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中国移动互联网的技术创新.docx
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中国移动互联网的技术创新
中国移动互联网的技术创新
一中国移动互联网的技术创新综述
近年来,移动互联网以移动通信和互联网的融合为技术基础,呈现了爆发式增长的态势。
中国以数以亿计的移动互联网用户为基础,在移动互联网终端整机、芯片、传感器、操作系统、应用服务等各个核心技术领域积极布局,取得了显著成效。
在终端整机方面,中国厂商的智能终端整体技术水平与市场份额都在显著提升,并积极向新型终端领域拓展。
在智能手机领域,中国厂商在2014年取得了较大进步,增长速度超过了25.9%的市场均值,[1]其中联想和小米携手跻身全球前五,华为智能手机出货量增速高达72.4%。
在国内市场,国产机一直保持80%左右的市场占有率,其中华为、联想、小米和宇龙占据了大部分的国内市场。
在平板电脑领域,市场份额仍然分散,中国厂商拥有较好的基础。
其中,联想以64.7%的增速,占据了2.4%的市场份额,跃居全国第三位,但受国际品牌大军杀价冲量的影响,大陆白牌山寨平板电脑走跌,诸多白牌平板电脑厂家面临生存压力。
在可穿戴设备、智能家居产品、车载设备等领域,中国厂商积极布局,国内新型终端设备的发展紧随国际主流趋势,以可穿戴设备为代表,目前以眼镜、手环和手表为主,其基本功能逐步向社交、娱乐等领域拓展。
此外,努力解决功耗等共性问题以及打造新型终端的应用生态,已成为终端领域近期发展的重点。
在核心硬件方面,中国企业在工艺等核心技术领域有所突破,但在射频等方面仍面临较大挑战。
2014年,多核竞争日益激烈,国内市场4核、8核应用处理器(applicationprocessor,AP)正加速替代单核、双核芯片。
海思、MTK等国内厂商同样全线迈进多核时代,先后发布了诸多相关芯片产品。
以2014年第二季度为例,我国4核AP芯片出货量达6531万片,市场占比达56.3%,而单核AP占比已由2013年初的55%下滑至17.7%。
[2]此外,我国芯片企业工艺技术持续升级,其中中芯国际28nm制程工艺目前已技术冻结,允许潜在客户基于最新节点工艺开展测试和验证,并预计在2015年底产能突破万片。
但受材料等方面的制约,我国芯片企业在射频、元器件等领域与国际主流企业之间仍存较明显差距。
在核心软件方面,移动操作系统两强格局既成,国内企业艰难前行。
安卓(Android)开源免费策略极大地激发了移动终端产业发展的积极性,自2007年发布至2014年第二季度,其以超过80%的份额统领全球产业市场。
苹果iOS强调产业封闭垂直化发展,利用系统优势主导封闭应用生态,通过产业高端定位占据10%以上的市场份额。
因此,移动操作系统领域的两强格局短期内很难改变。
国内智能移动操作系统的内核均采用Linux,以元心为例,其成功分离/扩充相关组件,并打造了内核层、硬件抽象层、中间件层、用户层四层架构,形成了结构清晰的系统架构。
[3]
在应用服务方面,我国互联网领军企业实现了模式创新,互联网应用生态逐步形成。
基于超级应用平台的服务体系不断扩充,成为继HTML5之后又一发展方向。
领军企业通过核心应用功能的扩充,实现了邮件、即时消息、SNS、支付、浏览功能的调用,并成功扩展了其应用生态。
比如,腾讯微信凭借其6亿用户优势,不断完善其服务体系,除原有浏览器/流量平台,还推出了搜索、电商、媒体、O2O、互联网金融等服务,为用户提供“一站式”服务。
此外,腾讯、阿里巴巴、XX等企业,深度挖掘移动即时消息、手机支付、地图等能力,在自身核心应用领域搭建超级应用平台。
二中国移动互联网硬件领域主要技术创新
(一)移动芯片
1.手机芯片
国内企业在移动芯片领域已实现重大突破,但技术攻关与市场推广仍面临较大挑战。
过去几年,受益于智能终端市场的爆发式增长、开源开放商业模式的创新发展和国家对集成电路产业的扶持,本土企业在移动芯片领域已实现市场应用的重大突破,极大地降低了终端芯片对进口的依赖程度。
但4G周期转换导致“中国芯”市场份额大幅下滑。
受4G芯片出货规模迅速增长且国产化水平持续走低的影响,2014年第二季度国产移动基带、射频和AP芯片出货量普遍由2013年初的20%以上下滑至14%左右。
多模多频、VoLTE(voiceoverLTE)及LTE-A等新兴技术仍是影响芯片企业发展的关键因素。
对LTE支持较好的高通、MTK,基带芯片出货量均实现较快增长,而国内厂商因五模能力(支持五种网络制式)缺失,萎缩态势明显,但其中华为海思在2014年表现突出,Kinrin系列多款产品均支持多模多频、VoLTE等新技术功能,且芯片工艺也达到国际厂商28nm的设计水平。
此外,4核已成为主流平台,国内企业在结合LTE多模多频基带芯片研发、加紧构建单芯片平台的同时,也在密切跟踪4核、8核等新的计算升级技术。
2014年第二季度,我国4核AP芯片出货量达6531万片,市场占比达56.3%,8核市场占比达6.6%,单核AP芯片占比已由2013年初的55%下滑至17.7%。
[4]在64位技术演进方面,华为海思更是在市场环境、功耗控制、工艺配套等挑战较为严峻的情况下,率先推出了64位芯片产品Kinrin620,填补了国产64位芯片市场的空白。
在平板电脑市场,展讯、联芯经过积极拓展,已先后发布了集成移动通信模块的平板电脑芯片平台。
我国移动芯片设计、制造技术实力快速提升,与国际领先企业的差距不断缩小。
从设计的角度来看,我国在LTE多模多频通信芯片、多核应用处理芯片、集成单芯片等关键产品与国际主流水平间的发展差距已缩小至1年以内。
从制造的角度来看,中芯国际近几年对先进制造技术的掌握也在加速。
2012年第三季度实现40nm芯片量产,随后对收入的贡献率快速攀升,到2013年第四季度已经达16.3%,全年收入贡献率则达12%。
[5]目前,中芯国际28nm芯片已初步具备量产条件,但相比于台积电的20nm而言,3~5年的技术差距依然存在。
国内涌现的一批移动芯片企业,在国际舞台上也崭露头角。
2013年,展讯销售额破10亿美元,成为国内首个跨入“10亿美元俱乐部”的芯片设计公司;华为海思虽未面向公开市场,但始终重视技术积累,目前已成为国内首家获得ARM架构授权资格的企业。
2.可穿戴设备芯片
可穿戴设备基于软硬件架构可分为腕带类、手表类和眼镜类三种,在相应的系统解决方案中,主控芯片包括MCU、AP+MCU和类手机三种组织模式。
相较于智能手机、平板电脑等终端产品,可穿戴设备对低功耗和高集成的需求更为迫切,需要结合产品个性需求进行专门的定制优化。
目前,国内外芯片厂商积极采用新架构、删减外围功能模块、提高芯片集成度等方式,设计低功耗芯片。
随着杀手级应用的拓展、新型人机交互技术的引入,可穿戴设备性能要求将远远超出MCU级处理器的负荷能力,专用AP设计成为明显趋势,国内移动芯片厂商纷纷加大研发布局力度。
北京君正基于MIPS指令集设计的处理器芯片,在面积、功耗方面均优于ARM和X86,已被果壳电子等诸多智能硬件采用。
联芯科技也针对儿童定位腕表市场推出了LC171X芯片及相应的可穿戴解决方案,在传统GPS定位的基础上,增加实时视频监控传输、语音呼叫、电子围栏及SOS紧急定位等功能,使得家长可以通过手机应用全面了解孩子所处的环境。
(二)其他
1.基础材料
目前,移动芯片相关大部分器件都使用硅来制造,只有射频部分采用砷化镓材料制造,砷化镓材料稀缺、产能不足,极大地制约了射频器件的供货,CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺替代趋势明显。
CMOS工艺在包括射频性能、灵敏度、热导性、噪声指数等方面具有天然的优势。
通过平均功率追踪(APT)、封包追踪(ET)、数字预失真(DPD)、天线调谐等技术,CMOS解决方案已能满足载波聚合对线性及功耗的需求。
然而实现CMOS工艺的技术难度非常大,如CMOS工艺对功率较为敏感,电压功率太大会导致元器件直接烧毁,还有频率低的时候惰性强,为了提高功率需要选择更厚的材料等。
目前,包括高通、RFaxis、英飞凌等厂商都在大力推动CMOS工艺的射频元器件使用,如高通RF360平台采用SOI-CMOS技术,RFaxis和英飞凌则采用成本更低的BulkCMOS技术(纯CMOS)。
国产芯片厂商中科汉天下率先推出国内首颗可大规模量产并具有完全自主知识产权的CMOSGSM射频前端芯片HS8269,将功率放大、功率控制、开关切换等全部电路集成于一颗CMOS晶圆中,具备了目前GaAs射频前端方案至少需要三颗晶圆才能实现的功能。
此外,锐迪科也独立开发了基于COMS技术的单芯片TD-SCDMA射频芯片,其集成度、稳定性和性价比等均表现优异。
2.外围器件
LTE商用对射频前端器件技术复杂度要求大幅提升,国内芯片企业面临多方面的挑战。
一是开关、滤波器、功放器件一体化趋势明显,技术门槛不断提高,呈现国际厂商Skyworks与Avago主导技术演进、国内厂商跟随日益艰难的态势,目前国内市场滤波器全部依赖进口。
二是元器件自主设计、生产研发投入较大,开发平台及产线建立所需投资基本在亿元量级。
三是国外巨头专利壁垒严密,尤其是前端关键元器件发明专利大多掌握在国际大厂手中,国内产业突破困难。
目前,国际领先芯片厂商开始提供基带射频及前端整体解决方案,国内厂商也在积极跟进。
如新一代高通RF360同时提供整合和模组式架构,能满足日益复杂的载波聚合需求,而且集成度更高,海思Kirin920也率先实现基带与射频芯片的整合,并逐步探索前端元器件一体化解决方案。
移动消费电子引领MEMS传感器(采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器)增长,并推动其向微型化、集成化、智能化和低功耗的方向演进,高性能组合式传感器已成发展主流。
2013年,全球传感器市场规模为80亿美元,移动MEMS传感器市场规模为15亿美元左右,占比约为19%,其中苹果、三星采购占比超过50%。
[6]组合式传感器因具备整合性优势,而且其中各项传感器功能的平均价格也在下降,从而成为市场当红产品。
我国在工业MEMS传感器领域具备一定基础,但在移动领域市场规模较小,技术工艺仍有待跟进。
当前国外品牌ST、Knowles、AKM、InvenSense、Texas占据了移动MEMS传感器市场前五,累计市场份额超过60%。
国内在移动MEMS传感器领域拥有无锡纳微电子、北京广积电、西安中星测控、苏州敏芯微电子等代表,其产品集成度低,偏向低端市场。
MEMS传感器导入引发了终端功能提升与耗电过快的矛盾,采用SensorHub技术将传感器集中执行已成为市场主流。
以GalaxyS4为例,协处理器芯片功耗仅为CPU的2%。
SensorHub技术应用已从苹果、三星等推出的高端机型向全行业机型扩展,2014年全球SensorHub出货量约为6.6亿组,同比增长154%,Atmel、高通和NXP占据了超过85%的市场份额。
SensorHub技术实现了增加专属MCU、与AP集成、与传感器集成三种主流方案,综合功耗、成本、尺寸等影响因素,这三种主流方案分别适用于高端手机与平板电脑、中高端产品和微型可穿戴设备。
三中国移动互联网软件领域主要技术创新
不同于传统互联网领域,在移动互联网领域,主流企业更加重视软件领域的布局,特别是操作系统与基础应用的一体化发展。
龙头企业利用操作系统优势,逐步向应用服务进军,地图/导航、邮件、搜索、应用商店、即时消息、浏览,甚至支付等应用被广泛内置,操作系统的边界大大扩展,对产业的影响力不断扩大。
与传统互联网时代不同,基础应用与操作系统紧耦合态势更加明显,从功能机时代开始,移动终端便自带基础类应用,而随着智能化的普及,基础类应用范围逐步扩大。
另外,随着操作系统边界的逐步模糊,操作系统自身基础业务的完善或将成为智能操作系统成功的关键。
我国互联网/移动互联网及终端企业为进一步提高产业话语权,抵御龙头企业纵向一体化带来的冲击,实现更高的商业价值,正积极在操作系统及应用服务领域不断探索,并已取得了显著成绩。
(一)移动操作系统
当前全球手机操作系统领域格局已定,发展正走向趋同。
安卓(Android)与苹果在手机操作系统领域已形成全球绝对领先优势,其中苹果通过自身封闭的体系快速占据市场,而安卓则通过开放的体系迅速崛起,至今已主导市场超过3年。
但最近几年“开放”与“封闭”的两大系统发展正逐步趋同。
一是优化开发语言,谷歌推出了“材料设计语言”,统一手机、平板电脑、笔记本电脑以及网页端设计风格;苹果同样推出了交互开发式语言Swift,用以降低程序开发的难度。
二是开放API(应用程序编程接口),谷歌已有更多的应用接口逐步开放,其新开API达5000个;而苹果则通过AppExtension机制,先后开放了4000多个API和TouchID,在一定程度上实现了各个应用程序间功能和资源的共享。
泛终端操作系统成为新的焦点,安卓与苹果探索向多平台发展,谷歌先后布局可穿戴设备、汽车、电视、PC等领域,力图打造适应各类泛终端的协同OS;而苹果进军可穿戴设备、家居、汽车等领域,并试图在应用层面构建统一生态体系。
1.手机操作系统
面对国际龙头企业的巨大压力,我国手机操作系统正不断完善自身拓展能力,并在系统性技术创新方面迈出了坚实的一步。
我国操作系统企业不断加大投资规模,实现优秀人才和产业资源的高度聚集,其中华为、阿里巴巴、联想以及元心等企业都把手机操作系统作为公司最重要的战略方向。
我国操作系统技术水平获得了实质性提高,通过对安卓系统的多层次优化,在功耗、安全、图形显示、Web渲染引擎等关键方面都达到了原生安卓系统的水准。
我国终端制造、互联网等企业积极布局操作系统。
其中,阿里巴巴在手机操作系统的核心中间件、Web渲染引擎方面做了较深入的探索,如对Java虚拟机程序重新编写,在Web渲染引擎方面进行了深度优化。
联想则对安卓的商用化有较深入的理解,在图形界面、软硬件匹配方面有较深入的探索。
华为在软硬件匹配,特别是耗电方面研究深入,在知识产权方面同样拥有较多积累。
总体来看,目前我国企业尚没有形成自己独立应用生态系统的能力,但自主的生态系统只能逐步探索,为获取现阶段的市场竞争能力,兼容安卓系统几乎成为目前国内企业主要选择。
2.泛终端软件
伴随泛终端的普及,泛终端操作系统相继问世。
当前智能终端业正由手机向平板电脑、智能电视,甚至可穿戴设备、汽车电子、家居电子等领域延伸,但面向泛终端领域的智能操作系统在功耗、硬件性能、适配性、系统安全性、稳定性、交互性等一系列关键技术领域存在巨大差异。
当前泛终端操作系统持续发展,但在各个产品领域中均未出现绝对优势,技术体系林立,我国仍存在较大发展空间。
可穿戴操作系统形态呈多元化发展态势,促使泛终端操作系统在硬件功耗匹配、硬件形态适配以及人机交互模式等方面快速演进,目前大致分为三大技术路线:
一是面向功能相对简单的可穿戴设备,并采用成熟的嵌入式操作系统,此类系统重点关注低功耗服务,目前主要被Pebble智能手表类以及智能手环类可穿戴产品使用。
二是基于现有智能手机操作系统进行裁剪,此类操作系统同样需要满足可穿戴设备的低功耗需求,故对3D渲染、视频加速等冗余功能进行优化。
三是专有系统开发,此类操作系统重点针对可穿戴设备独有的应用场景进行技术支撑,如近期推出的AndroidWear。
我国已有大量互联网软件企业,依托自身实力逐步展开市场差异化竞争,通过“互联网服务+智能硬件”的方式拓展市场,如360儿童手表。
迅雷则以与硬件企业合作的方式,通过提高硬件配置来提升软件服务的能力。
以小米、华为为代表的具有硬件优势的企业也不断开拓泛终端软硬件市场,其中华为打造了“安卓系统+路由器+电视盒子”的一体化销售模式,而小米路由器则基于MiWiFi操作系统实现了对家庭智能终端的控制。
(二)移动互联网应用技术创新
打造应用生态成为产业竞争的焦点。
在移动互联网领域,应用服务模式发生了颠覆性变化,移动应用快速替代原有网页,并成为移动互联网领域的主导模式。
随着移动应用规模持续扩大,移动应用逐步成为经济社会信息体系新模式,其结合实体经济实现了营收。
虽然产业巨头以手机操作系统为核心占据了产业主导地位,但随着互联网、终端制造等相关产业参与者相继进入,它们纷纷试图通过自有优势冲破现有纵向一体化的发展模式,水平化探索的效果开始显现。
在软件层面,HTML5等新型Web技术,已成为业界实现水平化演进的重要依托。
在应用服务层面,基于原生操作系统,并在其上层搭建自身生态体系/超级应用,已成为实现产业水平化演进的新路径。
1.超级应用
我国互联网企业在应用领域实现了模式创新,探索打造一款核心应用,并在其上建立自身的生态体系。
这类模式在业务层实现了以应用为核心的水平化整合,打通了多种数据资源,并通过向第三方开放核心能力,逐步构建了自身互联网式的应用生态。
腾讯依托SNS优势,并通过微信不断实现能力外延,以微信为核心的应用生态逐步显现。
在微信发展初期,腾讯依托QQ及Email用户规模优势,通过弹窗、Email等形式快速导入互联网用户,同时依托资金优势,在传统广告领域投入大量资金,至微信4.0时代,其用户规模已远远超过米聊、陌陌等同类移动即时通信产品。
此外,腾讯微信先后内置了朋友圈、腾讯微博等,并利用二维码技术使用户可方便快捷地获取应用,进一步满足了用户获取移动应用的需求。
随后,微信推出了商城、虚拟物品、游戏等服务,延续了互联网业务的主要盈利模式。
在移动终端的微信上,用户可以顺利实现移动端全流程的购物和客户服务,浏览、购物、支付、售后服务等都可以顺利完成。
微信为了进一步强化信息推广与交互的核心能力,先后融入了LBS、语音识别、二维码、支持可穿戴设备等功能。
阿里巴巴依托支付能力优势,有效整合核心数据资源,成功深入其他支付领域。
支付宝作为核心的支付能力,与阿里巴巴其他服务不断融合,包含交易平台、商户、广告等。
与此同时,利用云计算技术处理大规模的交易数据,实现数据的深度挖掘,并在数据云存储、弹性计算、云引擎、云安全等领域具有领先优势。
此外,借助支付能力,其功能不断向机票、水电煤气费、信用卡还款等其他领域蔓延,其在各领域的交易规模均已超越同类产品,并初具成效。
XX、UC等企业则通过搜索引擎与Web联合,发挥自身核心数据优势。
XX在移动领域的发展策略持续升级,起初XX探索以搜索引擎为入口,带动其他应用整体发展,但此种模式并未充分发挥搜索引擎的核心优势,转化效率并不显著。
随后,XX试图通过XX地图打造生活平台,很快拥有了500万条生活数据,但是基于LBS的搜索与互联网时代的索引及数据库存在巨大差距。
近期,XX试图通过XX轻应用,实现搜索能力与应用服务的一体化服务。
UC则充分发挥Web技术优势,提供高效搜索服务,“Web+”搜索策略通过内置标签直达常用应用平台。
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