SOC和ASIC有啥区别(帮忙具体解释下)

SOC和ASIC有啥区别(帮忙具体解释下),第1张

1、SOC是系统级芯片,ASIC是特殊应用集成电路。

SoC也有称片上系统,ASIC即专用集成电路,意指它是一个产品,是一个有专用目标的集成电路,而ASIC是指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。

其中包含完整系统并有嵌入软件的全部内容。同时它又是一种技术,用以实现从确定系统功能开始,到软/硬件划分,并完成设计的整个过程。

它们的共性是都具有用户现场可编程特性,都支持边界扫描技术,但两者在集成度、速度以及编程方式上具有各自的特点。

2、核心技术不同

系统功能集成是SoC的核心技术,在传统的应用电子系统设计中,需要根据设计要求的功能模块对整个系统进行综合,即根据设计要求的功能,寻找相应的集成电路。

再根据设计要求的技术指标设计所选电路的连接形式和参数。这种设计的结果是一个以功能集成电路为基础,器件分布式的应用电子系统结构。

设计结果能否满足设计要求不仅取决于电路芯片的技术参数,而且与整个系统PCB版图的电磁兼容特性有关。

同时,对于需要实现数字化的系统,往往还需要有单片机等参与,所以还必须考虑分布式系统对电路固件特性的影响。很明显,传统应用电子系统的实现采用的是分布功能综合技术。

SoC设计的关键技术主要包括总线架构技术、IP核可复用技术、软硬件协同设计技术、SoC验证技术、可测性设计技术、低功耗设计技术、超深亚微米电路实现技术等。

ASIC的便利性和良好的可靠性,逐渐越来越多的应用于安全相关产品的设计开发,如智能的安全变送器、安全总线接口设备或安全控制器。

然而,由于不同于传统的模拟电路或一般IC,如何评价ASIC的功能安全性,包括当ASIC集成到产品开发时,如何评价产品的功能安全性,逐渐成为了一个新的问题和热点。

3、设计走向不一样

对于SoC来说,从SoC的核心技术可以看出,使用SoC技术设计应用电子系统的基本设计思想就是实现全系统的固件集成。

固件基础的突发优点就是系统能更接近理想系统,更容易实现设计要求。

ASIC分为全定制和半定制。全定制设计需要设计者完成所有电路的设计,因此需要大量人力物力,灵活性好但开发效率低下。

如果设计较为理想,全定制能够比半定制的ASIC芯片运行速度更快。半定制使用库里的标准逻辑单元(Standard Cell),设计时可以从标准逻辑单元库中选择SSI(门电路)、MSI(如加法器、比较器等)。

数据通路(如ALU、存储器、总线等)、存储器甚至系统级模块(如乘法器、微控制器等)和IP核,这些逻辑单元已经布局完毕。

而且设计得较为可靠,设计者可以较方便地完成系统设计。 现代ASIC常包含整个32-bit处理器,类似ROM、RAM、EEPROM、Flash的存储单元和其他模块 这样的ASIC常被称为SoC(片上系统)。

儿童智能穿戴物联卡安全的,但是儿童智能手表物联网卡安全与否主要取决于购卡渠道是否正规、物联网卡 *** 作规则是否正确。物联网卡作为儿童智能手表连接网络与通讯的重要工具,它的售卖与管理都是通过物联网卡代理来进行的,不直接面向运营商合作,因此物联网卡代理是否正规、物联网卡购卡渠道是否可靠直接会影响儿童智能手表的安全性与稳定性,大家在购买时需格外注意。

“我认为我们已经度过了最糟糕的时期,”丰田 汽车 全球采购经理Kazunari Kumakura近日公开表态,我们看到了复苏的迹象,并预计产量将从12月开始恢复。

过去一年时间,因疫情和全球 汽车 芯片短缺给 汽车 行业带来的巨大冲击,造成车企阶段性减产以及零部件供应商业绩低于预期的状态,或许很快就会得到缓解。

国际评级机构预测,随着新的芯片产能开始投产,全球芯片供应将从2022年年中开始全面改善。然而,在2023年中期之前,一定程度上仍然会出现结构性短缺。

按照高工智能 汽车 研究院监测数据显示,以国内市场为例,从今年3月开始,新车上险量连续数月小幅滑坡,但从9月数据(16585万辆,环比增长728%)来看,下滑态势有止步的迹象。

不过,从目前情况来看,不同主机厂的芯片短缺情况会在接下来的四季度出现分化。 部分类似丰田(主要Tier1电装参股瑞萨)这样的厂商,可能会优先得到供应保障,而依赖第三方Tier1的车企,则需要被排队“分配”。

日本主要的 汽车 芯片制造商瑞萨电子上周三宣布,计划到2023年将 汽车 用芯片(尤其是高端MCU)和相关电子产品的关键部件供应能力提高50%以上。

“我们一直在增加市场供应,但需求也一直强劲。”瑞萨高级副总裁Takeshi Kataoka表示 ,公司还将把目前缺货严重的低端MCU产品产能提高约70%,主要是通过扩大内部工厂的产能。同时,高端MCU则将借助外部第三方芯片代工厂。

不过,按照瑞萨电子的评估,“至少要到2022年,才能解决需求供给失衡问题。至于具体时间是2022年下半年,还是2023年初,现在还无法做出准确的判断。”

英飞凌是另一家全球 汽车 半导体的重要供应商,尤其是大众集团这个大客户,后者去年开始上市的ID系列纯电动车中,英飞凌提供了超过50颗不同应用的芯片。

该公司负责人披露,目前一辆普通燃油车大概有价值450美元的半导体元器件成本,用于从信息 娱乐 系统到各种不同的车身控制等功能。而一辆智能电动 汽车 的芯片成本大概在900-1000美元左右。

在谈及结构性需求问题时,该负责人认为,短期内电动化需要的芯片(比如,功率半导体)短缺影响相对更小,而涉及到车身及控制类芯片影响更大,因为这些产品和消费类电子共通性更大。 “这也解释了为什么这一轮 汽车 减产潮 ,并没有对纯电动车产量产生明显的影响。”

英飞凌在去年完成对赛普拉斯半导体公司的收购,继续保持其在功率半导体和安全控制器领域的全球份额龙头地位,同时借助赛普拉斯的规模补充,跃居成为全球第一的车用半导体供应商。

近日,该公司宣布计划明年将原计划投资额增加50%至约24亿欧元,将主要用于厂房和设备等产能扩张项目。上个月,其位于奥地利的新工厂正式投产,投资约16亿欧元。按照披露的数据,英飞凌预计今年营收将达到110亿欧元,明年将继续增长15%左右。

影响后续产能供应的积极因素,来自于英特尔和三星。

英特尔在今年宣布未来十年在欧洲将投入800亿欧元开启 汽车 芯片扩产计划,并寻求为 汽车 行业提供代工业务。按照计划,英特尔将 汽车 行业视为关键的战略重点。

该公司CEO帕特·基辛格表示,到2030年,芯片将占 汽车 成本的20%,这一数字相较于在2019年的4%比例上翻了五倍。到2030年, 汽车 芯片市场规模将翻一番,达到1150亿美元。

而三星公司通过此前布局 汽车 座舱及ADAS芯片业务,以及为特斯拉代工FSD芯片已经尝到甜头。该公司目前正在制定新的 汽车 行业发展计划,壮大 汽车 行业的芯片代工业务,与台积电、英特尔进行正面竞争。

10月7日,三星公司对外确认将在2022年投产3纳米工艺,从2025年开始量产2纳米芯片,并且预计今年资本支出将达到370亿美元左右,目前,英伟达和特斯拉已经是合作伙伴。

此外,现代 汽车 上周披露,为了减少对第三方芯片供应商的重度依赖,计划自主开发芯片。目前,该公司正与韩国晶圆代工厂(有可能是三星)和芯片设计公司进行实质性合作谈判。

“芯片短缺最严重的时期已经过去,”现代 汽车 全球首席运营官(COO)José Munoz表示,原因正是类似三星、英特尔等传统芯片巨头为 汽车 行业扩大晶圆代工产能进行了大规模投资。

而对于 汽车 芯片行业来说,接下来还有一波技术升级战。

车规级、ISO26262等行业规范,是 汽车 行业的传统准入门槛。如今,辅助/自动驾驶、联网、软件更新使整车电子系统比以往任何时候都更加复杂和网络化。网络安全评估,正在成为 汽车 半导体设计的首要考虑因素。

目前,整车分布式ECU架构已经成为过去时,减少ECU的数量和集成度更高域控制器的上车,从同时运行多个虚拟机的域控制器,到用于传感器融合、制动、转向、信息 娱乐 、远程信息处理和车身控制的模块集成,加上OTA带来的迭代升级,也引入了更大的网络安全风险。

一项名为ISO21434的标准(道路车辆-网络安全工程),定义了 汽车 中所有电子系统、组件和软件以及外部连接的网络安全工程开发实践规范。这个标准在今年8月31日正式发布。

瑞萨电子在本月已经宣布,旗下 汽车 微控制器(MCU)和SoC解决方案将从2022年1月起,全面符合ISO/SAE 21434标准规范要求。 目前,该公司的16位RL78和32位RH850,以及R-Car SoC系列产品主要面向 汽车 行业。

按照公开数据,欧洲、日本和韩国自2022年7月起,对于新车型审批,要求整车企业配备获得 汽车 网络安全管理体系(CSMS)认证的硬件产品,对于 汽车 芯片厂商来说,将是一个新的时间窗口期,市场门槛也将越来越高。

“越来越多新的功能,如远程诊断、互联网服务、车内支付、移动应用程序,以及车路协同、车云互通等重度联网功能,都增加了车辆安全的攻击面。”业内人士认为,接下来在满足法规要求的前提下,车企和供应商将共同决定安全级别和成本之间的平衡。

NXP是全球第一家通过TÜV SÜD认证的 汽车 半导体供应商,符合最新的 汽车 网络安全标准ISO/SAE 21434。这意味着,接下来满足该标准的芯片,必须从原型设计阶段开始,一直到产品生命周期结束都必须考虑网络安全。

目前,对于车企和供应商来说,最快的方式就是从ECU/域控制器开始,同时增加硬件安全模块(HSM)以及安全软件堆栈,防止未经授权的车内通信和车辆控制访问。 目前,英飞凌、ST、瑞萨、NXP等几家 汽车 芯片厂商都有相应的产品线。

比如,英飞凌近日推出的SLS37 V2X硬件安全模块(HSM),适用于V2X的即插即用安全解决方案,基于一个高度安全、防篡改的微控制器,为V2X应用程序的安全需求量身定制。从目前行业进展来看,智能网关及车路云相关硬件会率先成为网络安全细分赛道的主力军。

以芯驰 科技 G9X智能网关芯片为例,作为面向新一代车内核心网关设计的高性能车规级芯片,采用双内核异构设计,搭载独立完整且支持国密标准的硬件信息安全模块HSM,满足高功能安全级别和高可靠性的要求。

同时,这款智能网关芯片提供对OTA固件数据的来源安全验证、传输安全加密和本地安全存储和完整性校验的支持。此外,HSM加密模块还包含了一个800MHz的处理器,可支持未来多种安全服务软件。

作者 | 海怪

来源 | 脑极体(ID:unity007)

意法半导体、英飞凌、恩智浦三家半导体企业先后从其母公司独立或重组之后,直到今天,一直是撑起欧洲半导体产业面子的“三巨头”。

之所以被称为“三巨头”,是因为自1987年以来,三家几乎从未跌出全球半导体企业20强,虽然排名有调换,但都没掉队。当然也再没有新兴的欧洲半导体企业进入这个头部榜单。

如今,在全球半导体市场中,这三巨头主要选择了工业和 汽车 等B端芯片市场,而避开了竞争激烈的移动终端及电脑等消费级芯片市场。

这就让芯片产业之外的人很少有机会听到三巨头的名声,也自然很少了解这三巨头在全球芯片市场所扮演的角色,以及三家当下的竞争格局和未来可能的发展前景。

那么,三巨头之间有哪些纠葛和关联?各自有哪些优势?顺着这些问题我们接着讨论下去。

三巨头的并购“排位赛”

由于三巨头将市场都定位在B端芯片市场,三家各自的技术和产品自然有重叠,因此不可避免会出现激烈的竞争。而在近几年三巨头的发展过程中,大规模并购其他半导体企业和技术公司,成为能够快速赶超对手的“常规”手段。

在2018年,曾传出“英飞凌试图收购意法半导体”的消息,最后可能因为法国政府的阻挠而告吹。甚至早在2007年,还有“意法半导体要收购英飞凌”的传闻。可见三巨头相互之间觊觎对方已久。

而三巨头的关系中,英飞凌和恩智浦的竞争最为激烈,双方都在 汽车 半导体领域深耕多年,且排名接近。2015年,恩智浦以118亿美元的价格,收购了美国的飞思卡尔半导体(Freescale Semiconductor),成为当年的天价收购案。完成此次收购后,恩智浦成功进入全球半导体厂商前十的行列,成为全球最大的车用半导体制造商,并且成为车用半导体解决方案与通用微型控制器(MCU)的市场龙头。

经此一战,英飞凌虽然在 汽车 半导体市场略占下风,但也没有停止并购扩张的脚步。为巩固其在功率半导体的领先地位,英飞凌在2015年率先以30亿美元现金并购美国国际整流器公司;又在去年4月,宣布以100亿美元的价格完成对美国赛普拉斯半导体公司的收购。

赛普拉斯半导体的产品,包括微控制器、连接组件、软件系统以及高性能存储器等,与英飞凌当先的功率半导体、 汽车 微控制器、传感器以及安全解决方案,形成了高度的优势互补,双方将在ADAS/AD、物联网和5G移动基础设施等高增长应用领域,提供更先进的解决方案。

简单来说,英飞凌的目的仍然是要加强 汽车 半导体产品的实力,试图超越恩智浦的 汽车 半导体业务。此外,英飞凌在MCU、电源管理和传感器芯片方面超过或接近意法半导体。

去年几乎同时,恩智浦又以176亿美元收购美国美满电子(Marvell)的无线连接业务,主要产品线是Marvell的Wi-Fi和蓝牙等连接产品。通过这一收购,恩智浦可以更好补强其在工业和 汽车 领域的无线通信实力。

相比之下,过去几年意法半导体在并购市场的动作较少,但也并非没有。2016年8月,意法半导体宣布收购奥地利微电子公司(AMS)的NFC和RFID reader的所有资产,获得相关的所有专利、技术、产品以及业务,以强化其在安全微控制器解决方案的实力,在移动设备、穿戴式、金融、身份认证、工业化、自动化以及物联网等领域的发展提供技术支持。

在2019年的TOP15半导体市场排名中,来自欧洲的三家企业只能排在12-14位。恩智浦收购飞思卡尔的红利已经消失。而英飞凌收购赛普拉斯之后,两家营收加起来,会使得英飞凌大幅提升排名进到前十名当中。

从半导体产品形态来看,英飞凌、意法半导体和恩智浦,都是模拟芯片或模数混合芯片企业。从近几年的产业趋势来看,模拟芯片产业的集中度不断提高,而且模拟芯片企业的并购重组主要发生在美国和欧洲之间。从恩智浦和英飞凌收购的案例中,我们可以看到其对模拟和模数混合芯片厂商的并购,而且标的几乎全部来自美国。

一方面说明美国模拟芯片整体的数量和实力都很强,一方面也能看出全球模拟芯片企业发展进入一个相对稳定发展的阶段,如果想要打破平衡,取得快速发展,并购重组和强强联合就成为一个直接有效的手段。

不过值得注意的是,美国和欧洲直接模拟芯片企业的这种“内部消化”,正在进一步拉大欧美和亚洲之间在模拟芯片产业上的优势差距。

三巨头的守旧与拓新

为什么三巨头想要突破增长瓶颈,就必须依靠巨额收购来实现呢?

这实际上要跟模拟芯片产业的特点有关。与数字芯片要求快速更新迭代(摩尔定律)不同,模拟芯片产品使用周期较长,价格相对较低,其使用时间通常在10年以上,产品价格也较低。寻求高可靠性与低失真低功耗,核心在于电路设计,模拟芯片设计工艺特别依赖人工经验积累、研发周期长。

一旦某家企业在某类模拟芯片上建立其研发优势,那么其他竞争对手就很难在短时间内模仿或者超过,同时也因为下游客户对模拟芯片超高稳定性要求,一旦某些厂商建立其产品优势,其他竞争者也难以撼动其供应市场。所以,模拟芯片的产品与行业特点导致模拟芯片厂商存在寡头竞争特点。

德州仪器、亚德诺、意法半导体、英飞凌、恩智浦都是长期稳居全球TOP10的模拟芯片巨头,并且近几年,集中度还在进一步上升。近日,亚德诺高价完成美信的收购,甚至于有机会挑战第一名德州仪器的位置,而英飞凌对赛普拉斯的收购,也能让其排名大幅上升。

从产品线来看,三巨头都是老牌的IDM制造商,都拥有非常齐全的产品线,并且更加注重产品线工艺的稳步改进。

当然,恩智浦也想过拓展其他业务。2007年,恩智浦曾收购SiliconLabs蜂窝通信业务,发力移动业务市场,以及数字电视、机顶盒等家庭应用半导体市场,但短暂的出圈尝试不够成功。

因此,2007年起恩智浦很快将无线电话SoC业务、无线业务和家庭业务部门予以出售或剥离,并重新集中到飞利浦时代就确立的优势领域—— 汽车 电子和安全识别业务。2009年,恩智浦开始主要发力HPMS(高性能混合信号)产品,到2019年,包括 汽车 电子、安全识别相关业务的HPMS部门的营收占比超过了95%,产品线大幅度集中。

另外,恩智浦一直在大力推广以UWB、NFC等为代表的射频芯片业务。去年收购Marvell的无线连接业务正是致力于这一方向的表现。

英飞凌更重视其王牌业务板块——功率半导体产品。2016年,英飞凌尝试收购从美国Cree手中收购其Wolfspeed Power &RF部门(不过被美国CFIUS否决),其目的也是为了集中资源,加强其功率半导体业务。英飞凌拥有 汽车 电子、工业功率控制、电源管理及多元化市场、智能卡与安全等四大事业部。

(意法半导体2017Q2~2018Q2三大业务线营收及营业利润率)

相对于英飞凌和恩智浦,意法半导体在传感器业务上更加突出,特别是其MEMS技术,竞争力很强,也正是依托该优势技术,使得该公司在消费类电子、 汽车 ,以及工业传感器应用方面都有较强的竞争力。另外,意外半导体在 汽车 和分立器件、模拟器件以及微控制器和数字IC产品都有相当比例的市场表现。

早在十年以前,欧洲半导体产业就做出了自己的选择,那就是不在移动终端及PC市场寻求突破,而是专注于车用半导体和工业半导体两个细分市场。这一选择既有延续传统优势的考虑,又有对电动 汽车 及物联网这些新兴市场趋势的判断。

欧洲国家本身有良好的 汽车 工业和制造业基础,而欧洲半导体三巨头又在车用和工业半导体领域深耕多年,具备完整的设计、制造和封测的IDM体系,使得竞争对手短期内难以超越,这也是三巨头能够“守旧”的底气。

随着PC市场和移动终端市场红利期的结束,紧随5G网络普及而来的正是万物互联的物联网时代,智能电动 汽车 、无人驾驶、车联网、物联网等全新红利市场的到来,让欧洲半导体产业迎来新一轮增长周期。这是三巨头能够“拓新”的机遇。

从“守旧”中“拓新”,正是欧洲半导体产业能够继续赢得未来市场的不二法门。

三巨头的“中国红利”

由于欧洲半导体产业一直以来,无论是排名还是营收,其相对于美国和亚洲厂商来说,波动都非常小,但是未来又有一个稳定的增长预期。因此即便是三巨头如此大的体量,也成为美国半导体巨头试图并购的目标。

(虚线为2016年高通收购恩智浦流产后去除的390亿美元)

2016年,美国高通尝试以380亿美元收购恩智浦,成为当年金额最高的收购计划。当时恩智浦表示出浓厚的兴趣,但大幅提高了报价至440亿美元。高通同意了这一价格,并且收购案先后获得了美国、欧盟、韩国、日本、俄罗斯等全球八个主要监管部门同意。但在中国监管部门的反垄断审核期内,高通在其收购期内宣布放弃这些收购计划,并为此向恩智浦支付了20亿美元的“分手费”。

高通大力收购恩智浦的原因不难理解,那就是在5G发展可能受阻的情况下,获得恩智浦在 汽车 、物联网、网络融合、安全系统等领域的半导体技术优势,从而实现业务的互补和企业规模的飞跃。

不过,这场收购案中,有一个关键环节就是中国的反垄断审查。而事实上,无论恩智浦还是高通,中国都是最大的销售市场。假如两家强行完成并购,在未来仍有可能面临着我国的反垄断调查、限制甚至是处罚。

同样,对于恩智浦、英飞凌和意法半导体来说,中国既是三家最主要的销售市场,同时也是三巨头耕耘多年的新红利市场。

比如,恩智浦的众多业务早已在中国扎根。2019年汇顶 科技 以165亿美元收购NXP的音频应用解决方案业务(VAS),VAS可广泛应用智能手机、智能穿戴、IoT等领域。更早之前的2015年,建广资产与恩智浦宣布成立合资公司瑞能半导体,随后建广资产又以18亿美元巨资收购恩智浦的RF Power部门,成为中国资本首次对具有全球领先地位的国际资产、团队、技术专利和研发能力进行的并购。

2017年,由中资收购恩智浦标准产品业务而组建的安世半导体,已经在半导体细分市场上,取得二极管和晶体管排名第一, ESD保护器件排名第二,小信号MOSFET排名第二,逻辑器件仅次于德州仪器, 汽车 功率MOSFET仅次于英飞凌的名次。

意法半导体也早已在中国耕耘多年,特别是其STM32系列MCU,在中国有巨大的市场影响力。而英飞凌在与1998年已入华的赛普拉斯的整合之后,将获得更大的中国市场,并且英飞凌本身的功率器件在中国的销售也有巨大的增长空间。

在当下华为遭受美国在半导体方面的阻击之时,华为与英飞凌、意法半导体的合作,对于双方来说,都显得非常重要。

在我们完整地回顾完欧洲半导体产业的前世今生之后,如果用一个字来形容,那就是“稳”。

从欧洲半导体产业初兴之时,在各国政府主导下,几乎所有半导体产业都聚集在各国原本的工业巨头之下,享受产业政策的呵护。即使在世纪之交,半导体产业从体量臃肿的母公司独立出来,也仍然只诞生出三家身世优渥的半导体巨头。

而三巨头在发展过程中,其实又一次经历了从臃肿到精简,不断剥离非核心业务的过程。而此后的并购也主要集中在三家重点发展的产业方向,或者优势互补的产业方向上面。

这一切既源于欧洲大陆的传统工业基础优势的延续,又源于欧美亚洲在半导体产业格局上面的复杂博弈。欧洲半导体产业在利用自身传统产业优势的同时,也其实限制了突破传统桎梏的机会。不会像日韩、台湾地区和中国这样,利用人口红利和后发优势,最早从零开始,建立其各自的半导体特色优势。

这也是《圣经》里说的“当上帝关了这扇门,一定会为你打开另一扇门“的现实意义吧。下一篇,我们继续欧洲半导体的回顾,探寻从荷兰飞利浦诞生的一个制造业的奇迹——荷兰光刻机公司ASML。

可参考下图填写高中生研究性学习与创新成果:

研究性学习代表成果

研究课题:“物联网时代”的特点及其在日常生活中的体现

成果简介:

本文首先介绍了“物联网”的概念及其在国内外的发展,并指出“物联网”概念已经是一个“中国制造”的概念,已被贴上“中国式”标签。伴随云计算日益普及以及人工智能(AI)技术日益成熟,物联网时代已经从 10 时代悄然迈入 20 时代。

物联网时代具有显著的特点,一是“物联网即服务”走向落地,二是物联网呈现局域化、功能化、行业化互联化,三是物联网技术设备升级,四是物联网的安全性引起重视。

随着物联网技术的不断发展,它已悄无声息地融入到人们的日常生活,并简单介绍了物联网 20 在物流、交通、家居、安防、医疗、建筑、零售等日常生活中的应用场景,展望了物联网的发展趋势。

“ 物联网时代 ” 的特点及其在日常生活中的体现

摘要 通过对“物联网”的概念介绍,引出物联网时代 20 的基本内涵,总结出物联网 20 时代的基本特点,并简单介绍了物联网 20 在物流、交通、家居、安防、医疗、建筑、零售等日常生活中的应用场景,并展望了物联网的发展趋势。

关键词 物联网 人工智能 云计算

物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮,能够使我们的社会更加自动化,能够让我们的生活更加便利,能够整体提高社会的信息化程度,将在提升信息传送效率、改善民生、提高生产率、降低管理成本等社会各方面发挥重要作用。

本文系统介绍了物联网的起源、概念及其发展,阐述物联网时代 20 的一些特点,并简要叙述了物联网在交通、医疗、建筑等日常生活中的应用情况。

一、 “ 物联网时代 ” 基本内涵

1 11 物联网

1999 年,美国麻省理工大学教授凯文·阿什顿(Kevin Ashton)最早提出了物联网(IoT)的概念。阿什顿认为,计算机最终能够自主产生及收集数据而无需人工干预,因此将推动物联网的诞生。简单来说,物联网的理念在于物体之间的通信,以及相互之间的在线互动。

2005 年,在突尼斯举行的信息社会世界峰会上,国际电信联盟发布了《ITU 互联网报告 2005:物联网》,正式提出了“物联网”的概念,将物联网定义为通过各种信息传感设备。

如传感器、射频识别(RFID)技术、全球定位系统、红外线感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程,采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息。

与互联网结合形成的一个巨大网络,其目的是实现物与物、物与人、所有的物品与网络的连接,方便识别、管理和控制。

中国物联网校企联盟将物联网定义为当下几乎所有技术与计算机、互联网技术的结合,实现物体与物体之间:环境以及状态信息实时的共享以及智能化的收集、传递、处理、执行。广义上说,当下涉及到信息技术的应用,都可以纳入物联网的范畴。

物联网的概念已经是一个“中国制造”的概念,它的覆盖范围与时俱进,已经超越了 1999 年 Ashton教授和 2005 年 ITU 报告所指的范围,物联网已被贴上“中国式”标签。

2 12 物联网时代

伴随云计算日益普及,以及人工智能(AI)技术日益成熟,推动信息科技向物联网时代转变,特别在IoT+AI 融合下,使得万物具有感知能力,物理设备不再冷冰冰,而是具有生命力,让物理世界和数字世界深度融合,继此行业边界越来越模糊,人类进入全新的智能社会。

物联网时代是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络时代。

物联网是互联网的应用拓展,与其说物联网是网络,不如说物联网是业务和应用。因此,应用创新是物联网发展的核心,以用户体验为核心的创新是物联网发展的灵魂。

随着“物联网”的概念从提出到发展,从实践到创新,物联网时代已经从 10 时代悄然迈入 20 时代。物联网 20 可以理解为 IoE(Internet of Everything),而物联网 10 是 IoT(Internet of Things),前者范围比后者更大,囊括的范围也更加广泛。

IoE 强调的万物互联概念是任何设备、事物都能通过网络连接起来,并在网络中彼此之间进行通讯。“万物互联”(IoE)的时代,所有的物(Everything)将会获得语境感知、增强的处理能力和更好的感应能力。

二、 “ 物联网时代 ” 的特点

与互联网时代相比,物联网时代具有显著的特点:

1、“物联网即服务”走向落地

既然叫做物联网 20 时代,当然是和物联网 10 时代有较明显的进步的。所以,物联网 20 时代的一个明显特征就是邬贺铨院士曾提到的“物联网即服务”走向落地。

2、物联网呈现局域化、功能化、行业化互联化

物联网既然要通过服务的方式落地,那么如何落地?此时承担落地职责的便是真正的物联网企业——物联网平台企业。物联网的人连物、物连物具有局域化、功能化、行业化互联化,各个行业应用在应用中形成对网络层的具体需求,并逐渐行业标准化。

3、物联网技术设备升级

上层应用逐渐与物联网网络层剥离开来,物联网网络支撑技术(NB-IoT、Lora 等)充分发展、百花齐放。在感知层将传感器升级为“传感器+执行器”,使“眼手”能够协调一致,发挥其更大的功能和作用。

4、物联网的安全性引起重视

物联网的安全性自这个概念提出以来,一直备受人们关注,今后,物联网的安全性将做为一个相对独立的研究领域,得到足够的重视与发展。

未来的物联网 20 应该通过人工智能、大数据、云计算、5G 等技术的完善,不断提升人工智能的水平,完善语言助手技术,加强物联网的安全性与信任感,外在体现就是 *** 控方式的迭代升级。

也就是说,未来的物联网设备不再单纯依靠语音控制来进行 *** 作,而是整合并运用人工智能、大数据、云计算、5G 等技术,这样即便我们的一个动作、一个眼神、一个想法,甚至即使我们面无表情,物联网也可以了解我们的想法。

三、 “ 物联网时代 ” 在日常生活中的体现

近些年,随着物联网技术的不断发展,它已悄无声息地融入到我们的生活中,小至路由器、智能音箱、冰箱,大到汽车、工业设备,越来越多的物品都接入了物联网。

31 智慧物流

智慧物流指的是以物联网、大数据、人工智能等信息技术为支撑,在物流的运输、仓储、运输、配送等各个环节实现系统感知、全面分析及处理等功能。当前,应用于物联网领域主要体现在三个方面:仓储、运输监测以及快递终端。

通过物联网技术实现对货物的监测以及运输车辆的监测,包括货物车辆位置、状态以及货物温湿度、油耗、车速等。物联网技术的使用能提高运输效率,提升整个物流行业的智能化水平。

2 32 智能交通

智能交通是物联网的一种重要体现形式,利用信息技术将人、车和路紧密的结合起来,改善交通运输环境、保障交通安全以及提高资源利用率。运用物联网技术具体的应用领域,包括智能公交车、共享单车、车联网、充电桩监测、智能红绿灯以及智慧停车等领域。

3 33 智能安防

安防是物联网的一大应用市场,因为安全永远都是人们的一个基本需求。传统安防对人员的依赖性比较大,非常耗费人力,而智能安防能够通过设备实现智能判断。

目前,智能安防最核心的部分在于智能安防系统,该系统是对拍摄的图像进行传输与存储,并对其分析与处理。一个完整的智能安防系统主要包括

三大部分:门禁、报警和监控,行业中主要以视频监控为主。

4 34 智慧能源环保

智慧能源环保属于智慧城市的一个部分,其物联网应用主要集中在水能、电能、燃气、路灯等能源以及井盖、垃圾桶等环保装置。

如智慧井盖监测水位以及其状态、智能水电表实现远程抄表、智能垃圾桶自动感应等。将物联网技术应用于传统的水、电、光能设备进行联网,通过监测,提升利用效率,减少能源损耗。

5 35 智能医疗

在智能医疗领域,新技术的应用必须以人为中心。而物联网技术是数据获取的主要途径,能有效地帮助医院实现对人的智能化管理和对物的智能化管理。

对人的智能化管理指的是通过传感器对人的生理状态(如心跳频率、体力消耗、血压高低等)进行监测,主要指的是医疗可穿戴设备,将获取的数据记录到电子健康文件中,方便个人或医生查阅。

除此之外,通过 RFID 技术还能对医疗设备、物品进行监控与管理,实现医疗设备、用品可视化,主要表现为数字化医院。

6 36 智慧建筑

建筑是城市的基石,技术的进步促进了建筑的智能化发展,以物联网等新技术为主的智慧建筑越来越受到人们的关注。当前的智慧建筑主要体现在节能方面,将设备进行感知、传输并实现远程监控,不仅能够节约能源同时也能减少楼宇人员的运维。

目前,智慧建筑主要体现在用电照明、消防监测、智慧电梯、楼宇监测以及运用于古建筑领域的白蚁监测。

7 37 智能制造

智能制造细分概念范围很广,涉及很多行业。制造领域的市场体量巨大,是物联网的一个重要应用领域,主要体现在数字化以及智能化的工厂改造上,包括工厂机械设备监控和工厂的环境监控。

通过在设备上加装相应的传感器,使设备厂商可以远程随时随地对设备进行监控、升级和维护等 *** 作,更好的了解产品的使用状况,完成产品全生命周期的信息收集,指导产品设计和售后服务。厂房的环境主要是采集温湿度、烟感等信息。

8 38 智能家居

智能家居指的是使用不同的方法和设备,来提高人们的生活能力,使家庭变得更舒适、安全和高效。物联网应用于智能家居领域,能够对家居类产品的位置、状态、变化进行监测,分析其变化特征,同时根据人的需要,在一定的程度上进行反馈。

9 39 智能零售

行业内将零售按照距离,分为了三种不同的形式:远场零售、中场零售、近场零售,三者分别以电商、商场/超市和便利店/自动售货机为代表。物联网技术可以用于近场和中场零售,且主要应用于近场零售,即无人便利店和自动(无人)售货机。

智能零售通过将传统的售货机和便利店进行数字化升级、改造,打造无人零售模式。通过数据分析,并充分运用门店内的客流和活动,为用户提供更好的服务,给商家提供更高的经营效率。

0 310 智慧农业

智慧农业指的是利用物联网、人工智能、大数据等现代信息技术与农业进行深度融合,实现农业生产全过程的信息感知、精准管理和智能控制的一种全新的农业生产方式,可实现农业可视化诊断、远程控制以及灾害预警等功能。

物联网应用于农业主要体现在两个方面,即农业种植和畜牧养殖。农业种植通过传感器、摄像头和卫星等收集数据,实现农作物数字化和机械装备数字化(主要指的是农机车联网)发展。

畜牧养殖指的是利用传统的耳标、可穿戴设备以及摄像头等收集畜禽产品的数据,通过对收集到的数据进行分析,运用算法判断畜禽产品健康状况、喂养情况、位置信息以及发情期预测等,对其进行精准管理。

四、物联网未来的发展趋势

物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业的革命性发展,已被正式列为国家重点发展的战略性新兴产业之一。

从智能安防到智能电网,从二维码普及到“智慧城市”落地,作为被寄予厚望的新兴产业,物联网正四处开花,在许多行业和领域得到应用,并悄然影响着人们的生活。

伴随着技术的进步和相关配套的完善,在未来几年,技术与标准国产化、运营与管理体系化、产业草根化将成为我国物联网发展的三大趋势。

以上内容参考 百度百科——探究性学习

物联网的要求有哪些
李松
一个努力上进的码农
来自专栏STM32学习分享
在“剖析物联网的要求—第一部分”中介绍了先进的工艺技术、低功耗设计技术、多核系统的功耗问题、内核间的通讯、串行存储器接口以及系统安全。第二部分, 我们将介绍 BLE 无线链路、模拟前端、智能触摸界面以及其他重要的物联网设计技术。
无线连接技术的发展:
基于物联网的设备连接仍处于起步阶段。这意味着,随着新应用程式的涌现,显著提高了微控制器(MCU)系统在速度、功耗、范围和容量方面的需求。该领域的潜在商机打破了在设计方面的局限性。蓝牙技术联盟最新(特殊利益集团)宣布,蓝牙50标准定位于电子产业对物联网市场需求的典型布局。内容指出,全新的 BLE 标准可提供两倍的传输速度、四倍的传输范围以及广播包的数据承载量是上一个版本的8倍。这些新的技术特性将极大地促进物联网设备与我们日常生活间的各种连接。MCU作为物联网设备的核心,必须与时俱进,紧跟协议的发展进程,支持新标准提供的各种特性。以下是即将推出的最新BLE标准的主要特性。
· 速度(传输更快):蓝牙50传输速度上限为2Mbps,是之前42版本的两倍。
· 传输距离(通信距离更远):有效工作距离可达300米,是旧版本的4倍之多。
· 低功耗(延长电池/设备工作时间):协议优化大大降低了能源消耗,提升了其性能。
· 广播能力(更大的承载量):协议优化将提升800%增长的数据广播包的承载量。
· 安全功能:高安全加密及认证,确保只允许经受权用户跟踪设备位置和安全配对。
扩充处理器容量、内存及功耗方面的性能不会凭空而来。对于许多应用程序而言,底层硬件(例如MCU)需要做出相应调整以适应这些特性。因此,生产商在设计下一代MCU时必须时刻紧记这些要求。例如,赛普拉斯 PSoC 6 BLE MCU(见图1)为物联网设计人员提供BLE 50所具备的这些功能。
尽管这些特点会增加MCU的负载,但也能为终端用户带来诸多好处:
· 性能(范围优势):相比于基于物联网的其他协议,如Wi-Fi及ZigBee,BLE已经成为无线通信协议的首选。改进过的覆盖范围将确保蓝牙设备(如扬声器、智能门锁、灯泡等)可以在家里任意位置实现完全连接。这是真正实现智能家居的关键一步。BLE 50也有可能取代高功耗的Wi-Fi,控制智能家居设备。改进后的覆盖范围还能让智能手表等设备更方便地接收来自智能手机的即时通知。
· 低功耗(速度优势):更快的转输速度提高了响应能力。对于那些非数据密集型物联网设备来说,更快的速度意味着会带来更低的消耗及更长的使用寿命。例如,将传输速度增加两倍,发送/接收时间减少近一半。这样就可以减少功耗,因为设备可以迅速进入低功耗模式。此外,更高的传输速度支持周期性的设备软件更新,这将是物联网应用的一个重要功能。
· 无线连接服务(广播容量优势):广播容量的显著增加将使信息传输更加丰富和智能化,Beacon等无线连接服务将能够传输更多的信息。举例来说,Beacon可以传输实际内容,而不是通过URL指向内容。这可能将重新定义蓝牙设备传播信息的方式,因为它通过无需连接的物联网传输信息,而非蓝牙配对设备模式。这有可能让资产跟踪和智能垃圾管理等先进的应用更加智能地使用网状网络。
智能触摸界面:
正如第一部分中所讲到的,物联网设备跨越消费类、工业、汽车和商业应用领域。这些应用都能受惠于美观的的用户界面,且具备产品差异化,如触摸显示屏、按钮/滑块以及近距离感应。为了让用户享受最佳体验


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