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1 可穿戴設(shè)備爆發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)布局驅(qū)動(dòng)低功耗藍(lán)牙市場需求釋放，預(yù)計(jì)2023年全球BLE市場空間將達(dá)到65億美元

1.1終端設(shè)備連接無線化，藍(lán)牙在主要的局域網(wǎng)無線通信技術(shù)中最具應(yīng)用優(yōu)勢

網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用快速發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸場景日益豐富。據(jù)We Are Social和Hootsuite報(bào)告統(tǒng)計(jì)，截至2018年底，全球互聯(lián)網(wǎng)用戶規(guī)模超過43億人，約占全球人口的57%，全球一半以上人口“觸網(wǎng)”得益于互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)快速發(fā)展以及智能終端的大量普及?；ヂ?lián)網(wǎng)用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸要求不斷提高，隨著通信技術(shù)升級(jí)，傳輸內(nèi)容和形式逐漸升級(jí)，從最初的文字、圖片發(fā)展到視頻傳輸；傳輸場景也愈加豐富，從人與人、人與物拓展到物與物的數(shù)據(jù)傳輸。

無線通信分為近距離和遠(yuǎn)距離傳輸，而局域物聯(lián)網(wǎng)正快速推動(dòng)短距離無線通信方式發(fā)展。根據(jù)愛立信移動(dòng)市場報(bào)告預(yù)計(jì)，全球物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量將由86億增加至2024年的223億，復(fù)合增長率17%。并且短距離無線連接是物聯(lián)網(wǎng)的主要連接形式，連接設(shè)備數(shù)量將由2018年75億上升到2024年178億，復(fù)合增長率達(dá)到15%。

無線通信技術(shù)主要分廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)兩種，差別在傳輸距離和通信協(xié)議方面。局域網(wǎng)無線通信技術(shù)包括NFC、IrDA、WIFI、藍(lán)牙、ZigBee、Z-Wave、UWB、RFID、LiFi等，傳輸一般在0-300米；廣域網(wǎng)無線通信技術(shù)包括GPRS、LoRa、NB-IoT等，有效傳輸距離在公里級(jí)。藍(lán)牙是最主要的局域網(wǎng)（短距離）無線通信方式之一，適合覆蓋距離在百米以內(nèi)、數(shù)據(jù)傳輸量較小的通信。

相對(duì)于經(jīng)典藍(lán)牙，低功耗藍(lán)牙有傳輸遠(yuǎn)、功耗低、延遲低等優(yōu)勢。傳輸距離方面，經(jīng)典藍(lán)牙只有10-100米，而BLE最遠(yuǎn)能傳輸300米；連接方式上，經(jīng)典藍(lán)牙只能通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式傳輸，而BLE設(shè)備能夠能通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、廣播、Mesh組網(wǎng)與其他設(shè)備相連；在功耗上，兩者的差別巨大，低功耗藍(lán)牙運(yùn)行和待機(jī)功耗極低，使用一顆紐扣電池便能連續(xù)工作數(shù)月甚至數(shù)年之久。

經(jīng)典藍(lán)牙支持音頻傳輸，而低功耗藍(lán)牙主要用在非音頻數(shù)據(jù)傳輸上。基于這個(gè)差距，經(jīng)典藍(lán)牙和低功耗藍(lán)牙應(yīng)用場景有所不同。經(jīng)典藍(lán)牙主要應(yīng)用在音頻傳輸設(shè)備上，而低功耗藍(lán)牙主要用在數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，尤其是以物聯(lián)網(wǎng)為主的數(shù)據(jù)傳輸。

可穿戴設(shè)備是低功耗藍(lán)牙率先爆發(fā)的市場，當(dāng)前處在快速增長期。根據(jù)IDC數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)2019年全年可穿戴設(shè)備出貨量有望超過2.23億臺(tái)，2023年出貨量將增加至3.02億臺(tái)，年復(fù)合增長率達(dá)到7.9%。可穿戴設(shè)備增長主要來自腕式設(shè)備和耳戴式設(shè)備，其中腕式設(shè)備出貨量占比超過60%，主要為智能手表和手環(huán)，常用于健康、運(yùn)動(dòng)等場景，作為手機(jī)等移動(dòng)終端的外圍設(shè)備，數(shù)據(jù)傳輸是其主要功能，對(duì)功耗有很高要求。

物聯(lián)網(wǎng)市場增量空間巨大，且對(duì)功耗和組網(wǎng)能力要求愈加嚴(yán)格，低功耗藍(lán)牙將是局域物聯(lián)網(wǎng)重要玩家。低功耗藍(lán)牙以其成本低、功耗低、Mesh組網(wǎng)能連接上千個(gè)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)勢，無論是在單個(gè)設(shè)備還是系統(tǒng)構(gòu)建上，都有用武之地，因此低功耗藍(lán)牙是局域物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景不可或缺的玩家。

2 國外廠商搶占高端BLE市場先機(jī)，國內(nèi)廠商也開始逐步布局低功耗藍(lán)牙

2.1BLE領(lǐng)域尚未完全形成寡頭壟斷格局，國外廠商布局較早，占據(jù)主要市場份額

全球低功耗藍(lán)牙企業(yè)呈現(xiàn)充分競爭的格局，國外廠商布局較早，市占相對(duì)較大。自2010年低功耗藍(lán)牙引入以來，國外廠商引領(lǐng)低功耗藍(lán)牙建設(shè)，到目前為止，全球主要低功耗藍(lán)牙廠商有Nordic、Dialog、TI、ST、Cypress、Siliconlab、Microchip、Toshiba、泰凌微等。除泰凌微外，其他廠商多來自歐美和日本，占據(jù)高端BLE芯片市場，其中挪威的Nordic以40%左右的市占率成為BLE領(lǐng)域的龍頭，國內(nèi)在這個(gè)領(lǐng)域市占率較高的廠商只有泰凌微一家，目前產(chǎn)品在照明領(lǐng)域應(yīng)用較多，其他廠商多是藍(lán)牙領(lǐng)域的低端同質(zhì)產(chǎn)品。

Dialog是僅次于Nordic的第二大低功耗藍(lán)牙芯片公司，截至2018年，低功耗藍(lán)牙芯片出貨量超過2億顆。2018年Dialog低功耗藍(lán)牙業(yè)務(wù)收入約0.52億美元，年增長率21%，市占率約11%。公司從2013年開始研發(fā)低功耗藍(lán)牙，2015年第一代低功耗藍(lán)牙出貨，逐漸形成完整的產(chǎn)品組合，2016年第二代低功耗藍(lán)牙出貨，并在2017年升級(jí)到藍(lán)牙5.0。其產(chǎn)品主要應(yīng)用在可穿戴設(shè)備和智能家居上。

可見，國外占據(jù)一定市場份額的公司在低功耗藍(lán)牙研發(fā)上起步較早，與下游客戶聯(lián)系緊密，為最近幾年低功耗藍(lán)牙應(yīng)用場景的爆發(fā)做了充足的鋪墊。盡管低功耗藍(lán)牙以國外廠商為主，但在全球市場上并未形成少數(shù)廠商壟斷的局面。

2.2國產(chǎn)高端低功耗藍(lán)牙逐漸起步，進(jìn)口替代成為確定趨勢

低功耗藍(lán)牙作為物聯(lián)網(wǎng)重要無線連接技術(shù)，使用場景越來越豐富，國內(nèi)廠商也在加速布局，除去傳統(tǒng)藍(lán)牙企業(yè)積極轉(zhuǎn)型或拓展新板塊，低功耗藍(lán)牙創(chuàng)業(yè)公司也如雨后春筍般萌發(fā)。盡管國外低功耗藍(lán)牙芯片發(fā)展較早占據(jù)優(yōu)勢，但國外產(chǎn)品普遍價(jià)格昂貴，且面臨著繼續(xù)開發(fā)難度大、國內(nèi)本土化服務(wù)不足等劣勢，為國內(nèi)企業(yè)進(jìn)入低功耗藍(lán)牙領(lǐng)域創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。

國內(nèi)傳統(tǒng)藍(lán)牙廠商出貨的BLE的普遍集中在低端BLE上，版本在4.2及以下，近兩年才開始轉(zhuǎn)型布局BLE5.0，但主要還是應(yīng)用在藍(lán)牙音頻上的雙模低功耗藍(lán)牙芯片，少數(shù)廠商開發(fā)具有藍(lán)牙m(xù)esh和室內(nèi)定位等功能的單模藍(lán)牙透傳芯片。臺(tái)灣絡(luò)達(dá)、瑞昱成立時(shí)間較早，主要生產(chǎn)藍(lán)牙音頻芯片，在2016年以后才陸續(xù)研發(fā)高端BLE，近兩年有部分BLE5.0產(chǎn)品出貨，但量還不算大。其余公司例如恒玄、珠海杰理、炬芯、博通集成等，近年來都陸續(xù)轉(zhuǎn)向高端低功耗雙模藍(lán)牙產(chǎn)品研發(fā)。例如，2019年4月上市的公司博通集成，上市籌資主要用于研發(fā)BLE5.0和5.1芯片。

國內(nèi)早期切入BLE芯片市場的廠商只有泰凌微一家，但近幾年以BLE作為創(chuàng)業(yè)方向的公司越來越多。泰凌微于2010年成立，是我國第一家真正意義上的低功耗藍(lán)牙，2014年第一代低功耗藍(lán)牙芯片實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，2016年多模低功耗藍(lán)牙芯片誕生。產(chǎn)品主要應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)中智能照明和可穿戴設(shè)備，它是國內(nèi)出貨量最大的低功耗藍(lán)牙廠商，全球占比接近8%。其他低功耗藍(lán)牙創(chuàng)業(yè)公司比如富瑞坤、巨微、奉加微、聯(lián)睿微、桃芯科技等也正在起步，并結(jié)合中國企業(yè)的需求，開發(fā)本土化程度更高的低功耗藍(lán)牙芯片。

芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移大勢所趨，多重驅(qū)動(dòng)使得國內(nèi)低功耗藍(lán)牙廠商實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代確定性高。隨著中國對(duì)集成電路產(chǎn)業(yè)政策支持發(fā)力，以及為了抵御中美貿(mào)易摩擦帶來IC供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)等外部因素；還有國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展帶來藍(lán)牙終端市場巨大需求刺激，以及國內(nèi)芯片設(shè)計(jì)優(yōu)秀人才變多等內(nèi)部因素；藍(lán)牙廠商逐漸向內(nèi)地轉(zhuǎn)移，高端低功耗藍(lán)牙作為一個(gè)好賽道，國產(chǎn)替代是一個(gè)必然。

3 藍(lán)牙芯片廠商以產(chǎn)品功耗、成本和穩(wěn)定性作為公司的核心競爭力

3.1低功耗是BLE設(shè)計(jì)重要要求

無線連接設(shè)備對(duì)功耗要求高，平衡BLE性能和功耗十分關(guān)鍵。在可穿戴設(shè)備、藍(lán)牙位置服務(wù)、智能家居、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等藍(lán)牙新興應(yīng)用方向中，這些設(shè)備不需要時(shí)刻保持運(yùn)行，只需在被喚醒時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸或執(zhí)行控制，而且每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大。出于體積限制和無線連接的要求，要設(shè)備保持長久運(yùn)行就需要功耗極低，這就對(duì)BLE芯片的功耗提出了要求。

低功耗藍(lán)牙芯片功耗主要來源為動(dòng)態(tài)運(yùn)行功耗和靜態(tài)睡眠功耗。而這些功耗是受設(shè)備激活時(shí)間、休眠時(shí)間、激活和休眠之間轉(zhuǎn)換頻率、執(zhí)行通信協(xié)議和應(yīng)用程序的效率、供電電壓、工作溫度等因素影響。圖24反映了連接事件和連接間隔對(duì)功耗的影響，當(dāng)設(shè)備激活運(yùn)行時(shí)，功耗較高，處在休眠狀態(tài)時(shí)，功耗較低；當(dāng)連接間隔越長時(shí)，通信頻率下降，傳輸時(shí)間變長，而功耗也變低了。

另外，圖25表示從設(shè)備（slave）對(duì)主設(shè)備（master）發(fā)出的連接事件響應(yīng)的時(shí)間也對(duì)功耗有影響。從設(shè)備只在有數(shù)據(jù)的時(shí)候才傳輸，在沒有數(shù)據(jù)要傳輸?shù)那樾蜗虏恍枰獙?duì)主設(shè)備進(jìn)行響應(yīng)，功耗也會(huì)降低。

BLE功耗的降低，主要是通過芯片設(shè)計(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)之初，通過合理地劃分軟硬件，得到比較合理的低功耗系統(tǒng)方案。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，芯片設(shè)計(jì)上需要考慮防異常功耗設(shè)計(jì)、功耗管理設(shè)計(jì)、電源管理設(shè)計(jì)、微功耗值守電路設(shè)計(jì)等；具體而言是要減少射頻、電源管理和系統(tǒng)控制的功耗。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面需要外圍軟件開發(fā)適應(yīng)硬件，優(yōu)化軟件代碼以減少運(yùn)算復(fù)雜性，采用低功耗的程序設(shè)計(jì)以及有效的外圍功耗管理設(shè)計(jì)，從而達(dá)到產(chǎn)品功耗和性能的最佳平衡。

3.2無線連接穩(wěn)定性是低功耗藍(lán)牙產(chǎn)品力的體現(xiàn)

BLE連接穩(wěn)定性直接影響用戶體驗(yàn)，是決定產(chǎn)品市場開拓廣度和深度的重要因素。外界環(huán)境無線干擾很多，給BLE連接帶來問題，比如設(shè)備無法連接、連接異常斷開、反復(fù)斷開重連、復(fù)位從機(jī)連接的情況。藍(lán)牙芯片要良好抵御外部干擾，廠商的芯片設(shè)計(jì)是保證穩(wěn)定性的首要環(huán)節(jié)。特別是對(duì)模擬信號(hào)采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、射頻端的電路設(shè)計(jì)，決定了產(chǎn)品穩(wěn)定性。

藍(lán)牙芯片硬件成本包括芯片制造、封裝測試階段的費(fèi)用。制造成本占比最大，主要包括晶圓成本和掩膜成本，這些成本與采用的制造工藝和芯片設(shè)計(jì)能力直接相關(guān)。采用越先進(jìn)工藝，一片wafer能夠切割的die就越多，面積越小，單顆芯片成本越低；但是wafer本身的成本與芯片設(shè)計(jì)復(fù)雜度相相關(guān)，設(shè)計(jì)越復(fù)雜，掩膜成本就越高，芯片制造成本越高。相比之下，芯片封測成本占比較小，占比在硬件成本30%以下。硬件成本控制主要體現(xiàn)芯片公司議價(jià)能力，且議價(jià)能力的提升是主要靠規(guī)模提升實(shí)現(xiàn)的。一般來說，芯片產(chǎn)量大的企業(yè)規(guī)模效應(yīng)更明顯，平均成本也會(huì)降低。

在下游應(yīng)用端，客戶還十分關(guān)注BLE應(yīng)用方案整體成本。大多數(shù)藍(lán)牙芯片都以SOC的形式存在，而在實(shí)際應(yīng)用中，要形成系統(tǒng)級(jí)方案，可能還需要其他配件。所以，客戶選擇何種芯片，還需要考慮芯片集程度，應(yīng)用方案整體成本，以及方案實(shí)現(xiàn)的難易程度等。

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