(1)Sub-1GHz 数模混合无线射频芯片设计能力要求较高
在 BLE、IoT Wi-Fi 等全球统一频段的物联网无线通信芯片领域,由于市场需求的高度统一性、产业生态支撑、认证与合规性的便利性等因素,形成高度标准化的无线通信技术,具有大量成熟 IP 供芯片设计公司使用,并将之与自主设计的特色电路进行排布、连接、验证,即可完成芯片设计,从而减少设计工作量,缩短设计周期,并提高芯片设计成功率。
不同于 BLE、IoT Wi-Fi 等通信技术,Sub-1GHz 无线射频领域由于产品尚未形成统一的生态,Sub-1GHz 无线射频芯片所涉及的低噪声放大器、可编程增益放大器、功率放大器、锁相环、混频器和数模转换器等核心模拟射频模块,OOK/FSK 数字调制解调器模块以及编码解码器模块均无成熟高质量 IP 可购,亦无成熟电路模块可供套用。因此 Sub-1GHz 无线射频芯片的设计厂商需自主完成产品定义及全面开发以适配多应用场景,并拥有完整的模拟模块、数字调制解调模块、编解码模块、数模融合及系统级芯片架构设计能力以保证芯片功能完备性,行业技术门槛较高。
(2)Sub-1GHz 频段多样化,导致协议栈以私有协议为主,部分协议及行业/区域性生态并存,行业内企业技术创新较为灵活
Sub-1GHz 频段主要指工作在 ISM(工业、科学和医疗)频段且频率低于1GHz 的无线电频谱。与 2.4GHz ISM 频段(IoT Wi-Fi、BLE)全球统一的特性不同,Sub-1GHz 频段具有多个主流频段,并在全球各市场具有显著的地域差异性,呈现多样化、碎片化特征。其中,除全球通用的 433MHz 频段外,北美地区还广泛使用 915MHz 频段;欧洲地区则以 868MHz 频段为主;中国地区主要应用 470MHz 频段;日本地区则主要使用 920MHz 等频段;东南亚及大洋洲地区也广泛采用 915MHz 频段。
受全球 Sub-1GHz 频段多样化与应用场景碎片化特征影响,该领域在全球范围内尚未形成统一的生态,市场上以私有协议为主,并受智慧城市、智能家居等垂直应用场景中的标准化需求驱动,诞生了部分行业的通信标准,例如Wi-SUN、WMBus、LoRaWAN 等,但相同的应用场景在不同的国家/地区的主流标准不同,例如在智慧城市领域,WMBus 是欧洲无线抄表领域的主流标准;Wi-SUN 协议则是日本和南美地区无线抄表领域的主流标准。Sub-1GHz 市场以私有协议为主的特征赋予了行业内企业更高的技术创新灵活度以及创新空间。
(3)下游应用需求多样化,行业对配套 SDK(软件开发工具包)的完备性要求较高
基于 Sub-1GHz 显著的多样化、碎片化市场需求特点,各细分市场对性能参数要求各异,下游客户在购买 Sub-1GHz 无线射频芯片后,还需根据终端产品应用目标功能进行芯片参数配置与外部电路匹配等工作,往往费时费力。针对上述需求,行业内领先厂商通过推出配套的 SDK,有效提升了下游客户的易用性。
SDK 是指无线通信开发的完整软件工具集合,主要包括射频驱动库、协议栈、硬件抽象层、示例代码、调试与配置工具、文档资料等,下游用户通过使用 SDK 能够有效降低 Sub-1GHz 应用方案的开发门槛及成本。以发行人自主开发的 RFPDK 配套软件开发工具为例,作为国内少数较为完善的 Sub-1GHz SDK,可让客户无需具备复杂的射频寄存器配置技术,只需在配置界面勾选目标参数即可生成代码,极大降低客户研发门槛,提升芯片的易用性。
2、行业发展现状和未来发展趋势
Sub-1GHz 无线通信技术经过 20 多年的不断发展与演变,经历以下发展阶段:
(1)模拟设计阶段
上世纪末与本世纪初属于集成化设计阶段,Sub-1GHz 无线射频芯片由早期的分立器件形式逐渐向部分功能的集成化形式演变,最终发展成为芯片整体高度集成化的设计发展方向。这个阶段的产品以模拟设计为主,代表产品如英飞凌的 TDA 系列、诺迪克半导体的 nRF系列及德州仪器的 CC系列等。
(2)数模混合设计阶段
2000 年至 2010 年前后属于数模混合设计阶段,得益于数字解调技术的发展,数模混合设计在芯片设计总量中的占比不断提升,带动芯片性能的整体提升,目前市场上的主流 Sub-1GHz 芯片均为数模混合芯片。该阶段的主要参与厂商有英飞凌、德州仪器、升特半导体和芯科科技等。
(3)高性能、高集成、高速化创新阶段
2010 年以后,随着全球物联网应用爆发式增长,为应对各细分市场需求行业技术进入深度细分与多项技术创新阶段,行业发展现状及趋势如下:
①扩频、窄带等高端调制解调技术带动 Sub-1GHz 无线通信性能持续强化
Sub-1GHz 无线通信射频芯片及模块的核心价值在于提供具有远距离、低功耗、抗干扰、强绕射、灵活部署等优势的无线通信方案。随着物联网应用向工业物联网、智慧城市等复杂场景纵深发展,用户对射频芯片的性能指标提出了更高要求,推动 Sub-1GHz 技术向更远距离、更低功耗、更高传输速率、更多节点及更低成本等方向加速迭代。
行业内企业在调制解调技术上不断钻研,衍生出扩频、窄带等高端调制解调技术,力求在低信噪比环境下逼近香农极限,满足极限距离下的可靠通信需求和物联网行业中无线网络延伸及节点激增带来的复杂组网需求。
②SoC/SiP 模式推动 Sub-1GHz 无线通信技术集成化发展
随着下游应用需求不断升级,Sub-1GHz 无线通信方案在规模化部署场景中对安全合规、快速量产及系统一致性的要求持续提升。为追求成本、功耗与体积等方面的优化,行业逐步形成 Sub-1GHz 无线射频芯片及模块的 SoC/SiP化技术路线,通过高度集成射频模拟与数字电路、处理器、存储器、外设接口等,以及软硬件协同优化,提升运行效率与系统稳定性。
此外,SoC 通过集成安全模块、电源管理单元、边缘人工智能引擎,实现数字加密、智能低功耗控制、就地决策等功能,满足市场对 Sub-1GHz 无线射频芯片的多维度需求;SoC/SiP 通过集成处理器、存储器、多种外设接口与系统资源,使 Sub-1GHz 无线射频芯片能够在更高集成度下独立承载复杂网络协议与应用逻辑,提升方案可扩展性与跨场景复用能力,缩短客户导入周期并增强规模化部署一致性;SoC/SiP 也可支持 Sub-1GHz 与 2.4GHz 频段的双模多协议融合架构,大幅提升了 Sub-1GHz 无线通信方案的可扩展性。
③高速调制技术推动 Sub-1GHz 无线通信技术高速化发展
随着物联网应用场景的持续拓展,Sub-1GHz 无线通信技术正加速突破传统低速传输的局限,向高速化方向演进。一方面,Sub-1GHz 凭借其优异的信号穿透力与广覆盖应用价值,逐步向智慧电网高速集抄、工业自动化控制等高速化场景拓宽应用边界。另一方面,工业物联网、智慧安防等原有核心应用场景行业通信需求从单纯的数据采集向智能化运维与复杂数据交互演进,其固件空中升级、系统日志回传及安全协议握手等需求推动了对 Sub-1GHz 高速化的需求。
为适配终端规模化部署背景下对更高传输数据率、并发能力及业务交互效率的需求提升,行业在 Sub-1GHz 无线通信方案中逐步引入宽带及高阶调制等技术路径,在兼顾 Sub-1GHz 频段远距离覆盖与穿透能力等固有优势的基础上,实现了更高的频谱利用效率与更高的链路吞吐能力,部分方案已可支持 Mbps级数据传输能力。这一技术突破不仅赋予了 Sub-1GHz 承载视频传输与预测性维护等应用的能力,更通过瞬时高速传输显著降低了系统平均功耗,有效提升了工业物联网等下游应用领域的运维效率。随着高速调制技术的不断发展,将显著拓宽 Sub-1GHz 通信的市场边界,推动行业发展。
3、下游应用领域发展前景
Sub-1GHz 无线射频芯片下游覆盖领域广泛,以下主要分析下游市场包括楼宇安防、智能家居、消费电子、智慧城市、车用电子、工业物联等物联网应用领域。上述各领域具体应用前景如下:
(1)楼宇安防
楼宇安防作为现代城市安全保障体系的核心支柱,亦是物联网技术垂直落地的关键场景。在安全威胁复杂化、管理需求智能化的双重驱动下,传统安防系统正加速向数字化、网络化、主动化转型,通过集成高性能传感终端与远距离无线传输技术,实现对入侵、火灾、异常访问等风险的实时监测与联动报警,构建全方位、立体化的安全防护体系。
一方面,商业住宅、工业厂房、大型综合体等建筑对安全防护等级的要求持续提升,直接推动全球建筑安全系统市场稳步增长。另一方面,在存量住宅与商业楼宇的改造中,由于布线施工极度繁琐且破坏装修,“免布线、易安装”特性的无线解决方案成为市场首选,拉动了无线烟感等无线安防终端的规模化应用。中国《安防行业“十四五”发展规划》明确提出推动安防系统智能化升级,助力平安城市、智慧社区建设,为市场增长提供坚实政策支撑。根据Technavio 数据,2024 年全球无线楼宇安防市场规模约为 315.53 亿美元,预计到 2029 年将增长至 444.55 亿美元,年复合增长率约为 7.10%。涵盖视频监控、门禁控制、入侵检测及火灾报警在内的细分市场需求持续放量,为上游 Sub-1GHz 射频芯片等核心元器件厂商提供广阔市场增量。
随着安防系统智能化、集成化程度不断提升,Sub-1GHz 技术将进一步与AI 算法、边缘计算等技术融合,通过涵盖感知、传输、本地决策的一体化方案,推动楼宇安防向更高效、精准、智能的方向发展,其市场渗透率与应用规模将伴随行业增长持续提升。
(2)智能家居
智能家居作为物联网核心应用场景,正呈现“规模持续扩张、渗透率快速提升、需求向全屋智能升级”的特征,为 Sub-1GHz 射频芯片提供广阔市场空间。在智能家居领域内,华普微 Sub-1GHz 无线射频芯片主要应用于家居自动化,包含供暖、通风、空调设备、安全、照明,以及对诸如窗帘、窗户等设施的控制。根据 Technavio 数据,2024 年全球智能家居市场规模约为 1,366 亿美元,预计到 2029 年将增长至 3,918亿美元,年复合增长率达到了 23.46%。
一方面,随着智能家居市场的快速发展和用户对家居生活智能化需求的不断提升,智能家居应用已从智能门锁、智能灯具等单一智能设备向全屋系统拓展,用户对设备互联稳定性、续航能力、抗干扰性的要求显著提升,推动具备远距离、低功耗、抗干扰、强绕射、灵活部署优势的 Sub-1GHz 技术产品应用,尤其在多层建筑、大户型住宅场景的替换需求旺盛。
另一方面,随着智能家居行业规模的扩张及无线通信技术的迭代,通信协议的标准化已成为提升跨设备互操作性的关键趋势。Matter 等开放协议致力于通过构建统一的应用层规范,解决不同通信协议及品牌间的兼容性难题,进而改善智能家居系统的连接稳定性与用户体验。对于 Sub-1GHz 技术而言,Matter协议提供了通过网关桥接接入标准生态的路径,这使得 Sub-1GHz 设备能够在保留远距离、低功耗、抗干扰、强绕射、灵活部署等核心技术优势的前提下,通过协议映射机制融入开放的智能家居生态,而无需改变底层无线技术架构。受益于开放协议生态的成熟与兼容性的提升,Sub-1GHz 技术在智能家居领域的应用渗透率有望进一步提高。
(3)消费电子
消费电子产业是半导体技术创新最活跃的前沿阵地,也是连接数字世界与个人生活的直接载体。当前,随着物联网、人工智能等新兴技术快速向个人消费端渗透,传统消费电子产品正经历从“单一功能”向“智能互联”的深刻变革。通过集成微型化传感器与低功耗射频芯片,包括遥控系统、智能穿戴、以及户外运动追踪设备在内的消费电子终端,实现了更精准的人机交互与数据采集,极大地丰富了用户的数字生活体验,有效地驱动了全球消费电子市场需求增长。根据 MarketLine 数据,2024 年全球消费电子市场规模约为 15,332.70 亿美元,在 AI、物联网等新技术的应用下全球消费电子市场重回增长趋势,预计到 2029 年将持续增长至 19,015.34 亿美元,具有较好的市场前景。
随着 AI 的全面渗透、无线通信协议的“高低速”两极分化、极低功耗要求不断提升以及 Matter等新协议的逐渐普及,Sub-1GHz 射频产品在消费电子市场中的应用价值有望持续提升。一方面,面对 2.4GHz 频段日益拥堵的现状,Sub-1GHz 技术凭借优异的抗干扰能力与频谱纯净度,有效保障了应用场景中无线通信的稳定性;另一方面,其低功耗与长距离传输特性,完美契合如无人机、防丢器、消费级机器人等产品在续航能力与信号覆盖范围上的痛点。未来,具备高集成度、小封装体积及高能效比的 Sub-1GHz 射频芯片在各类新兴消费电子终端中有望迎来良好的市场发展机遇。
(4)智慧城市
智慧城市中主要为智慧四表,其是指在智慧城市和数字基础设施建设中,通过物联网技术实现自动计量、远程传输和智能管理的四种基础公共事业计量仪表,包括智能电表、智能水表、智能燃气表以及智能热量表。智慧四表作为智慧城市建设的核心基础设施,是物联网技术率先实现规模化落地的典型应用场景。根据 The Business Research Company 数据,2023 年全球智能表计市场规模约为 243.40 亿美元,预计到 2028 年将增长至 384.11 亿美元,年复合增长率约为 9.55%。
智慧四表涉及水、电、燃气、热力等民生基础设施,行业对通信可靠性、低功耗、长期供货与安全合规等要求较高,Sub-1GHz 射频芯片作为其关键通信器件之一,具备较高的产品验证与切换壁垒。
目前我国智慧城市建设已进入从“感知覆盖”向“精细化运营”升级的阶段,各地政府正积极推进公用事业基础设施的全面数字化。在智能表计领域,我国政府及行业层面正在积极推进从传统自动抄表向高级测量体系的转型,将带动通信需求从“小数据、低频次、单向抄表”向“大数据、高频次、双向实时互动”发展,将为上游 Sub-1GHz射频芯片提供良好的市场需求。随着国家对关键核心技术自主可控、供应链安全和国产化替代的政策导向持续强化,以及下游客户在稳定供货、成本与本地化服务等方面需求提升,进而推进国内厂商在智慧城市领域 Sub-1GHz 无线射频芯片市场份额逐步提升。
(5)车用电子
在车用电子领域,以电动二轮车、智能汽车为代表的智能交通工具中,其核心三电系统依赖大量传感器实时监测电池温度、电流、电压、充放电状态等关键参数,以确保安全性和效率,从而催生了大量的传感及通信需求。在该领域内,华普微 Sub-1GHz 无线射频芯片及传感器产品主要用于胎压监测、遥控车锁、加密钥匙、新能源车充电桩系统。
在胎压监测方面,Sub-1GHz 射频芯片凭借极低功耗和强绕射性,确保信号能穿透高速旋转的金属轮毂到达驾驶室,未来通过集成更多的传感器(如轮胎磨损监测、载重监测)进一步拓展下游市场应用,同时也对芯片的低功耗唤醒技术提出更高要求。在遥控车锁、加密钥匙方面,Sub-1GHz 技术凭借覆盖半径、射频抗干扰能力强等优势,是备用钥匙和远距离控车(如远程预热、自动窗控制)的主流技术方案。
根据浙江省自行车电动车行业协会数据,2024 年全球电动两轮车市场规模约为 445 亿美元,预计到 2033 年将以 11%的年复合增长率增长至 1,143 亿美元,市场发展前景良好。在电动汽车方面,根据 EV Volumes 数据,2024 年全球电动汽车销量达到了 1,780 万辆,同比增长 25%,预计 2025 年将继续增长至2,370万辆,市场份额将达到 25.5%,预计到 2030年市场份额将增长至 43.2%。在市场规模方面,根据 Technavio 数据,2024 年全球电动汽车市场规模约为7,085.00 亿美元,预计到 2029 年将增长至 36,066.00 亿美元,2024-2029 年复合增长率约为 38.47%。
随着电动两轮车和智能汽车市场快速增长,将积极推动胎压监测、轮胎磨损监测、载重监测、汽车钥匙、远距离控车等车用电子产品市场需求持续扩大,进而拉动 Sub-1GHz 射频芯片在车用电子领域应用需求增长。
(6)工业物联
工业物联网是 Sub-1GHz 技术和传感器的核心应用场景之一,在该领域内,Sub-1GHz 无线射频芯片主要应用场景覆盖工业遥控器、逆变器、油气泄漏检测、煤矿监测、化学反应流程管理、输配电、物流标签定位、工程机械控制、冷链运输等领域。根据 Technavio 数据,2024 年全球工业物联网市场规模约为 1,975亿美元,预计到 2029 年将增长至 3,933 亿美元,2024-2029 年复合增长率约为14.77%。
当前,在超低功耗传感器、无线通信设备以及高度集成 MCU 的支持下,物联网正迅速渗透到传统工业市场。通过无线通信技术的应用,工业系统开发者摆脱线缆的限制后,不断探索提高效率和生产力、降低成本、更好地控制流程和设备的新方法。具备远距离、低功耗、抗干扰、强绕射、灵活部署等特性的 Sub-1GHz 技术在工业领域的无线通信展现出广阔的应用前景,例如工业遥控、油气泄漏检测、煤矿监测、输配电、物流标签定位、工程机械控制、冷链运输等。
未来,随着工业物联网设备和传感器的规模化部署以及网络基础设施的持续完善,Sub-1GHz 技术和传感器将在工业物联网领域发挥更加关键的作用。一方面,工业物联网中联网设备数量增加直接带动对低功耗、长距离可靠通信技术的需求增长;另一方面,边缘 AI、工业机器人等技术的融合带动智能设备和系统的自适应能力及决策能力的产品价值升级。
(7)其他新兴领域
随着物联网技术的成熟和应用领域的不断拓展,全球物联网产业快速发展,物联网设备连接数不断增加。根据 IoT Analytics 数据,预计到 2025年底,联网物联网设备数量将达到 211 亿台,到 2035 年将进一步增长至 550 亿台,未来发展前景广阔。Sub-1GHz 无线射频芯片作为物联网实现底层互联互通的关键,未来需求潜力巨大。
除上述领域外,华普微 Sub-1GHz 无线射频芯片产品在下游智慧医疗、智慧农业、环境监测等领域也具有广泛的应用空间。此外,随着机器人、低空经济等新兴领域的快速产业化落地,进入大规模商用阶段,Sub-1GHz 技术凭借远距离、低功耗、抗干扰、强绕射、灵活部署等优势,具有良好的应用前景,为华普微 Sub-1GHz 无线射频芯片及模块和高精度传感器芯片等产品提供了良好的增长空间。根
据蓝思科技数据,全球智能机器人市场规模从 2020 年的 320 亿美元增长至2024 年的 602 亿美元,复合年增长率为 17.1%,预计到 2029 年将达到1,239 亿美元,2024 年-2029 年年复合增长率约为 15.53%。在低空经济方面,根据赛迪研究院数据,2026 年我国低空经济市场规模将突破 1.06 万亿元大关,正式迈入万亿级产业行列。其中,民用无人机市场持续扩容,2025 年市场规模达到 1,761 亿元,预计 2030年将增至 4,025 亿元。
未来,在新基建、数字化转型政策推动下,Sub-1GHz 芯片及模块的应用领域从基础无线通信,持续向工业物联网、智慧城市、农业物联网、智能基建等领域拓展,市场覆盖范围不断扩大,同时下游需求结构向更高标准、更综合化方向升级。