功研发并推出三款系统级芯片产品，并与中国电信深度合作应用拓展。21年5月13日，吾爱易达携手天翼物联联合发布全球首款5G NB-IoT模组级芯片SNS521S；21年7月17日，吾爱易达联合浙江电信共同发布全球首款5G NB-IoT燃气行业云芯片SNS521H；21年8月，吾爱易达成功推出全球首款5G NB-IoT水表行业芯片SNS521F，这三款芯片都已开始成功批量应用于智慧燃气、智慧水务等行业应用场景；近日，吾爱易达研发的智能水表芯片，自去年10月起在三川智慧挂表测试，至今年4月测试完成。

3、芯翼科技：芯翼信息科技是业界领先的物联网智能终端系统SoC芯片提供商，也是全球范围内率先把功率放大器集成到SoC里的芯片厂商。其自主研发的超高集成度5G NB-IoT系统单芯片SoC XY1100已率先推出并实现了全面量产并正式商用落地，广泛用于智能表计（燃气表、水表等）等物联网应用场景，合作客户包括金卡、宁水、积成、千嘉、稳信等智能表计行业的终端客户。截至2021年底，XY1100 SoC出货量近1500万片。

芯翼科技：宁水案例

宁水集团在上海临港新片区安装了一批基于芯翼XY1100 的水表，在去年2-4月份数据上传率平均为99.41%。

4、移柯通信：移柯通信在NB-IOT领域从2017年初开始就投入大量的研发团队，从最早的高通方案9207开始的L600、L610、L700模组开始，根据不断变化的市场需求又一步步扩大产品系列，目前公司已形成四大芯片平台齐放局势，可为下游客户提供差异化的NB-IOT解决方案，移柯通信NB-IOT模组已广泛应用于智能表计等各种领域。

5、汇顶科技：提到汇顶科技，一直以来，大家想到的可能就是它的触控及指纹识技术在市场上非常领先。而汇顶科技自主研发的NB-IoT OpenCPU，在NB-IoT领域重新定义了OpenCPU，其GR8513 OpenCPU全新SoC架构采用AP&CP（应用和通信系统）创新双核架构，实现超低功耗的同时，确保整个系统运行和通信更稳定可靠。目前汇顶科技已携手知名行业伙伴成功落地基于该方案的智能水表案例，并正在向表计等更广泛的IoT行业应用全面推广。

6、智联安科技：北京智联安科技有限公司是一家专业从事蜂窝物联网通信芯片研发的IC设计公司。现阶段主要产品为5G NB-IoT芯片及4G LTE通信芯片。于2021年先后成功推出全球最小NB-IoT芯片MK8020及首颗面向“极致数传+”市场的LTE Cat.1bis芯片MK8110；2021年9月，智联安发布首颗5G低功耗高精度定位芯片MK8510，并将于今年9月正式商用。未来，智联安科技将计划拓展其表计市场，加大芯片在智能表计中的应用。

三、总结

伴随数字化脚步的跟进， 产业会经历一个“传统行业智能化，物理世界数字化”的过程。在这个过程中，物联网的技术应用，对终端智能化提出了很高的要求。无论是运营商、电网公司还是燃气公司，无论是纯熟玩家还是新手跨界，成长路上绝非一帆风顺，既然一盘大棋已经开局，无论黑白棋子谁先走谁后走，闯过一路上的围剿堵杀，甚至一代一代的努力，中国芯的新布局终会越来越清晰！

总之，虽然智能表计行业渗透率还比较低，但是受益于政策、市场、技术等利好因素，当前智能表计行业正迎来更新换代的转型升级期，且这一速度正在加速。目前智能表计的前沿研究仍在市场需求之前，未来发展存在更多创新机会。智慧城市的建设和政策的引导，不仅为NB-IoT、NFC等技术的发展提供了商业应用环境，同时也为表计行业的转型升级提供了视角背书和政策催化剂。未来，智能表计结合物联网推进，智能便捷、精准可靠、安全节能的产品将会涌向市场，并且加速替代传统表计。

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