近日，意法半導體(ST)宣布推出尺寸超緊湊的低功耗物聯網模塊ST87M01，這是一款集成了NB-IoT和GNSS地理定位功能于一身的器件。根據ST公開信息，模塊內部的IC是ST自主設計研發，也就是說其中的NB-IoT通信芯片是由ST自行設計的。
過去幾年，國內外NB-IoT芯片市場基本沒有新的入局者，作為全球知名的集成電路企業，ST在業界的影響力毋庸置疑，本次親自入局，是近年來一個重磅角色進入NB-IoT芯片領域，其產品的特色和創新，也反映了該企業對物聯網應用市場新需求的調研和思考。
ST新推出的NB-IoT產品的特點
根據ST官方新聞稿的表述，該企業認為其最新的NB-IoT產品作為工業級模塊，具有精確的GNSS、超緊湊、低功耗、更靈活、更安全等特性，例如：
符合3GPP R15標準，集成原生GNSS接收器，具備多個導航衛星系統連接功能，能實現定位功能，同時可在 NB-IoT睡眠時提高省電效
模塊采用10.6mm x 12.8mm LGA封裝，是小尺寸應用的理想選擇;
低功耗模式工作電流小于2μA，最大發射輸出功率達+23dBm，適合各種需要可靠的低功耗廣域網連接的物聯網設備;
是一個完全可編程的物聯網平臺，為產品開發人員帶來設計靈活性，用戶只需將自己的代碼直接嵌入到模塊，即可實現簡單的應用場景，該模塊還可以與單獨的主控微控制器配套，實現許多更復雜的用例，同時ST提供各種協議棧，并支持標準化的3GPP AT命令，以及ST的增強型 AT命令;
模塊還集成了的 ST4SIM嵌入式eSIM卡，通過GSMA eSA(安全保證)認證，內置嵌入式安全單元 (eSE)。
從2016年NB-IoT首個標準凍結起，NB-IoT芯片經歷了大批廠商扎堆入局到市場洗牌的過程，經過殘酷的競爭，大部分廠商被清洗出市場，剩余的幾家均實現了量產，而且價格已非常低，近年來很少有新的入局者。ST雖然在全球半導體市場占據重要地位，但其入局NB-IoT芯片，一定要有差異化才能在激烈競爭中立足。
NB-IoT+GNSS系統單芯片能夠低成本、快速實現定位類場景的應用，ST本次推出的NB-IoT產品就包括集成了NB-IoT和GNSS的SoC。實際上，數年前多家芯片廠商就探索或推出單個SoC中實現NB-IoT和GNSS集成，例如此前海思半導體、諾領科技等都推出過NB-IoT+GNSS系統單芯片Boudica 200和NK6010，但由于種種原因，兩家廠商雖然進行了率先的創新，但最終夭折。如今，ST將NB-IoT+GNSS系統單芯片再次推向市場，讓這一趨勢更為明顯，為定位場景的NB-IoT快速規模化應用提供有力支持。
由于ST是一家IDM模式的半導體廠商，因此該廠商宣稱ST87M01產品以及其中的新品都是其自主設計、研發、制造，所以ST能夠全盤控制、管理物料成本和供應鏈，在產品質量方面有較高的保障。一直以來，ST的產品以穩定性高著稱，這款NB-IoT產品也將延續其以往的特點。
ST擁有非常豐富的半導體器件產品，可以為其NB-IoT產品供應鏈穩定性和產品的協同形成強大的“靠山”，這或許是該公司在物聯網領域最大的優勢之一。ST在新聞稿中提到，ST87M01 可與自己的各種技術產品配合使用，包括微控制器、AI 解決方案、傳感器、執行器、PMU、轉換器、接口、存儲器和其他連接技術，這些產品在全球市場中都具有巨大優勢，為下一代物聯網生態系統賦能。
最為典型的是，對于物聯網從業者來說，STM32微控制器(MCU)這一明星產品非常熟悉，公開數據顯示，截至2020年6月底，STM32出貨量已超過60億顆。ST的MCU產品在全球具有競爭優勢，幾乎成為物聯網終端的標配，廣泛應用于各種場景。因此，有MCU產品的配合，預計ST的NB-IoT產品能夠在市場上占據一席之地。另外，完全可編程、集成eSIM芯片等設計，也加速了物聯網應用的開發。
此前，ST擁有大部分主流的低功耗廣域物聯網(LPWAN)系列所有產品，包括LoRaWAN、Sigfox，也有Wi-Sun、6LowPAN等相對小眾的LPWAN產品，產品線非常廣泛。如今，入局NB-IoT使其進一步補齊了LPWAN產品線，當然，筆者認為ST入局NB-IoT芯片也是做了充分的調研和慎重決策，未來會進一步體現其差異化。
探索更多的NB-IoT規模化需求場景
從ST入局NB-IoT市場的特點，可以看出NB-IoT的很多場景市場規模還未釋放出來，吸引新的主體入局并對針對規模化的場景痛點展開創新。其中，一個明顯的趨勢是物流、定位追蹤領域的NB-IoT規模將進一步釋放。
從本次ST的產品設計來看，NB-IoT+GNSS系統單芯片能夠直接支撐需要位置類的物聯網場景，這一類場景一般包括物流、供應鏈中物品的定位，也包括寵物、兒童、老人、特殊場所工作者等人員的跟蹤定位，還有諸如共享單車、電動工具等資產的追蹤。
在過去幾年的NB-IoT發展歷程中，最先實現規模化應用的是水表、燃氣表、煙感等固定場所的設備，這些場景大部分處于室內，對于網絡深度覆蓋要求較高，NB-IoT的穿透性發揮了重要作用，但這些場景沒有定位的需求，因此無需配置相應的衛星定位功能，成本也比較低。目前，主流的NB-IoT芯片大部分沒有集成衛星定位功能。
近年來，定位追蹤也成為NB-IoT的一個重點應用領域，截至去年物流跟蹤領域的NB-IoT終端出貨量已超過千萬。由于定位跟蹤場景需要定位的功能，方案設計中一般會選用NB-IoT和GNSS兩顆芯片。隨著這一場景規模的擴大，NB-IoT+GNSS單芯片集成的需求也越來越明顯，由于集成的單芯片可以顯著降低成本，并大幅減少器件數量和尺寸，功耗也相應實現優化，能夠支撐低成本的物流供應鏈領域。
在筆者看來，雖然NB-IoT在定位跟蹤領域的終端連接數超過千萬，但這僅僅是冰山的一角。舉例來說，國家郵政局數據顯示，2022年我國快遞包裹數量再次突破1000億件。雖然并非每一個快遞包裹需要進行實時追蹤，但其中有相當大一部分重點物品需要全程追蹤，數量超過億件，加上人員、資產的跟蹤定位，這一領域的市場還未真正開啟。
多家頭部物聯網廠商看到了定位跟蹤領域的市場潛力，進行大力布局。例如，近期高通公司高調宣布推出物聯網平臺Qualcomm Aware，重點聚焦的是定位追蹤場景，同時還推出多款開發者終端，主要是不同等級的物流追蹤器、傳感器、標簽產品，支持供應鏈物流多個場景的感知，Qualcomm Aware平臺首批合作伙伴中的最終用戶場景也大部分為物流追蹤需求。
定位跟蹤解決方案中，NB-IoT雖然不是唯一的方案，但其技術路線具有一定優勢，其低功耗、長距離等特點，適合一些大范圍移動的物品和人員的跟蹤。這也要求NB-IoT的功耗、成本、尺寸等方面能夠進一步優化，在每次明顯優化的情況下，可以帶來連接數的明顯增長。當然，NB-IoT的基礎設施也需要進一步完善，以支持廣泛的定位跟蹤設備的接入。
中國信通院發布的《2022年移動物聯網發展報告》顯示，目前NB-IoT已形成水表、氣表、煙感、追蹤4個千萬級應用，以及白電、路燈、停車等7個百萬級應用。實際上，還有大量新的場景也可以通過NB-IoT進行數字化升級，只是目前因為各方面原因，還存在一些壁壘。對于短板的突破，能夠帶來一些場景的規模化增長。
例如，近年來無源物聯網已成為物聯網領域的一個熱點，一些電源管理廠商推動能量收集(energy harvesting)技術的研發和商業化，這一領域的成果已開始探索與NB-IoT技術的結合，通過能量收集技術，可以提供一個無需電池但能持續供電的模塊或單元，與低功耗的NB-IoT模塊集成，可以徹底拋棄電池，實現一些場景真正的全生命周期無人值守。此前，已有部分無源物聯網廠商與NB-IoT芯片模組的合作，推出無需電池供電的NB-IoT模組，當然這一方案還不成熟，無法大規模推廣，若未來成熟后，這一方案將為NB-IoT打開新的空間。
所以，未來NB-IoT的發展中，需要針對重點的短板和痛點進行專門攻關，某一個重點的短板若能夠實現突破，就能帶來一些場景的規模化增長。在這一過程中，需要發揮多方的積極性和力量，進行更加廣泛的生態合作。
