半导体公司在物联网领域的机遇与挑战


这几年,物联网(IoT)令人兴奋不已,新兴企业和老牌企业十分看好该行业。早期的投资已渐渐获得回报,智能恒温器,可穿戴健身设备和其他发明物已经成为主流。随着新的物联网产品的开发或即将推出(如医疗监控系统和车用传感器),有些分析师认为,物联网有望取得更大的收益。

 
半导体公司也许能从物联网的扩展中受益,甚至可能比其他行业的企业受益更多。随着智能手机市场的增长趋于平稳,物联网将成为重要的新收入来源。有鉴于大量的潜在机会,麦肯锡最近与全球半导体联盟(GSA)展开了合作,对物联网进行了更紧密的研究,重点关注可能有碍于进步的各种风险。除了收集事实依据,还对半导体行业及其相邻行业的高管进行了调研和采访。
 
研究表明,对于半导体公司而言,物联网确实是半导体公司的重大机遇——尽管该行业还在发展阶段,但它们现在就应该致力于该行业。但是,我们还发现,物联网增长的时机和规模可能取决于行业参与者是否能快速地解决几个障碍,包括安全保护方面的不足,客户需求有限,市场分散,标准的缺乏以及各种技术障碍。尽管半导体公司在其他新兴技术领域也遇到过类似的问题,但它们已经准备好充当解决这些问题的先锋。
 
还有另一个重要的洞察与半导体公司本身的性质有关。它们对硅材料一如既往的关注使他们能够在许多行业中获利,但由于芯片仅占价值链的一小部分,因此硅对于物联网而言可能并不是最佳选择。半导体公司必须提供全面的解决方案,例如,除了硬件之外还涉及安全性,软件或系统集成服务的解决方案。与任何重大变革一样,此举会带来一些风险。但这有助于半导体公司从组件供应商转变为解决方案提供商,从而从物联网中获得最大的收益。
 
新的发展来源
 
麦肯锡全球研究院最近表示,到2025年,物联网将在全球范围内产生4万亿至11万亿美元的价值。这些庞大的数字反映了物联网在消费者和B2B应用中的变革潜力。价值创造将源自支持物联网的科技公司所提供的硬件,软件,服务和集成活动。
 
分析师们还认为,当前的物联网用户基数(已连接设备的数量)在70亿至100亿之间。预计在未来几年中,这一数字将以每年15%到20%的速度增长,到2020年将达到260亿到300亿。
 
与这些预测相符的是,我们采访的许多高管都表示,物联网将大大提高半导体行业的收入,其方法是刺激人们对微控制器,传感器,连接性和存储器的需求。他们还指出,物联网为网络和服务器带来了增长机会,因为所有新设备和服务都需要额外的云基础架构。总体而言,物联网有助于半导体行业保持或超过过去十年所报告的3%至4%的年均收入增长。考虑到智能手机市场增长放缓的趋势,这些结果尤其重要,而智能手机市场在过去几年中一直是主要动力。
 
我们的采访确实揭示了某些不确定因素,即物联网是半导体行业的最大增长动力还是仅仅是几个重要因素之一。受访者质疑物联网是否会触发对新产品和服务的需求,或者是否只会增加对现有集成电路的需求,这一点尤其重要。同样,我们的调查显示,全球半导体联盟子公司的高管对物联网的潜力持有不同的看法,有48%的人表示它将是半导体行业增长的三大动力之一,只有17%的人将其列为最重要的动力。
 
尽管物联网能带来巨大商机,但有些半导体公司仍不愿在此领域进行重大投资。最大的问题是,物联网中的产品往往只对利基市场具有吸引力而且销量相对比较低。由于个别产品的投资回报率相对较低,因此有些半导体公司限制了其针对物联网专用芯片的研发支出而宁愿改用现有产品。例如,无线SoC领域的参与者可能会为物联网提供重新设计的无线处理器和芯片组,而微控制器领域的参与者往往会将低端处理器和联网芯片组捆绑在一起以争夺同样的机会。
 
随着物联网市场的成熟和规模的扩大,半导体公司可能会更积极地寻求新方法。但是,在继续发展之前,他们应该首先确定哪些垂直领域和应用程序正在迅速增长,而且还要评估它们的市场什么时候才能为大量投资提供合理的依据。尽管半导体公司可能会获取许多物联网垂直领域的增长,但六个最有前途的市场(即我们选择重点研究的市场)包括以下内容:
 
• 健身器材等可穿戴设备
• 智能家居应用,例如自动照明和供暖
• 医疗电子
• 工业自动化,包括远程服务和预测性维护等任务
• 联网的车辆
• 智慧城市,其应用程序可协助公共部门内的交通控制和其他任务
 
未来的挑战
 
和许多其他高科技创新一样,物联网引起了媒体的浓厚兴趣,有关联网汽车和智能手表的报道满天飞。尽管我们不想轻视物联网的潜力,但我们的研究表明,以下六个问题可能会阻碍其发展:
 
• 对用户数据的安全性和隐私保护不足
• 在没有单一“杀手级应用程序”的情况下难以创造客户需求
• 缺乏一致的标准
• 利基产品的激增,导致了市场的分散化和创造专用芯片的无利可图的环境
• 需要通过提供全面的解决方案(而不是仅专注于硅材料)来从每个应用中获取更多价值
• 影响物联网功能的技术限制
 
这些问题并非无法解决,如果半导体公司愿意从中发挥积极作用,这些问题完全有可能得到解决。
 
安全性和隐私:高风险,严重后果
 
大多数受访者认为,安全性是物联网应用增长的重要要求。有人称其为“关键推动者”,他们声称许多开发人员和公司最初在创建物联网设备时就低估了其重要性。他指出:“在你的应用程序或产品尚未达到规模时,安全性不是关键问题,但是一旦达到规模并可能发生了首次事故,这便成了最重要的问题”。我们的调查结果与访谈的结果相一致,即受访者将安全性视为妨碍物联网成功的最大难题。最近对联网汽车系统的攻击也凸显了解决联网设备,车辆和建筑物的安全难题的重要性。
 
然而,鉴于物联网涉及众多应用程序和垂直领域,每个应用程序和垂直领域都有其自身的问题和需求,确保安全并非易事。例如,健身可穿戴设备可能只需要相对基本的安全措施即可确保消费者的隐私(例如基于软件的解决方案)。但是,控制更关键功能(包括医疗电子和工业自动化)的物联网应用则需要更高的安全性,包括基于硬件的解决方案。
 
受访的大多数高管一致认为,保护物联网所需的技术已经可用。但是,他们担心大多数安全产品的碎片化本质,他们希望确保参与者能保护整个物联网栈(云,服务器和各种设备),而不是只关注其中一个领域。正如一位高管所说:“总体安全性是由其短板决定的。”
 
半导体公司可以协助端到端解决方案的实施,其方法是提供片上安全性,在片上划分处理器功能或提供全面的硬件和软件服务(包括身份验证,数据加密和访问管理)。那些专门从事安全的公司也许能够使用自身的产品来提供全面的解决方案,但其他公司则需要进行并购或与更高一级的参与者建立合作伙伴关系,从而获得在软件或云领域更广泛的专业知识。例如,半导体公司可以将其硬件安全知识提供给应用程序设计师或网络设备制造商,因为这些信息将有助于安全软件的设计。
 
客户需求:开发终端市场
 
许多受访者都预见了这样一个未来,即物联网应用比如今的手机更为普遍。但其他人则更为谨慎地指出:“没有人真正知道物联网什么时候能起量;这是一个显而易见的难题。如果你不能证明其巨大商机,那么这很难引起关注。”
 
在其他技术领域,一个创新的应用程序或用例(所谓的杀手级应用程序)往往能催生巨大需求。2007年就发生了这种情况,当时iPhone的推出引发了智能手机市场的显著增长。尽管物联网可能会遵循这种方式,但大多数受访者一致认为,增长将源于众多有吸引力但规模很小的机遇,这些机遇采用了通用平台而非杀手级应用。
 
某些最具创新性的物联网应用程序(以及那些最有可能刺激客户需求的应用程序)可能来自初创公司。科技行业以外的企业,例如零售商,保险公司以及石油和天然气公司,也可能会开发出吸引广泛客户群的有趣产品,尽管有些受访者认为这些公司将面临巨大的困难。如果半导体厂商采取新的战略来帮助这些企业蓬勃发展,它们就可以间接地刺激对物联网设备的需求。例如,初创企业和非科技类企业通常在半导体方面的经验有限,因此他们可能会喜欢简单的解决方案和更多的动手支持,包括来自专门协助板级设计和解决方案集成的现场工程师的指导(从硅片到应用程序)。物联网客户可能也更喜欢一站式解决方案,即具有物联网设备所需的所有相关要素的完整平台,包括连接性,传感器,内存,微处理器和软件。对于一些资金有限的小型企业,此类平台可能是唯一在经济上可行的选择。
 
物联网标准:一致性的需求
 
物联网技术栈中的某些层没有制定标准,而其他一些层具有众多竞争标准,但没有一个标准起决定性作用。在我们的调查和访谈中,大多数受访者将这种情况视为主要问题,一位高管表示:“关键是哪种标准将获胜,何时才能得到实施。”
 
要了解缺乏统一标准如何使产品开发和行业增长复杂化,不妨想一下连接性问题。低频和中低数据传输率的设备存在互相竞争,互不兼容的连接标准。由于选择众多,产品设计师可能不愿意创建新设备,因为他们不知道自己的选择是否会符合未来的标准。同样,终端用户可能不愿购买有可能无法与现有产品或未来同类产品能够互操作的设备。
 
尽管包括利益集团和行业协会在内的多个组织都在尝试建立标准,但要预测每个物联网垂直领域将采用哪些标准是不可能的。面对这种不确定性,半导体厂商应采取对冲策略,着眼于极有可能得到广泛接受的标准,同时选择替代方案。在任何情况下半导体参与者都应积极与试图制定物联网标准的行业协会或其他组织合作,以支持最佳标准为目的。
 
如何解决分散的市场:创建通用平台
 
物联网设备对电源,数据处理速度,形态因素,价格和其他方面的要求千差万别。例如,智能水表必须在不依赖电源的情况下运行,哪怕不能持续数年,至少也要达到数月。它们还需要大范围的连通性,但数据传输率可能低于每秒一千比特。相比之下,用于工业自动化的物联网设备往往需要直接连接到电源并且要具备很好的数据传输率,但是它们的连接范围比智能电表的连接范围要小。
 
当涉及到单个芯片的研发成本时,器件规格的这些变化变得非常重要。如果考虑典型的集成电路设计成本和产品寿命,那么半导体公司每年需要达到2000万至7000万个芯片的出货量才能实现收支平衡。只有少数细分市场(例如可穿戴设备)才需要那么多芯片,因此为个别应用创建定制的解决方案并不可行。但是,半导体公司不应放弃物联网市场,而应研究一种方法,该方法包括根据设备规格将设备分类为原型,然后创建一个覆盖所有设备的平台。
 
来自多个垂直行业的产品只要具备相似的规格就可以归为同一原型。例如,许多低成本应用程序对短距离,中等数据传输率的连接和有限的数据处理有共同的要求。如果半导体公司为适合这种原型的应用程序创建通用平台,它们将同时增加需求并减少研发支出。平台方法的一个缺点是,芯片可能无法为其涵盖的每个应用程序提供最佳性能。
 
在硅以外获取价值:软件等方面的机会
 
半导体公司在技术创新方面具备当之无愧的声誉和优秀表现,其一些发明推动了个人计算,移动通信和其他领域的进步。但是,不管这么说是否公允,他们也因未能从创新中获得全部价值而广为人知,而其他高科技公司(例如软件公司)则从设备增强中获利良多。我们的分析表明,半导体公司在物联网方面可能面临类似的困境。一位受访的高管指出:“价值获取一直是半导体厂商面临的特殊难题,由于参与者越来越多,而商业模式仍不成熟,价值提取在物联网领域尤为困难”。其他受访者表示,大数据和云公司的定位是要在物联网中获取比半导体业务更多的价值。
 
为了解决这个问题,有些半导体公司已经开始创建涵盖技术栈多层的完整解决方案,因为非传统客户(技术领域以外的初创企业和企业)更喜欢这种方法,而且特别喜欢。现在确定获胜策略还为时过早,但是对于追求以下三个机会的公司来说,优势可能会发挥出来。
 
软件。半导体公司多年来一直在通过为软件提供支持来补充集成电路的不足,但是随着物联网的发展,这种趋势将变得更加重要。许多半导体公司最近都试图通过并购或建立合作关系来打造其软件技能,而另一些半导体公司则专注于提高内部能力。
 
安全性。如前所述,物联网需要完整的端到端安全性。半导体厂商向来提供芯片安全解决方案,但他们可能会在其他层面发现更多机会,如果他们可以提供软件产品的话就可以发现无限机会。
 
系统集成。一位采访者说:“如今,大多数参与者都具备集成系统的部分解决方案,但没有完整的解决方案。那么集成商是谁?”半导体公司可以担当这个角色,如果它们能提供支持集成电路的系统或应用程序级软件,它们就更当之无愧了,尽管有些受访者指出,这可能与其核心竞争力有很大的出入。
 
技术问题:在挑战中寻找机会
 
我们的调查中有三分之二的受访者表示,技术问题对物联网的成功几乎没有挑战。其余受访者则在两个观点之间形成意见分歧,有一半人认为技术问题的重要性高于平均水平,而另一半人则认为技术问题是一个重大难题。这些高管可能持有不同意见,因为技术问题因行业和应用而异。例如,受访者同意可穿戴技术需要改进。一位高管表示:“可穿戴设备一直存在充电问题。我们不希望在出行时频繁充电”。相比之下,用于智能家居应用程序的技术已经非常先进,但是管理互操作性的标准很少,这限制了它们的采用。
 
当我们向受访者询问有关物联网的最关键的技术创新时,大多数人关注低功耗和电池续航。充电时间的巨大改善会增加人们对现有设备的需求,同时还使产品设计人员能够创建新的应用程序。可穿戴计算机,用于农业应用的分布式传感器以及用于零售业的信标技术只是其中一些需要改进的应用。电源和电池续航的创新可能有很多途径,例如设备上的电源管理,存储的进一步发展,无线充电以及能量收集。
 
尽管带来领先技术进步的半导体公司会颇受青睐,但并不是每个参与者都必须专注于创新。那些提供过时解决方案的公司仍将在物联网中扮演重要角色,因为许多应用程序(尤其是其中包含的传感器),将继续依赖现有的技术。
 
对半导体厂商的影响
 
想获取物联网巨大增长潜力的半导体公司可能会被迫迅速发展而不改变其现有的运营模式,但这这种做法很可能是错误的。物联网不同于它们以往所服务的任何高科技领域,其传统策略也许不能在新的客户群中获得成功。面对如此多的风险,半导体公司需要重新评估其业务的方方面面,很可能要做出重大变革。从战略角度看,有三种策略特别重要。
 
寻找与你能力相符的职位
 
在高度分散的市场中可能会有许多有利可图的物联网商机,半导体公司将需要找出最能代表其能力的前景广阔的市场。使用平台方法来覆盖多个细分市场非常重要,否则研发成本可能会很高。当公司选择合适的利基市场时,其最重要的考虑因素之一就是自身的专业知识。与消费电子公司有紧密关系并具备完整的系统集成能力的半导体厂商最好将工作重点放在这些方面,即可穿戴设备和智能家居设备,开发芯片,软件和算法以及设备级设计。他们还可以提供服务器端软件,连接网关和相关的基础设施。相比之下,具备高可靠性集成电路和安全性的专业公司可能非常适合为医疗应用提供完整的物联网解决方案。
 
制定可靠的战略以寻求硅以外的价值
 
大多数半导体公司清楚地知道,它们的芯片仅占物联网价值链的一小部分,因此它们正在探索软件,云和其他服务方面的机会。但是他们可能还需要考虑采用更激进的方法来提高其所获取的价值,包括求助于新的业务模式。例如,求助于基于使用量的定价策略将使半导体厂商能够在设备或服务的整个生命周期中(而不仅仅是在购买芯片时)获得收入。(这只有在半导体公司愿意为整个系统或具备系统级参与者的合作伙伴的情况下才有可能实现),但是,为了降低风险并避免偏离核心竞争力,它们应该仔细评估新的解决方案。物联网具有许多商机,这一事实将在评估过程中大有裨益,因为这些公司可以在其中一个商机中测试解决方案并在进行更广泛的部署之前进行必要的调整。
 
回顾(并革新)公司运营模式
 
专注于硬件和嵌入式软件的运营模式有助于半导体公司在许多高科技领域蓬勃发展,但它们可能并不十分适合物联网客户。例如,大多数公司现在都有数个大型业务部门,它们很看中直销和现场应用工程师并且侧重于特定于应用程序的研发计划。物联网的一种更合适的组织结构将强调多点市场(multimarket)销售方法并更多地依赖分销商等渠道合作伙伴,这是进入市场战略的一部分。这种安排非常适合物联网的高度分散市场,该市场包含诸多不同的公司,其中包括许多具有独特需求的小型企业。其他可能需要改进的方面包括:
 
研发。从定制芯片向平台方法的转变应该尽快发生,但这并不总是需要进行大规模的内部变革。相反,公司也许可以批准其它参与者使用知识产权来创建平台(例如用于图像处理),从而在不增加开发成本的情况下获得新技术的使用权。
 
投资。公司应该在不同市场上调查大量应用程序,而不是在业务部门主管的指导下进行数量有限的大型投资。这种方法有助于公司避免将绝大部分资金分配给核心产品(而不是用来开发新应用程序)的常见错误。
 
变革管理。如果管理层希望员工培养新能力或开发创新产品,那么他们可能需要修改其关键绩效指标。例如,公司应提供激励措施,鼓励研发部门开发适用于多个垂直领域(如联网汽车和工业自动化)的芯片平台,而不是针对单个垂直领域优化集成电路。同样,想专注于合并或其他外部联盟的领导人必须更积极地鼓励这种伙伴关系来帮助公司认识到其重要性。
 
我们的调查,访谈和研究表明,半导体行业的高管对物联网及其对行业转型的潜力普遍持乐观态度。更重要的是,他们认识到其帮助整个社会的能力,一位高管称其为“改变和丰富生活的机会”。这种变革的确切形式仍然不确定,物联网得到广泛采用的时机也同样不确定。但是,很明显,半导体行业将在其崛起中发挥重要作用。在物联网处于早期阶段时,那些立即采取行动的公司将获得最大的收益。
 
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