物聯(lián)網(wǎng)模組的新玩家要發(fā)展壯大有多難

1、目錄 HYPERLINK l _TOC_250007 做一個物聯(lián)網(wǎng)模組有多難？ 1 HYPERLINK l _TOC_250006 研發(fā)壁壘：硬件測試+軟件迭代 1 HYPERLINK l _TOC_250005 硬件測試：性能測試環(huán)節(jié)眾多，標準不一流程復雜 1 HYPERLINK l _TOC_250004 軟件迭代：AT 指令種類豐富，迭代量大耗時長 4 HYPERLINK l _TOC_250003 銷售壁壘：渠道經(jīng)銷+客戶測試 5 HYPERLINK l _TOC_250002 銷售方式：渠道經(jīng)銷成主力，獲客成本居高不下 5 HYPERLINK l _TOC_250001 客戶維護：售

2、后一條龍服務，測試 MCU+模塊仍為主流 6風險因素 8投資建議 8 HYPERLINK l _TOC_250000 投資策略 8插圖目錄圖 1：通信模組生命周期 1圖 2：NB-IOT 模組功耗測試示意圖 3圖 3：Luat 4G LTE 模塊 AT 命令集 4圖 4：Luat GPRS 模塊 AT 命令集 4圖 5：有方客戶維護 9 道程序 6圖 6：普通通信模組模式 7圖 7：OpenCPU 模式 7表格目錄表 1：物聯(lián)網(wǎng)模組高低溫測試介紹 2表 2：抗靜電 ESD 測試介紹 2表 3：功耗測試內(nèi)容 2表 4：射頻測試內(nèi)容介紹 3表 5：各模組商產(chǎn)品性能指標 3表 6：主要模組廠家直銷和

3、分銷營收占比 5表 7：移遠經(jīng)銷商庫存情況 5 做一個物聯(lián)網(wǎng)模組有多難？預計未來物聯(lián)網(wǎng)將成為超萬億規(guī)模的巨大市場，而物聯(lián)網(wǎng)蜂窩通信模組行業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)中率先形成完整產(chǎn)業(yè)鏈和內(nèi)在驅動力的應用市場，增長空間同樣廣闊。但物聯(lián)網(wǎng)模組行業(yè)所面臨的業(yè)務周期長、研發(fā)測試環(huán)節(jié)復雜、客戶維護成本高等問題讓中小企業(yè)進軍模組市場存在難度。模組公司產(chǎn)品進入市場主要經(jīng)歷研發(fā)測試和進入客戶供應體系兩大環(huán)節(jié)，研發(fā)測試至少需要 1 年以上才能大批量供貨，進入客戶供應體系的時間周期一般為 1-12 個月，所以一個模組完成從研發(fā)到售后的閉環(huán)至少需要一年半到兩年，模組商在產(chǎn)品的開發(fā)測試、進入下游客戶的供應體系以及后續(xù)維護客戶的過程中需

4、要投入較大的資金和時間成本。整個模組市場主要存在研發(fā)和銷售兩大壁壘。圖 1：通信模組生命周期資料來源：合宙 Luat， 研發(fā)壁壘：硬件測試+軟件迭代在模組的整個研發(fā)過程中，硬件性能部分的研發(fā)和測試大概占據(jù)模塊研發(fā) 10%的工作量，更多的研發(fā)任務在于軟件，通過代碼實現(xiàn)數(shù)百條 AT 指令占據(jù) 20%，剩下 70%的工作量在于大量的測試和軟件迭代更新，以達到前代模塊的指令實現(xiàn)百分百兼容。硬件測試：性能測試環(huán)節(jié)眾多，標準不一流程復雜在模組硬件研發(fā)過程中，除了根據(jù)不同類型的模塊設計不同類型的封裝外，還需要做諸如高低溫、抗靜電能力、抗浪涌能力、射頻接收靈敏度、射頻功率指標等一系列的性能測試，同時由于物聯(lián)網(wǎng)

5、為新興行業(yè)，許多測試標準尚未統(tǒng)一，使得模組商需要花費更多時間和精力進行探索。高低溫測試：用來確定產(chǎn)品分別在高溫和低溫氣候環(huán)境條件下儲存、運輸、使用的適應性，試驗的嚴苛程度取決于高溫的溫度和曝露持續(xù)時間。無線模組的測試溫度一般在低溫-40和高溫 85之間進行，不同模組的測試標準和流程存在差異，此處以 SV6500-433模組的測試方法進行闡釋（表 1）。表 1：物聯(lián)網(wǎng)模組高低溫測試介紹項目內(nèi)容測試 SV6500-433 無線模塊產(chǎn)品在不同的工業(yè)環(huán)境溫度中工作頻率是否是否符合標測試目的測試儀器測試方法合格產(chǎn)品判斷標準準，通訊功能是否正常Agilent 8594E 頻譜儀、Agilent 8594E

6、 頻譜儀、可程式恒溫恒濕試驗箱、帶有串口的標準 DEMO 板，每隔固定時間收發(fā)一次 433mhz、868MHz 天線將產(chǎn)品與標準 DEMO 板連接，上電后放入恒溫箱，設置恒溫箱溫度-40，待溫度穩(wěn)定后，用頻譜儀監(jiān)測產(chǎn)品的實際工作頻率，并記錄。取相同的 DEMO 板，設置 DEMO 板與恒溫箱內(nèi)的產(chǎn)品模塊相同的頻率，接上天 線，并隔固定時間給恒溫箱內(nèi)產(chǎn)品發(fā)送數(shù)據(jù)，產(chǎn)品藍燈亮且標準 DEMO 板上藍燈亮則產(chǎn)品能正常收發(fā)數(shù)據(jù)，記錄通訊功能正常；反之記錄通訊功能異常。更改恒溫箱溫度，依次設置為-40、-20、25、60、85，重復第一步。頻段設置為 433MHz 或者 470MHz 的產(chǎn)品，在各個溫度

7、環(huán)境下實際測量的工作頻率與設置頻率的誤差均不超過5KHz，且通訊功能正常，則產(chǎn)品合格。頻段設置為 868MHz 的產(chǎn)品，要求誤差不超過9KHz;頻段設置為 915MHz 的產(chǎn)品，要求誤差不超過10KHz.資料來源：思為無限， 抗靜電 ESD 測試：靜電放電是普遍存在的自然現(xiàn)象，是一種危害度極高的電磁能量，目前還沒有針對無線模塊的抗靜電 ESD 測試的國家或行業(yè)標準。表 2 為大唐移動針對無線模塊的 ESD 測試標準。表 2：抗靜電 ESD 測試介紹項目內(nèi)容前期準備待測模塊在 ESD 試驗前要通過 RF 測試和功能測試放電點選擇SIM 卡，RF 測試口測試方法直接接觸放電和直接空氣放電測試等級4

8、K 接觸放電和8K 空氣放電測試次數(shù)每次接觸放電和空氣放電各十次資料來源：大唐移動， 功耗測試：無線模組的功耗測試主要在測試電流，且為電流中的動態(tài)電流，表 3 表示了功耗測試的主要內(nèi)容。表 3：功耗測試內(nèi)容項目內(nèi)容模塊連網(wǎng)峰值電流測試；IDLE 態(tài)平均電流測試；PSM 平均電流測試；一次完整發(fā)包業(yè)務平均測試內(nèi)容測試方法電流測試1、被測模塊上電，開始記錄電流波形，開始測試；2、測試模塊成功附著網(wǎng)絡；3、模塊不收發(fā)數(shù)據(jù)，進入 IDLE 態(tài)，并等待 T3324 超時，進入 PSM 模式；4、發(fā)送上行數(shù)據(jù)，模塊從 PSM 低功耗模式喚醒，之后進入 IDLE 態(tài)，無數(shù)據(jù)交接，最終再次項目內(nèi)容進入 PSM

9、 休眠模式5、從所記錄的電流波形中，截取各模式的峰值電流平均電流，進一步可以算出各模式的功耗。資料來源：全球物聯(lián)網(wǎng)觀察， 圖 2：NB-IOT 模組功耗測試示意圖資料來源：全球物聯(lián)網(wǎng)觀察射頻測試：射頻性能測試包括兩部分：發(fā)射機的性能測試和接收機的性能測試，其中發(fā)射機要求的技術指標包括相位誤差和頻率誤差、發(fā)射機輸出功率、突發(fā)脈沖定時和突發(fā)脈沖的功率/時間包絡；接收機要求的技術指標是參考靈敏度（靜態(tài)和多徑衰落）。表 4：射頻測試內(nèi)容介紹項目內(nèi)容發(fā)射機的相位誤差和頻率誤差實際測量的頻率表、相位與理論期望的頻率、相位之差發(fā)射機的性能測試發(fā)射機輸出功率在一個突發(fā)脈沖的有用信息比特時間上，傳遞到外接天線或

10、 MS內(nèi)部天線輻射的功率平均值突發(fā)脈沖定時MS 接受和發(fā)送之間的時間間隔接收機的性能測試接收機靈敏度在達到規(guī)定的 BER 或 FER 的條件下 MS 接收機的輸入電平資料來源：RFID 世界， 由于產(chǎn)品制式、下游應用場景需求的差異，不同模組的性能測試要求會存在一定程度的差異，但總體上各品牌、各產(chǎn)品制式的模組性能基本相同。表 5 為移遠、廣和通和有方的模組總體性能對比，可以看出在高低溫、抗靜電 ESD 等性質(zhì)指標上，各公司的表現(xiàn)基本相同。表 5：各模組商產(chǎn)品性能指標 公司產(chǎn)品性能指標-40 至+85的超寬溫度范圍、8KV/15KV 的 ESD 抗干擾性能、3db 以上的輻射雜散余廣和通量、88

11、小時*7cycle 的老化壽命試驗、設計生產(chǎn)過程 CPK 大于 1.33 的質(zhì)量管控體系等移遠通信主要產(chǎn)品適用于-40 至+85的工業(yè)溫度，符合 8KV/15KV 的 ESD 抗干擾性能，并通過公司產(chǎn)品性能指標1000 小時以上的老化壽命實驗驗證，可以適應物聯(lián)網(wǎng)的各種惡劣的工作環(huán)境主要產(chǎn)品適用于-40 至+85的工業(yè)溫度，按照 10KV/18KV 的標準進行內(nèi)部測試，符合8KV/15KV 的 ESD 抗干擾性能，并通過 1000 小時以上 85%濕度、85高溫環(huán)境下的老有方科技化測試以及長達 30 天的數(shù)據(jù)收發(fā)穩(wěn)定性測試，在惡劣運行環(huán)境下具有極強的抗干擾能力資料來源：各公司招股說明書， 軟件迭

12、代：AT 指令種類豐富，迭代量大耗時長由于模塊的應用環(huán)境分散，所以需要一套標準的軟件接口 AT 指令。外部的設備可以用一種統(tǒng)一的方式通過 AT 指令和通信模塊進行數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)信息的傳遞和獲取，在應用中，控制器通過串口發(fā)送 AT 命令來控制物聯(lián)網(wǎng)模組。AT 指令包括了語音呼叫、短信、數(shù)據(jù)傳輸、各種狀態(tài)和參數(shù)查詢，每一種命令下面又包含了多種通信的承載方式，所以任何一個完善的通信模塊，都需要支持幾百個 AT 指令，而每一個 AT 指令都需要大量的代碼支撐，要把幾百條 AT 指令全部實現(xiàn)出來，一般需要花費大半年到近一年的時間。圖 3：Luat 4G LTE 模塊 AT 命令集資料來源：合宙 Luat

13、， 圖 4：Luat GPRS 模塊 AT 命令集資料來源：合宙 Luat， 銷售壁壘：渠道經(jīng)銷+客戶測試在模組經(jīng)歷一系列的研發(fā)測試實現(xiàn)量產(chǎn)后，還會經(jīng)歷高成本的渠道商獲客和漫長的客戶研發(fā)測試周期。銷售方式：渠道經(jīng)銷成主力，獲客成本居高不下物聯(lián)網(wǎng)下游行業(yè)呈碎片化分散，模組商很難直接對下游大量的物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)實現(xiàn)精準的產(chǎn)品觸達，海量的代理商和貿(mào)易商成為模組產(chǎn)品分銷中的關鍵一環(huán)。表 6 是模組龍頭公司營收中的直銷和經(jīng)銷占比，可以看出除有方和廣和通外，芯訊通和移遠這兩個出貨量最大的模組公司的銷售方式以經(jīng)銷為主，直銷為輔，其中芯訊通 2017 年度的經(jīng)銷占比高達 84.15%。中小模組企業(yè)由于產(chǎn)品類型和用戶

14、數(shù)量有限，更需要經(jīng)銷商助力其銷售。小廠商由于出貨量不夠大，很難滿足渠道的利潤要求，這使得其市場拓展帶來挑戰(zhàn)。項目直銷經(jīng)銷直銷經(jīng)銷直銷經(jīng)銷廣和通-77.27%22.73%芯訊通-15.85%84.15%22.88%77.12%有方科技-91.42%8.58%92.74%7.26%移遠通信42.04%57.96%43.96%56.31%34.40%65.60%表 6：主要模組廠家直銷和分銷營收占比2018 年度2017 年度2016 年度資料來源：相關公司招股說明書， 此外，模組商在向下游出貨過程中還存在供應鏈的庫存風險，這也進一步增加了模組商的成本。模組商與經(jīng)銷商的結算政策一般為款到發(fā)貨，經(jīng)銷商

15、一般在取得其下游客戶的采購訂單后向模組商進行采購，一般情況下經(jīng)銷商不進行備貨。模組商向經(jīng)銷商銷售的貨物，一般直接運輸至經(jīng)銷商的下游客戶，或者在經(jīng)銷商處短暫停留，然后運輸至經(jīng)銷商下游客戶，這樣存貨風險基本全部轉移到模組商，例如移遠的主要經(jīng)銷商存貨數(shù)量/采購數(shù)量基本在 5%以下（表 7）。由于客戶太分散且缺乏精密的出貨計劃，一般客戶在接到訂單就會立馬提貨生產(chǎn)，所以模塊廠家需要自己做庫存，以便客戶隨時提貨，這對模組公司的庫存管理能力和供應鏈運營能力要求極高。表 7：移遠經(jīng)銷商庫存情況（單位：片）經(jīng)銷商2018 年2017 年2016 年采購數(shù)量存貨數(shù)量占比采購數(shù)量存貨數(shù)量占比采購數(shù)量存貨數(shù)量（年末）

16、（年末）（年末）時訊捷通訊有限公司2,422,80115,0000.62%2,461,27312,1870.50%1,364,3322,6560.19%深圳市海運通科技有1,633,95845,4552.78%2,211,48791,5014.14%1,049,31341,2983.94%福州瑞萊恩電子科技349,0326680.19%599,19024,8554.15%190,18721,10511.10%占比及關聯(lián)方限公司有限公司及其關聯(lián)方資料來源：移遠通信招股說明書， 客戶維護：售后一條龍服務，測試 MCU+模塊仍為主流模組廠商產(chǎn)品銷售的結束僅僅意味著售后一條龍服務的開始。在客戶開發(fā)產(chǎn)品

17、過程中，模組商需要根據(jù)客戶需求幫助其進行產(chǎn)品設計和測試，縮短客戶終端產(chǎn)品研發(fā)時間；客戶產(chǎn)品量產(chǎn)以后，需要為客戶提供安裝和測試指南以及解決后續(xù)產(chǎn)品使用的各種技術問題。此外，模組公司還需要定期組織代理商培訓、線上研討會、技術論壇等活動，為客戶提供全方位的技術指導。以有方為例，下游廠商向公司采購無線通信模組及配套輔料作為原材料生產(chǎn)只能電能表及用電信息采集設備，并最終以整機產(chǎn)品銷售給國家電網(wǎng)，有方參與的顧客測試及維護工作的程序多達 9 道（圖 5）。圖 5：有方客戶維護 9 道程序資料來源：有方科技招股說明書， 幫助客戶研發(fā)測試是一個流程復雜、耗時極長的過程，在 CPU+模組的架構中，需要客戶 CPU

18、 跑自己的軟件，通過 AT 指令來訪問模塊，由于 AT 指令是個異步的通信方式，要把這個架構做穩(wěn)定，至少需要有一個有限狀態(tài)機，耗時一般需要兩個月。近年來 OpenCPU 在無線通信模組上得到了應用，它是一種以模塊作為主處理器的應用方式，可以精簡硬件結構，簡化開發(fā)流程，有效降低成本。 圖 6 為普通應用模式，通常用戶應用程序運行在外加 MCU 上，使用串口發(fā)送 AT 指令及反饋實現(xiàn)與模組的交互；圖 7為 OpenCPU 模式， 用戶程序可把模組當做 MCU ， 入口函數(shù)由 main 變成 opencpu_task_main（名稱根據(jù)具體模組而定）即可，通過函數(shù)調(diào)用實現(xiàn)與模組的交互。兩者最主要的區(qū)

19、別是 OpenCPU 模式下不需要外加 MCU，由此帶來的好處有：1）快捷開發(fā)嵌入式應用，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期；2）無需外部處理器，存儲器及離散和相關的設計費用；3）減小終端產(chǎn)品的實際尺寸；4）降低產(chǎn)品功耗；5）遠程空中無線升級；6）防拷貝技術增強產(chǎn)品的安全性；7）改善產(chǎn)品的市場性價比，提升產(chǎn)品競爭力。圖 6：普通通信模組模式資料來源：中移物聯(lián)， 圖 7：OpenCPU 模式資料來源：中移物聯(lián)， 但在無線模組的使用場景中，AT 指令仍然扮演了相當主流的角色。盡管各個模塊廠家都推出了 OpenCPU 的單模塊應用的軟件架構，但是單模塊的應用比例仍然不高，大多數(shù)研發(fā)物聯(lián)網(wǎng)設備的用戶，仍然是在用 MCU 發(fā)送 AT 指令給模塊的方式來進行通信。原因一是開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)設備的軟件工程師大多數(shù)都有自己熟悉的 MCU， 這些 MCU 大多是 ARM 架構，開發(fā)工具和編程習慣多年來得到了比較穩(wěn)固的延續(xù)；原因二是由于模塊的軟件架構涉及復雜的無線通信環(huán)境，讓 MCU 工程師先熟悉模塊的軟件架構再開發(fā)應用會花費很多的時間和精力，工程師寧愿把產(chǎn)品做到盡快量產(chǎn)出貨，更具性價比；原因三是模塊價格相對 MCU 很高，所以把主控權放在 MCU， 模塊的選擇就會比較靈活，工程師往往選擇性價比高的模塊，由于都支持 AT 指令，切換起來比較容易。由于物聯(lián)網(wǎng)設備大多數(shù)為無人