IoT芯片产业发展工作指南

IoT芯片产业发展工作指南

以产出高效、产品安全、资源节约、环境友好为目标，创制生物农业新品种，开发动植物营养和绿色植保新产品，构建现代农业新体系，形成一批具有国际竞争力的生物育种企业，为加快农业发展方式转变提供新途径、新支撑。加快推进电动汽车系统集成技术创新与应用，重点开展整车安全性、可靠性研究和结构轻量化设计。提升关键零部件技术水平、配套能力与整车性能。加快电动汽车安全标准制定和应用。加速电动汽车智能化技术应用创新，发展智能自动驾驶汽车。开展电动汽车电力系统储能应用技术研发，实施分布式新能源与电动汽车联合应用示范，推动电动汽车与智能电网、新能源、储能、智能驾驶等融合发展。建设电动汽车联合创新平台和跨行业、跨领域的技术创新战略联盟，促进电动汽车重大关键技术协同创新。完善电动汽车生产准入政策，研究实施新能源汽车积分管理制度。到2020年，电动汽车力争具备商业化推广的市场竞争力。推动新能源产业发展加快发展先进核电、高效光电光热、大型风电、高效储能、分布式能源等，加速提升新能源产品经济性，加快构建适应新能源高比例发展的电力体制机制、新型电网和创新支撑体系，促进多能互补和协同优化，引领能源生产与消费革命。到2020年，核电、风电、太阳能、生物质能等占能源消费总量比重达到8%以上，产业产值规模超过1．5万亿元，打造世界领先的新能源产业。（一）推动核电安全高效发展采用国际最高安全标准，坚持合作创新，重点发展大型先进压水堆、高温气冷堆、快堆及后处理技术装备，提升关键零部件配套能力，加快示范工程建设。提升核废料回收利用和安全处置能力。整合行业资源，形成系统服务能力，推动核电加快走出去。到2020年，核电装机规模达到5800万千瓦，在建规模达到3000万千瓦，形成国际先进的集技术开发、设计、装备制造、运营服务于一体的核电全产业链发展能力。（二）促进风电优质高效开发利用大力发展智能电网技术，发展和挖掘系统调峰能力，大幅提升风电消纳能力。加快发展高塔长叶片、智能叶片、分散式和海上风电专用技术等，重点发展5兆瓦级以上风电机组、风电场智能化开发与运维、海上风电场施工、风热利用等领域关键技术与设备。建设风电技术测试与产业监测公共服务平台。到2020年，风电装机规模达到2．1亿千瓦以上，实现风电与煤电上网电价基本相当，风电装备技术创新能力达到国际先进水平。（三）推动太阳能多元化规模化发展突破先进晶硅电池及关键设备技术瓶颈，提升薄膜太阳能电池效率，加强钙钛矿、染料敏化、有机等新型高效低成本太阳能电池技术研发，大力发展太阳能集成应用技术，推动高效低成本太阳能利用新技术和新材料产业化，建设太阳能光电光热产品测试与产业监测公共服务平台，大幅提升创新发展能力。统筹电力市场和外输通道，有序推进西部光伏光热发电开发，加快中东部分布式光伏发展，推动多种形式的太阳能综合开发利用。加快实施光伏领跑者计划，形成光热发电站系统集成和配套能力，促进先进太阳能技术产品应用和发电成本快速下降，引领全球太阳能产业发展。到2020年，太阳能发电装机规模达到1．1亿千瓦以上，力争实现用户侧平价上网。其中，分布式光伏发电、光伏电站、光热发电装机规模分别达到6000万千瓦、4500万千瓦、500万千瓦。（四）积极推动多种形式的新能源综合利用突破风光互补、先进燃料电池、高效储能与海洋能发电等新能源电力技术瓶颈，加快发展生物质供气供热、生物质与燃煤耦合发电、地热能供热、空气能供热、生物液体燃料、海洋能供热制冷等，开展生物天然气多领域应用和区域示范，推进新能源多产品联产联供技术产业化。加速发展融合储能与微网应用的分布式能源，大力推动多能互补集成优化示范工程建设。建立健全新能源综合开发利用的技术创新、基础设施、运营模式及政策支撑体系。（五）大力发展互联网+智慧能源加快研发分布式能源、储能、智能微网等关键技术，构建智能化电力运行监测管理技术平台，建设以可再生能源为主体的源—网—荷—储—用协调发展、集成互补的能源互联网，发展能源生产大数据预测、调度与运维技术，建立能源生产运行的监测、管理和调度信息公共服务网络，促进能源产业链上下游信息对接和生产消费智能化。推动融合储能设施、物联网、智能用电设施等硬件及碳交易、互联网金融等衍生服务于一体的绿色能源网络发展，促进用户端智能化用能、能源共享经济和能源自由交易发展，培育基于智慧能源的新业务、新业态，建设新型能源消费生态与产业体系。（六）加快形成适应新能源高比例发展的制度环境围绕可再生能源比重大幅提高、弃风弃光率近零的目标，完善调度机制和运行管理方式，建立适应新能源电力大规模发展的电网运行管理体系。完善风电、太阳能、生物质能等新能源国家标准和清洁能源定价机制，建立新能源优先消纳机制。建立可再生能源发电补贴政策动态调整机制和配套管理体系。将分布式新能源纳入电力和供热规划以及国家新一轮配网改造计划，促进源—网—用协调发展，实现分布式新能源直供与无障碍入网。新兴产业发展目标产业规模持续壮大，成为经济社会发展的新动力。战略性新兴产业增加值占国内生产总值比重达到15%，形成新一代信息技术、高端制造、生物、绿色低碳、数字创意等5个产值规模10万亿元级的新支柱，并在更广领域形成大批跨界融合的新增长点，平均每年带动新增就业100万人以上。创新能力和竞争力明显提高，形成全球产业发展新高地。攻克一批关键核心技术，发明专利拥有量年均增速达到15%以上，建成一批重大产业技术创新平台，产业创新能力跻身世界前列，在若干重要领域形成先发优势，产品质量明显提升。节能环保、新能源、生物等领域新产品和新服务的可及性大幅提升。知识产权保护更加严格，激励创新的政策法规更加健全。产业结构进一步优化，形成产业新体系。发展一批原创能力强、具有国际影响力和品牌美誉度的行业排头兵企业，活力强劲、勇于开拓的中小企业持续涌现。中高端制造业、知识密集型服务业比重大幅提升，支撑产业迈向中高端水平。形成若干具有全球影响力的战略性新兴产业发展策源地和技术创新中心，打造百余个特色鲜明、创新能力强的新兴产业集群。到2030年，战略性新兴产业发展成为推动我国经济持续健康发展的主导力量，我国成为世界战略性新兴产业重要的制造中心和创新中心，形成一批具有全球影响力和主导地位的创新型领军企业。集成电路行业整体概况（一）集成电路产业链集成电路行业作为全球信息化时代进程中的重要驱动力，由于其涉及微电子技术、光电子技术、通讯技术、半导体制造等多项专业领域，具有较高的行业壁垒，已逐步成为衡量一个国家或地区整体经济实力和国际竞争力的重要因素。集成电路行业目前已形成成熟完备的产业链条，从上游至下游包括集成电路设计行业、制造行业和封装测试行业，产业格局紧密协作、分工明确。集成电路设计处于行业上游，通过芯片的研发及设计为客户提供芯片解决方案以满足其特定需求。集成电路制造业整体处于产业链中下游，主要为上游集成电路设计企业的设计方案提供制造服务。下游封装测试行业主要对量产芯片进行封装、系统性测试以满足各项出厂指标。（二）全球集成电路行业发展概况近年来，人工智能、云计算、物联网等新兴领域在全球进入快速发展阶段，提升了高端集成电路、射频器件、功率器件等产品的需求，同时也驱动了专用SoC芯片、驱动传感器技术的创新，集成电路已经广泛应用于通讯、计算机、消费电子、医疗等多个领域。2020年由于疫情防控政策衍生出居家办公、线上社交、线上消费等行为习惯，大幅刺激了消费电子的需求，部分领域例如智能手机、电动汽车行业甚至出现芯片供不应求的情况。根据WSTS（世界半导体业贸易统计协会）数据统计，2021年全球半导体市场销售额强势增长到5，560亿美元，同比增长约26%。美国企业仍为全球市场供给端主导者，根据ICInsights报告统计，美国半导体企业2021年全球整体市场占有率达到54%，美国在IDM、Fabless企业和整体市场都处于绝对主导地位，市占率均超过45%。2021年中国大陆半导体企业仅占全球IC市场份额的4%，发展中国大陆半导体产业任重道远。（三）中国集成电路行业发展概况我国集成电路产业结构目前整体处在均衡发展的状态，从最初以中低端封装测试为产业支柱，逐步拓展到以设计、制造、封装测试为3大核心的完整产业链，结构持续优化，产业趋于均衡。根据中国半导体行业协会统计，2021年我国集成电路产业销售额为10，458．3亿元，同比增长18．2%，同时也实现了行业销售额和增速的双增长。其中，设计业销售额比重仍然最高，其销售额为4，519亿元，同比增长19．6%；制造业和封装测试业的销售额分别为3，176．3亿元和2，763亿元，同比增长比率分别为24．1%和10．1%。随着我国经济的快速发展和人民生活水平的日益提高，国内市场对集成电路产品的需求与日俱增，如新能源汽车、电子消费品、工业设备等领域的快速发展为集成电路产品开辟了更多的应用场景。由于我国集成电路行业起步较晚，目前仍需要依靠大量进口来满足市场需求，尤其是高端芯片领域长期由高通、英特尔等巨头所垄断。根据中国半导体行业协会数据统计，2021年我国集成电路产品进口额为4，325．5亿美元，同比增长23．6%，国内巨大的市场体量带动了高端芯片进口的旺盛需求。集成电路行业壁垒（一）集成电路行业人才壁垒芯片设计行业是人才密集型行业，高端技术人才的聚集与储备是企业得以快速发展的核心。无线物联网芯片的设计研发需要射频电路设计、模拟电路设计、通信应用算法、数字信号处理、国际国内行业标准分析、协议栈软件开发、应用软件开发等多学科集成电路以及软件专业人才，随着行业的高速发展，行业中的专业人才已越来越供不应求，且较多集中在少数已处在行业领先地位的企业，因而对于新的行业进入者产生壁垒。（二）集成电路行业软件开发壁垒物联网特点为应用尤其是创新型的应用繁多，同时底层物联网无线通信协议多种多样，蓝牙、ZigBee、Thread、2．4G私有协议等物联网协议以及多种组合的多模协议分别占据了不同的细分市场。丰富的无线通信协议为物联网行业带来活力，但每一特定物联网无线通信协议均需要匹配的软件协议栈，多模产品更需要处理多种协议栈的兼容和调度，能否降低客户使用开发难度、提高芯片产品在应用方案中的兼容性和适配性成为各家无线物联网芯片设计企业需要面对的困难。在软件协议栈基础上，无线物联网芯片设计企业还需要提供给用户功能齐备的应用软件开发工具包（SDK）。SDK需要适用于各种复杂的物联网应用场景，从而提升芯片的适用领域。不论是开发成熟稳定的无线通信协议栈，还是功能齐备的软件开发工具包（SDK），还是针对各种垂直应用的参考代码，均需要芯片设计企业在芯片研发基础上进行大量的软件开发工作。大量的软件开发要求是无线物联网芯片设计企业与其他芯片设计企业的不同点，也给新进入者构成了一定的软件研发壁垒。（三）集成电路行业客户资源壁垒芯片作为整个电子器件的核心，其可靠性和稳定性对电子产品而言意义重大。因此，下游终端客户对上游芯片供应商的选择极为谨慎。客户在实现产品量产时，势必将对市场上的芯片供应商进行严格的筛选与评测，从中选择符合自己产品要求的芯片供应商。一旦所生产产品选择芯片量产后，通常不会再进行更换，因此芯片本身具有一定的排他性，设计企业核心芯片在获得客户认可后整体销售情况将趋于稳定，从而对后进者形成壁垒。（四）集成电路行业产业整合壁垒对于Fabless模式集成电路设计企业，其运营需要与晶圆厂、封测厂、经销商等建立稳定紧密的合作关系，需要经过长时间的协作、磨合，才能确保产能和质量符合要求。此外，面对下游客户，为确保产品能顺利推向市场，需要借助优质经销商更专业有效地完成市场的开拓、客户维护等产品销售方面的重要工作，使得设计企业能够将更多的人力、资金投入到产品的研发当中。晶圆厂、封测厂对芯片研发企业的资金实力、品牌实力、采购数量等均有一定的门槛。无线音频传输芯片行业技术水平特点及行业发展概况（一）无线音频传输芯片技术水平特点得益于无线传输技术的不断迭代更新，无线音频传输芯片大幅改善了人们体验音频的方式。无线音频传输SoC芯片包含完整的硬件电路和配套的嵌入式软件，需要在芯片设计的同时开发对应的应用方案，将复杂的硬件电路和软件系统有效融合以实现产品功能。由于涵盖了射频、基带、音频、MCU、软件等多个技术领域，整体设计难度较高，对研发人员的综合技术水平提出了更高的要求。蓝牙技术凭借其传输稳定性、应用拓展性、低功耗等优势，已成为无线音频传输芯片领域的主流解决方案。在2021年之前，基于蓝牙技术的无线音频主要使用传统蓝牙技术（BluetoothClassic），包含底层的基础速率/增强速率（BR/EDR）为1Mbps~3Mbps，用于语音通话的增强同步传输（eSCO）信道，上层的A2DP、HFP等协议，以及SBC音频编解码等技术。传统蓝牙音频技术广泛应用于智能音箱，无线头戴式/颈挂式耳机。以苹果为代表的厂商从2016开始通过将传统蓝牙技术和一些私有技术相结合，用于支持真无线TWS耳机，带来了蓝牙音频应用的爆发式增长。为了进一步提升无线音频的性能和用户体验，支持更丰富的音频应用场景，2020年初，国际蓝牙技术联盟（SIG）正式推出蓝牙V5．2版本，新版本添加了功率控制、可连接同步传输信道（CIS）、广播同步传输信道（BIS）等技术。新蓝牙音频标准基于低功耗蓝牙技术进一步优化了蓝牙音频在音质、流量传输稳定性和功耗方面的综合表现。基于V5．2版本技术平台，国际蓝牙技术联盟将进一步推出新一代蓝牙低功耗音频系列标准（LEAudio）。此系列标准包含LC3编解码器、多重串流音频技术；新增了助听器、广播应用；解决了蓝牙无线耳机双耳直连的标准问题和兼容性问题，实现双耳的同步传输，提升了音质效果，降低耳机的功耗和左右耳延时，保障了耳机音频传输的稳定性；并且能够使一个音频源同时无线连接多个音频接收设备，进一步丰富了下游音频设备的应用场景。LEAudio标准进一步改善了用户体验，巩固了蓝牙在无线音频传输领域的市场地位。（二）无线音频传输芯片行业发展概况根据国际蓝牙技术联盟统计，全球蓝牙音频传输设备出货量目前已经从2017年的9．2亿个持续增长至2021年的13亿个。2026年蓝牙音频传输设备年出货量相比2021年预计将增长38．46%，年复合增长率达7%。凭借蓝牙音频的下游应用，如TWS（TrueWirelessStereo，即真无线立体声）耳机、智能蓝牙音箱、蓝牙助听设备等市场的不断扩张，尤其是TWS耳机爆发式的需求增长，蓝牙音频芯片的市场需求也不断上涨。蓝牙音频芯片主要应用于蓝牙耳机，蓝牙音箱，TWS真无线耳机等智能音频设备领域。TWS耳机是近年来蓝牙音频市场中最主要的增长驱动力。中高端TWS耳机左右两只耳机均嵌入了智能音频芯片，在实现左右独立运行的基础上，还具备语音控制、语义识别、主动降噪、运动健康监测、设备互联等功能，耳机的功能和性能均得到显著提升。根据Counterpoint机构统计，2021年TWS耳机出货量达到约3亿部，较2016年TWS耳机诞生之初不足1，000万部的出货量相比，同比增长24%。随着TWS蓝牙耳机在功能和性能上的持续升级，其产品优势和竞争力将逐步增强，预计未来传统有线耳机的市场份额将被逐步替代。近年来在智能物联网市场快速爆发的背景下，蓝牙音频芯片的应用场景变得愈加丰富，如智能可穿戴设备、智能家居产品等。越来越多的电子设备开始嵌入蓝牙音频芯片用于增强其语音交互能力。智能家居场景中的照明、门锁、空调、冰箱等终端设备正逐步通过语音交互趋于智能化。应用市场的蓬勃发展直接推动蓝牙音频芯片需求更快速的增长。集成电路设计行业概况（一）全球集成电路设计行业发展概况集成电路设计行业处于集成电路产业链上游，属于技术密集型产业，对技术研发实力要求极高，具有细分门类众多、技术门槛高、产品附加值高等特点。伴随着物联网、人工智能、5G通讯、云服务等新兴领域的兴起，集成电路设计行业将继续稳固其在基础设施层面的核心地位，为新技术、新业态的实现推广提供有力保障。从行业规模角度来看，全球集成电路设计行业销售额在2011年至2020年间呈总体上升态势。其中，2020年销售金额为1，279亿美元，同比2019年增长4．32%。就区域分布而言，目前全球集成电路设计行业较为集中。以高通、博通、英伟达等为代表的美国厂商由于在芯片设计领域起步较早，凭借长期的资本和技术积累在全球半导体设计市场占据了主导地位。2021年前十大设计厂商中美国独占6席，整体收入呈增长趋势，市场份额居首。根据ICInsights数据统计，2021年美国集成电路设计企业市场占有率达68%，大幅领先于其他国家和地区，2022年预计其将继续保持市场竞争优势。2022年全球经济虽然受到新冠疫情冲击，但消费电子、新能源汽车等领域对芯片继续维持旺盛需求，市场份额继续向头部芯片设计企业集中。（二）中国集成电路设计行业发展概况我国集成电路设计产业虽然起步较晚，但凭借巨大的市场需求和产业政策的积极引导，目前已成为全球集成电路行业市场增长的主要驱动力。根据中国半导体行业协会数据统计，2021年我国集成电路设计行业销售额为4，519亿元，同比增长19．60%，高于全球平均增长水平。同时，我国集成电路设计企业也呈现规模化增长，根据中国半导体行业协会数据统计，2021年中国集成电路设计企业合计2，810家，其中413家企业预计2021年度销售额超过1亿元；规模过亿元的企业销售总额达到3，288亿元，约占全行销售规模的71．70%。我国集成电路设计产业的销售规模呈不断扩大态势，但在高端芯片设计领域与国际巨头相比仍有一定差距，在国际上处在第一梯队的芯片设计企业占有率较低。然而随着我国集成电路企业在中高端芯片设计领域的不断深耕，预计在物联网、人工智能、5G通讯等新兴领域将逐步形成的趋势。提升生物医学工程发展水平深化生物医学工程技术与信息技术融合发展，加快行业规制改革，积极开发新型医疗器械，构建移动医疗、远程医疗等诊疗新模式，促进智慧医疗产业发展，推广应用高性能医疗器械，推进适应生命科学新技术发展的新仪器和试剂研发，提升我国生物医学工程产业整体竞争力。（一）发展智能化移动化新型医疗设备开发智能医疗设备及其软件和配套试剂、全方位远程医疗服务平台和终端设备，发展移动医疗服务，制定相关数据标准，促进互联互通，初步建立信息技术与生物技术深度融合的现代智能医疗服务体系。（二）开发高性能医疗设备与核心部件发展高品质医学影像设备、先进放射治疗设备、高通量低成本基因测序仪、基因编辑设备、康复类医疗器械等医学装备，大幅提升医疗设备稳定性、可靠性。利用增材制造等新技术，加快组织器官修复和替代材料及植介入医疗器械产品创新和产业化。加速发展体外诊断仪器、设备、试剂等新产品，推动高特异性分子诊断、生物芯片等新技术发展，支撑肿瘤、遗传疾病及罕见病等体外快速准确诊断筛查。大力发展基础软件和高端