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2017年中國嵌入式計(jì)算行業(yè)概況、行業(yè)發(fā)展趨勢分析
2017/4/14 10:31:16 來源:中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究網(wǎng) 【字體:大 中 小】【收藏本頁】【打印】【關(guān)閉】
核心提示:(1)全球嵌入式計(jì)算行業(yè)概況① 應(yīng)用領(lǐng)域廣泛、市場巨大嵌入式計(jì)算系統(tǒng)(包含傳統(tǒng)嵌入式計(jì)算系統(tǒng)與智能系統(tǒng),下同)應(yīng)用極其廣泛,遍及各行各業(yè),總市場規(guī)模非常巨大。IDC 將嵌入式系統(tǒng)的民用應(yīng)用領(lǐng)域劃分為六個(gè)主要行業(yè):汽車、工業(yè)(包括航空(1)全球嵌入式計(jì)算行業(yè)概況
① 應(yīng)用領(lǐng)域廣泛、市場巨大
嵌入式計(jì)算系統(tǒng)(包含傳統(tǒng)嵌入式計(jì)算系統(tǒng)與智能系統(tǒng),下同)應(yīng)用極其廣泛,遍及各行各業(yè),總市場規(guī)模非常巨大。IDC 將嵌入式系統(tǒng)的民用應(yīng)用領(lǐng)域劃分為六個(gè)主要行業(yè):汽車、工業(yè)(包括航空電子、工業(yè)自動(dòng)化、測量等)、醫(yī)療、能源、通信、消費(fèi)電子。其中,通信和消費(fèi)電子是目前最大的兩個(gè)行業(yè),而能源行業(yè)則是增長最快的行業(yè)。
全球嵌入式系統(tǒng)市場 2013 年達(dá)到 1403.2 億美元,預(yù)計(jì)到 2020 年將達(dá)到 2,143.9 億美元,年復(fù)合增長率達(dá) 6.3%。
② 嵌入式計(jì)算系統(tǒng)與軍工領(lǐng)域關(guān)系密切
軍工領(lǐng)域?qū)﹄娮有畔⑾到y(tǒng)有著天然的特殊要求,例如可靠性、魯棒性、專用化、安全性、小型化等。因此從全球來說,軍工領(lǐng)域歷來是嵌入式系統(tǒng)的重要應(yīng)用方向。
美國是全球軍費(fèi)最高的國家,歷史上美國國防采辦項(xiàng)目必須使用國防部頒布的軍用標(biāo)準(zhǔn)與軍用規(guī)范,冷戰(zhàn)結(jié)束后進(jìn)行了改革,提出了 COTS(Commercial Off-the-Shelf)“商用現(xiàn)成產(chǎn)品”策略,這是美國國防采辦政策的重要內(nèi)容之一,即只要允許,應(yīng)該盡可能地在軍事裝備中采用成熟的民用技術(shù)和產(chǎn)品。所謂“為了滿足未來的需求,國防部必須更多地使用民用新技術(shù),并且必須促使具有世界級供應(yīng)商特點(diǎn)的供應(yīng)商們也接受這一觀點(diǎn)”。歐洲各國也發(fā)生類似的轉(zhuǎn)變,此后 COTS 發(fā)展為嵌入式領(lǐng)域的一個(gè)重要市場,即國防采購中的商用標(biāo)準(zhǔn)嵌入式產(chǎn)品。2013 年 COTS 市場占嵌入式計(jì)算系統(tǒng)總市場規(guī)模的 17.5%。軍工領(lǐng)域的 COTS 嵌入式系統(tǒng)市場在持續(xù)增長,2020 年將達(dá)到 40 億美元的規(guī)模。由此可以看出嵌入式系統(tǒng)與軍工領(lǐng)域的密切關(guān)系。
③ 技術(shù)架構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)多樣化,科技型中小企業(yè)(High-tech SME)領(lǐng)導(dǎo)細(xì)分市場嵌入式系統(tǒng)在如此廣泛的領(lǐng)域中應(yīng)用,形成了非常多樣化的技術(shù)架構(gòu)。采用的核心處理器,僅中央處理器或微處理器來說,從最低端的 4 位處理器(例如玩具中使用)到高端定制的 128 位處理器,從通用計(jì)算系統(tǒng)主流的 x86 處理器到 ARM、PowerPC、MIPS 處理器,此外專業(yè)市場的嵌入式系統(tǒng)還經(jīng)常采用 GPU 圖形處理器、NPU 網(wǎng)絡(luò)處理器、FPGA 現(xiàn)場可編程邏輯陣列和 DSP 數(shù)字信號處理等作為承載軟件的核心智能器件。
64%的正在研發(fā)中的嵌入式項(xiàng)目使用 32位處理器,同時(shí)還有 15%的項(xiàng)目還在使用 16 位處理器,也有 7%左右的項(xiàng)目使用 64位處理器。所采用的處理器類型和品牌非常多樣化,設(shè)計(jì)采用率在 20%以上的處理器供應(yīng)商有 4 家,包括 TI、Freescale 等,而同時(shí)設(shè)計(jì)采用率在 10%以下的有近 30家處理器供應(yīng)商。另外,有超過一半的嵌入式項(xiàng)目采用多種處理器或 FPGA 加處理器的混合設(shè)計(jì)。這些都體現(xiàn)了嵌入式計(jì)算系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)的多樣化。
另一方面,嵌入式領(lǐng)域存在多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組織,這些標(biāo)準(zhǔn)組織面向多個(gè)行業(yè)定義了各種不同的標(biāo)準(zhǔn):有些標(biāo)準(zhǔn)覆蓋系統(tǒng)和板卡,有些定義行業(yè)總線和接口;有些標(biāo)準(zhǔn)針對高端市場,有些針對中低端應(yīng)用。下表列舉在嵌入式領(lǐng)域有影響力的主要標(biāo)準(zhǔn)組織、所推的標(biāo)準(zhǔn)、及其簡介。嵌入式系統(tǒng)復(fù)雜多樣的技術(shù)架構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn),都是在發(fā)展歷史中為了滿足行業(yè)需求、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步、增強(qiáng)兼容性一致性而逐步形成的。正因?yàn)闊o法以少數(shù)幾種技術(shù)架構(gòu)或系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)來滿足所有應(yīng)用領(lǐng)域的需求,才形成了技術(shù)架構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)的多樣化,再加上嵌入式產(chǎn)品經(jīng)常需要滿足用戶各不相同的定制化需求,這就造成了嵌入式領(lǐng)域是一個(gè)專業(yè)化程度很高、分工很細(xì)的市場。整個(gè)嵌入式系統(tǒng)市場被劃分成很多細(xì)分的
利基市場(niche market),因此創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力比較強(qiáng)的中小型科技企業(yè),往往能夠在嵌入式領(lǐng)域成為細(xì)分市場的領(lǐng)導(dǎo)者。事實(shí)上,嵌入式領(lǐng)域中產(chǎn)生了很多成功的中小規(guī)模的解決方案提供商及嵌入式軟件開發(fā)服務(wù)商。2010 年歐洲的商用嵌入式軟件提供商大部分收入都小于 1000 萬歐元,收入超過 1000 萬歐元的大約 20 家左右。全球領(lǐng)先的嵌入式計(jì)算解決方案廠商,如 Kontron、Artesyn、Radisys、Advantech 等,近幾年的收入規(guī)模大都在 3~10 億美金之間。該領(lǐng)域不存在行業(yè)巨頭壟斷現(xiàn)象,適合類似發(fā)行人這樣的科技型中小企業(yè)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展。
嵌入式領(lǐng)域中也屬于解決方案提供商,一部分產(chǎn)品屬于 ATCA(先進(jìn)電信計(jì)算架構(gòu))與 COM(模塊計(jì)算機(jī))分類。嵌入式解決方案的總市場規(guī)模預(yù)計(jì)從 2013 年的 112 億美元將增長到 2019 年的 166 億美元,其中,ACTA 市場規(guī)模從 2013 年的 23 億美元將增長到 2019 年的 43 億美元,COM市場規(guī)模從 2013 年的 9.25 億美元將增長到 2019 年的 15 億美元。另一部分產(chǎn)品結(jié)合了多種嵌入式計(jì)算技術(shù)與通用計(jì)算構(gòu)架,屬于前沿創(chuàng)新的融合計(jì)算平臺,主要針對視頻等特定領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)應(yīng)用,市場前景十分廣闊。
(2)國內(nèi)嵌入式計(jì)算行業(yè)概況
國內(nèi)嵌入式計(jì)算行業(yè)與全球相比,其市場和技術(shù)的構(gòu)成情況都基本一致,但由于行業(yè)環(huán)境、發(fā)展水平、人才儲備等方面的差異,也存在一些自身的特點(diǎn)。
① 核心技術(shù)的國產(chǎn)化程度不高、存在很強(qiáng)的發(fā)展訴求
目前的嵌入式計(jì)算行業(yè)中,主要采用的核心處理器與操作系統(tǒng)都以國外廠商的為主。例如嵌入式處理器的主流廠商,主要是 Intel、ARM、Broadcom、Marvell、NXP、AMCC、Cavium 等等,嵌入式操作系統(tǒng)廠商主要是 Windriver、Microsoft、QNX、Mentor 等,都是國外廠商。國內(nèi)的技術(shù)水平與國外存在較大差距。
近年來,國家高度重視信息安全問題,已經(jīng)將之上升到國家戰(zhàn)略的高度,其中自主可控是信息安全的一大主題。國家制定了許多政策和措施,大力促進(jìn)國產(chǎn)核心技術(shù)的發(fā)展。業(yè)內(nèi)也已經(jīng)取得了較大進(jìn)展,一些國產(chǎn)化核心技術(shù)已具備產(chǎn)業(yè)化的條件。例如核心處理器以龍芯、飛騰等為代表,操作系統(tǒng)有中科麒麟 Linux、銳華 Reworks等。可以預(yù)期,在國內(nèi)市場上這些自主核心技術(shù)將占據(jù)越來越重要的地位,并將推動(dòng)核心國產(chǎn)化的嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展。
② 嵌入式計(jì)算供應(yīng)商以國外和臺灣地區(qū)廠商為主
國內(nèi)本土嵌入式計(jì)算廠商大都專注特定行業(yè),分布較為分散。目前國內(nèi)嵌入式計(jì)算行業(yè)的主流廠商依然以國外的 Radisys、Kontron、Artesyn 以及臺灣地區(qū)的研華股份有限公司、凌華科技股份有限公司為主,這些廠商年?duì)I收在 3 億~10 億美金之間,國內(nèi)本土目前還沒有同等體量類似定位的企業(yè)。
另外,在國內(nèi)的跨國大型 OEM 廠商,其國內(nèi)的嵌入式計(jì)算產(chǎn)品采購標(biāo)準(zhǔn)一般由總部掌握,因此雖然其產(chǎn)品可能主要針對國內(nèi)市場,但其中集成的嵌入式計(jì)算組件還是主要由國外廠商或臺灣廠商提供。
③ 國內(nèi)嵌入式計(jì)算市場的技術(shù)服務(wù)能力更為重要
國內(nèi)的 OEM 廠商,一般更加看重供應(yīng)商的技術(shù)服務(wù)支持能力。因此在國內(nèi)嵌入式計(jì)算市場,能夠深入了解下游行業(yè)需求和技術(shù)特點(diǎn),并提供更全面技術(shù)服務(wù)與支持的廠商更容易獲得市場認(rèn)可。
(3)嵌入式計(jì)算行業(yè)發(fā)展趨勢
① 技術(shù)發(fā)展趨勢
A、小型化、輕量化、低功耗化趨勢
嵌入式系統(tǒng)由于應(yīng)用環(huán)境的限制,通常都會在產(chǎn)品的體積、重量、功耗等因素上有較多的限制,這些因素在業(yè)內(nèi)被統(tǒng)稱為 SWaP(Size、Weight and Power)。近年來,這些因素正在變得更加關(guān)鍵,因?yàn)楦嗟那度胧皆O(shè)備需要變得可移動(dòng),并保持24 小時(shí)在線。SWaP 在今后很長一段時(shí)間里都是嵌入式計(jì)算技術(shù)的挑戰(zhàn)方向。
B、處理器性能日益強(qiáng)大
傳統(tǒng)的嵌入式處理器通常受限于成本、功耗等因素,性能與桌面和服務(wù)器處理器相比差距較大。隨著技術(shù)的發(fā)展,這一差距在逐漸縮小。現(xiàn)在的一個(gè)郵票大小的嵌入式計(jì)算模塊,已經(jīng)能夠超越幾年前的桌面電腦的性能。
C、ARM 漸成主流
ARM 架構(gòu)處理器由于其設(shè)計(jì)輕量化、低功耗、低成本、外圍接口更豐富等特點(diǎn),更加適合嵌入式應(yīng)用,而且其軟件生態(tài)環(huán)境也日趨成熟和完善,因此越來越多地取代 x86 和其他嵌入式 CPU 架構(gòu)的市場份額。
嵌入式計(jì)算 COM 模塊(Computer On Module)中,預(yù)計(jì) ARM 的市場份額將從 2011 年的 39%增長到 2016 年的 59%,而 x86 則將從 2011年的 49%縮減到 2016 年的 33%。
D、多種計(jì)算技術(shù)融合
嵌入式系統(tǒng)由于面臨的應(yīng)用環(huán)境比較復(fù)雜,經(jīng)常需要直接與物理世界實(shí)現(xiàn)多層面的對接,又有體積、功耗、重量等諸多限制,因此越來越多地需要綜合多種不同的計(jì)算技術(shù)來面對不同性質(zhì)的信息和數(shù)據(jù)、進(jìn)行不同性質(zhì)的處理,才能夠在最小的資源條件下實(shí)現(xiàn)最大的性能價(jià)格比和性能功耗比。
例如 CPU 適合通用的計(jì)算,尤其適合邏輯性的描述和處理;DSP 數(shù)字信號處理器適合對物理世界的模擬量數(shù)字化后進(jìn)行算法運(yùn)算;GPU 圖形處理器適合視頻、圖像、圖形的處理;NPU 適合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理;FPGA 可在硬件電路級進(jìn)行編程,非常靈活,并可實(shí)現(xiàn)非常低的功耗。
這幾種技術(shù)可以在幾個(gè)不同的層面形成融合:芯片級融合——主要的技術(shù)有SoC(System onChip 系統(tǒng)級芯片)和 SiP(System in Package 系統(tǒng)級封裝)等,例如,有集成 GPU、DSP 的 CPU SoC 芯片,也有集成 CPU 和 DSP 的 FPGA SoC 芯片等;板級融合——在同一個(gè)電路板設(shè)計(jì)中,集成 CPU、DSP、FPGA、GPU 等多種處理器芯片;系統(tǒng)級融合——在同一個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)中,融合多種具有不同計(jì)算技術(shù)的板卡,可以面對應(yīng)用的變化進(jìn)行更加靈活的現(xiàn)場組合。
② 產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢
A、嵌入式計(jì)算的技術(shù)門檻在不斷提高
嵌入式芯片的復(fù)雜度在不斷增加,同時(shí)嵌入式應(yīng)用越來越需要多種處理技術(shù)的融合。更多的移動(dòng)性和保持聯(lián)網(wǎng)的需求對于設(shè)計(jì)提出了越來越苛刻的要求,在硬件設(shè)計(jì)、軟件開發(fā)、機(jī)械結(jié)構(gòu)、散熱、工藝技術(shù)等多個(gè)方面都需要廠商有更多的技術(shù)積累。這些因素都在不斷的增加嵌入式計(jì)算系統(tǒng)的開發(fā)難度和開發(fā)成本,行業(yè)的技術(shù)門檻在不斷提高。
B、產(chǎn)品開發(fā)周期不斷壓縮
在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,信息設(shè)備的更新?lián)Q代節(jié)奏在不斷加快。越來越大的市場競爭壓力促使 OEM 廠商需要盡可能縮短從發(fā)現(xiàn)需求到產(chǎn)品上市的周期。
C、向智能系統(tǒng)演變
隨著嵌入式處理器性能的增強(qiáng)、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)等技術(shù)的發(fā)展,嵌入式系統(tǒng)設(shè)備正在具備更強(qiáng)的處理能力和更好的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)性,逐漸演變成功能更豐富強(qiáng)大的智能系統(tǒng)。智能系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)、高級操作系統(tǒng)和強(qiáng)大的處理器,可以靈活運(yùn)行本地或云端的應(yīng)用,更好的將物理世界與信息世界聯(lián)接,將嵌入式系統(tǒng)提升到了下一個(gè)進(jìn)化階段。
D、向成體系系統(tǒng)演變
成體系系統(tǒng)(system of systems,SoS)是具有關(guān)聯(lián)性的多個(gè)系統(tǒng),互相作用、互相聯(lián)接且互相依賴,組成一個(gè)更大且更復(fù)雜的系統(tǒng),融合成一個(gè)統(tǒng)一的整體。成體系系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)與數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)兩大領(lǐng)域的融合。一些行業(yè)的嵌入式計(jì)算系統(tǒng)將向成體系系統(tǒng)演變。例如,智能車聯(lián)網(wǎng)就是一個(gè)成體系系統(tǒng)的典型例子,它包含了以下系統(tǒng)的相互聯(lián)接和作用:智能汽車系統(tǒng)、智能電網(wǎng)系統(tǒng)、GPS 全球定位系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、云端應(yīng)用處理系統(tǒng)、以及互聯(lián)網(wǎng)等。
E、嵌入式計(jì)算與下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展的雙向推動(dòng)
近年來物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè) 4.0 都成為了業(yè)界討論的熱門話題,也是未來的發(fā)展方向。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將極大的推動(dòng)嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展,因?yàn)槲锢硎澜缗c信息世界的聯(lián)接,正是需要無數(shù)的、各種各樣的、貼合不同物理世界環(huán)境所設(shè)計(jì)的嵌入式系統(tǒng)來完成。而工業(yè) 4.0,可以認(rèn)為是面向工業(yè)制造的物聯(lián)網(wǎng),它通過各種具備網(wǎng)絡(luò)連接的智能系統(tǒng)設(shè)備,將工廠的各個(gè)環(huán)節(jié)之間、工廠與市場需求之間、甚至全世界的工廠與工廠之間,通過互聯(lián)網(wǎng)形成無縫的聯(lián)接,通過云計(jì)算和大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)和信息的匯聚、協(xié)同、分析、決策,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)各種資源的高效協(xié)調(diào);它將大大提升制造業(yè)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率,是對制造業(yè)運(yùn)作方式的巨大變革。工業(yè) 4.0 同樣需要大量的傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)和智能系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。
另外,智慧城市、智能交通、智慧醫(yī)療等行業(yè)的發(fā)展,代表了智能泛在化的方向。而這些無處不在的智能,由于其應(yīng)用環(huán)境的復(fù)雜性和物理?xiàng)l件限制,將主要由智能系統(tǒng)的來完成。
這些下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將推動(dòng)嵌入式計(jì)算行業(yè)的發(fā)展,同時(shí),嵌入式計(jì)算技術(shù)的進(jìn)步也將促進(jìn)下游產(chǎn)業(yè)的升級。嵌入式計(jì)算將是信息技術(shù)下一個(gè)階段發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域之一,發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。
F、嵌入式計(jì)算系統(tǒng)國產(chǎn)化
國家對信息安全和自主可控的戰(zhàn)略性重視,將極大的推動(dòng)嵌入式計(jì)算系統(tǒng)的國產(chǎn)化進(jìn)程。嵌入式計(jì)算平臺的國產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)條件正在逐漸成熟,預(yù)計(jì)整個(gè)行業(yè)將更早推動(dòng)嵌入式計(jì)算平臺的國產(chǎn)化進(jìn)程,并在此基礎(chǔ)上推進(jìn)國產(chǎn)核心處理器與操作系統(tǒng)的嵌入式商用化。國內(nèi)的本土嵌入式計(jì)算企業(yè),將在此過程中迎來難得一遇的發(fā)展機(jī)會。
G、全球市場未來也將逐步向國內(nèi)供應(yīng)商轉(zhuǎn)移
嵌入式系統(tǒng)由于其應(yīng)用環(huán)境的多樣性,是非常細(xì)分化和定制化的市場。這也意味著大量的研發(fā)投入和成本。研發(fā)成本中,人力成本是主要構(gòu)成。因此人力成本的高低將對嵌入式計(jì)算企業(yè)的盈利能力造成很大影響。與歐美國家相比,我國人力成本相對較低。
隨著技術(shù)水平的提高,并依托國內(nèi)制造業(yè)配套齊全、生產(chǎn)成本較低的優(yōu)勢,國內(nèi)嵌入式計(jì)算廠商的競爭力將逐漸增強(qiáng),在國內(nèi)市場取得優(yōu)勢地位,并逐步在全球市場與國外廠商展開競爭。
(4)嵌入式計(jì)算行業(yè)市場前景
嵌入式計(jì)算行業(yè)市場空間非常巨大,應(yīng)用領(lǐng)域非常廣闊,相關(guān)性較高的一些領(lǐng)域,進(jìn)行市場前景的分析。
嵌入式計(jì)算行業(yè)的主要業(yè)務(wù)和未來發(fā)展重點(diǎn),主要在工業(yè)控制、無線與網(wǎng)絡(luò)、視頻等領(lǐng)域。近年來這些領(lǐng)域中發(fā)生的一些重大趨勢,將給相關(guān)領(lǐng)域帶來巨大的市場發(fā)展機(jī)遇。
① 軍工信息化與信息系統(tǒng)國產(chǎn)化趨勢
自棱鏡門事件之后,我國政府已經(jīng)強(qiáng)烈意識到信息安全的重要性,加強(qiáng)了信息安全方面的工作,同時(shí)各戰(zhàn)略行業(yè)如軍工、金融、能源、通信等行業(yè)也在推進(jìn)信息系統(tǒng)的國產(chǎn)化。財(cái)政部《2015 年政府采購工作要點(diǎn)》提出“完善政府采購云計(jì)算服務(wù)、大數(shù)據(jù)及保障國家信息安全等方面的配套政策,支持相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展”。2015 年政府采購清單中,國內(nèi)科技品牌的占比較 2014 年大幅增加。
在金融行業(yè),2014 年 9 月,銀監(jiān)會發(fā)布了《關(guān)于應(yīng)用安全可控信息技術(shù)加強(qiáng)銀行業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全和信息化建設(shè)的指導(dǎo)意見》(39 號文),明確將安全可控信息技術(shù)應(yīng)用納入戰(zhàn)略規(guī)劃,提出到 2019 年,安全可控信息技術(shù)在銀行業(yè)的使用率將達(dá)到 75%左右。在軍工行業(yè),信息化與國產(chǎn)化同步推進(jìn)的步伐正在加快。十八屆三中全會、2014年 8 月 29 日中共中央政治局第十七次集體學(xué)習(xí)、以及 2014 年 12 月 3 日至 4 日召開的全軍裝備工作會議,都強(qiáng)調(diào)了軍工領(lǐng)域的信息化與自主創(chuàng)新。
以上各個(gè)行業(yè)的信息系統(tǒng),除辦公信息系統(tǒng)外,很大部分屬于嵌入式系統(tǒng)。另外,信息系統(tǒng)國產(chǎn)化不完全是指國內(nèi)廠商生產(chǎn),更關(guān)鍵的是要求自主、可控、核心芯片、核心技術(shù)的國產(chǎn)化。軍工信息化和信息系統(tǒng)國產(chǎn)化趨勢將帶動(dòng)嵌入式計(jì)算行業(yè)的增長,給發(fā)行人的嵌入式計(jì)算業(yè)務(wù)帶來良好的市場前景。
② 工業(yè) 4.0 浪潮的推動(dòng)
工業(yè) 4.0 最早是源于 2013 年德國政府發(fā)布的《實(shí)施“工業(yè) 4.0”戰(zhàn)略建議書》,此概念一經(jīng)提出,就在歐洲乃至全球工業(yè)領(lǐng)域引起了極大的關(guān)注和認(rèn)同。工業(yè) 4.0 以信息物理系統(tǒng)(Cyber-Physical System,CPS)為基礎(chǔ),是一個(gè)嶄新的工業(yè)制造邏輯和方式。人們可以通過應(yīng)用嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息交換技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)將虛擬系統(tǒng)信息與物理系統(tǒng)相結(jié)合,將智能設(shè)備、人和數(shù)據(jù)連接起來,并以智能的方式利用這些可以交換的數(shù)據(jù),使制造業(yè)和嵌入式的網(wǎng)絡(luò)通信業(yè)得以更好地融合,進(jìn)而完成各行各業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級。
工業(yè) 4.0 可在嵌入式系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)上的革新,并逐步過渡到智能生產(chǎn)。智能工廠這種新型生產(chǎn)模式的興起,必將給嵌入式系統(tǒng)開發(fā)帶來無限的商機(jī)。
目前,國務(wù)院印發(fā)了被稱為“中國版工業(yè) 4.0”的《中國制造 2025》,部署全面推進(jìn)實(shí)施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略,提出通過“三步走”實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國的戰(zhàn)略目標(biāo):第一步,到 2025 年邁入制造強(qiáng)國行列;第二步,到 2035 年我國制造業(yè)整體達(dá)到世界制造強(qiáng)國陣營中等水平;第三步,到新中國成立一百年時(shí),我制造業(yè)大國地位更加鞏固,綜合實(shí)力進(jìn)入世界制造強(qiáng)國前列。在第十二屆全國人民代表大會第三次會議開幕會上,李克強(qiáng)總理在政府工作報(bào)告的“新興產(chǎn)業(yè)和新興業(yè)態(tài)是競爭高地”的部分提到:“制定‘互聯(lián)網(wǎng)+’行動(dòng)計(jì)劃,推動(dòng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等與現(xiàn)代制造業(yè)結(jié)合,促進(jìn)電子商務(wù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)金融健康發(fā)展,引導(dǎo)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)拓展國際市場”。
國內(nèi)外工業(yè) 4.0 的發(fā)展浪潮,將給發(fā)行人所在的嵌入式計(jì)算行業(yè)帶來一輪全新的發(fā)展機(jī)遇。
③ SDN 與 NFV 的發(fā)展
SDN(Software Defined Networking,軟件定義網(wǎng)絡(luò))技術(shù)是一項(xiàng)全局性、顛覆性的網(wǎng)絡(luò)變革技術(shù),它采用 IT 技術(shù)的模式來改造傳統(tǒng)的“封閉”網(wǎng)絡(luò),使用軟件定義的方法重新定義網(wǎng)絡(luò)能力,使得網(wǎng)絡(luò)從靜態(tài)走向動(dòng)態(tài),解決了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中無法避免的一些問題,包括對需求變化的響應(yīng)速度慢、無法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的虛擬化以及高昂的運(yùn)維成本和設(shè)備成本等,為網(wǎng)絡(luò)發(fā)展帶來新的機(jī)遇。
2015 年,SDN 將開始規(guī)模商用部署。2016 至 2020 年,SDN 將逐步開始廣泛商用部署。SDN 產(chǎn)業(yè)進(jìn)入成熟期,運(yùn)營商和互聯(lián)網(wǎng)公司將會按照各自的 SDN 部署計(jì)劃,在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)場景部署 SDN。NFV(Network Functions Virtualization,網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化)是除 SDN 之外的另一個(gè)熱點(diǎn)趨勢。NFV 是利用虛擬化技術(shù)在統(tǒng)一的計(jì)算、存儲、交換等硬件平臺和虛擬化軟件平臺上實(shí)現(xiàn)多種網(wǎng)絡(luò)功能。通過軟硬件解耦及功能抽象,打破專有硬件對網(wǎng)絡(luò)的限制,降低硬件成本,并使得網(wǎng)絡(luò)更加靈活和簡單,資源可以充分靈活共享,新業(yè)務(wù)可以方便地進(jìn)行快速開發(fā)和部署,并可基于實(shí)際業(yè)務(wù)需求進(jìn)行自動(dòng)部署、彈性伸縮、故障隔離和自愈等,降低部署和維護(hù)成本。
SDN 和 NFV 有很強(qiáng)的互補(bǔ)性。SDN 定義的集中控制與管理在某種程度上需要NFV 所具有的虛擬功用與能力,對于網(wǎng)絡(luò)管理應(yīng)用和監(jiān)控、管理、流量分析與負(fù)載平衡等服務(wù)來說,尤其如此,而 NFV 更可以借助 SDN 實(shí)現(xiàn)靈活彈性的網(wǎng)絡(luò)功能。
SDN 和 NFV 代表著一條網(wǎng)絡(luò)硬件的通用性和軟件的開放性越來越高的發(fā)展道路。運(yùn)營商 SDN 和 NFV 投資在 2016 年至 2020 年間將以 46%的年復(fù)合增長率增長,2020 年?duì)I收將達(dá) 180 億美元。SDN 與 NFV 的發(fā)展趨勢會給公司的嵌入式計(jì)算業(yè)務(wù)帶來新的市場機(jī)會。下游行業(yè),特別是網(wǎng)絡(luò)通信與信息安全領(lǐng)域,將會在這一趨勢下重新構(gòu)建新一代產(chǎn)品。一方面,SDN 與 NFV 顛覆了原有網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)架,是一次行業(yè)洗牌的機(jī)會,大家重新在同一起跑線上競爭的同時(shí)也出現(xiàn)了更多的創(chuàng)新機(jī)會。另一方面,SDN 與 NFV 具有打破大廠商壟斷專業(yè)設(shè)備市場的威力,促進(jìn)更多廠商參與到網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新中,但同時(shí)要求行業(yè)分工進(jìn)一步細(xì)化專業(yè)化,例如,需要嵌入式計(jì)算廠商能夠提供滿足各種 SDN 與NFV 應(yīng)用的嵌入式計(jì)算平臺,這正是類似發(fā)行人這樣的廠商的發(fā)展機(jī)會。
④ 視頻處理領(lǐng)域向融合計(jì)算發(fā)展
隨著更強(qiáng)大的移動(dòng)智能終端的出現(xiàn),以及更快速的 WiFi 的普及,移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)流量將呈現(xiàn)爆發(fā)式增長——從 2015 年的 44.2EB(1EB=1024PB),激增至 2020 年的 366.8EB。視頻流將成為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的主要流量,其占比也將從 2014 年的 55%增長到 2020 年的 75%。自 2008 年以來,網(wǎng)絡(luò)視頻行業(yè)的用戶規(guī)模一直呈增長趨勢,截至 2016 年 6 月,網(wǎng)絡(luò)視頻用戶規(guī)模達(dá) 5.14 億,比去年年底增加 1,000 萬,用戶使用率為 72.40%。2014年,中國在線視頻市場規(guī)模達(dá) 245.0 億元,同比增長 80.3%。未來幾年在移動(dòng)端商業(yè)化全面深入、企業(yè)持續(xù)引進(jìn)熱門版權(quán)內(nèi)容、大力發(fā)展自制內(nèi)容等因素的推動(dòng)下,預(yù)計(jì)在線視頻市場規(guī)模仍將保持較快增長的態(tài)勢,2017 年預(yù)計(jì)將接近 700 億元。視頻處理行業(yè)主要的應(yīng)用有視頻編碼、視頻轉(zhuǎn)碼、智能視頻分析等。這些應(yīng)用對處理平臺的需求都有向融合計(jì)算發(fā)展的趨勢。
在視頻編碼、轉(zhuǎn)碼領(lǐng)域,由于視頻處理的計(jì)算量大大增加,傳統(tǒng)基于通用 CPU計(jì)算的解決方案,在成本、功耗、密度等方面已經(jīng)漸漸不能滿足要求,需要借助 GPU等專用硬件進(jìn)行加速。同時(shí),智能視頻分析技術(shù)在安防行業(yè),特別是平安城市領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。國家發(fā)改委等 9 個(gè)部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)公共安全視頻監(jiān)控建設(shè)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用工作的若干意見》(發(fā)改高技[2015]996 號),提出:到 2020 年,基本實(shí)現(xiàn)“全域覆蓋、全網(wǎng)共享、全時(shí)可用、全程可控”的公共安全視頻監(jiān)控建設(shè)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。重點(diǎn)公共區(qū)域視頻監(jiān)控覆蓋率達(dá)到 100%,新建、改建高清攝像機(jī)比例達(dá)到 100%;重點(diǎn)行業(yè)、領(lǐng)域的重要部位視頻監(jiān)控覆蓋率達(dá)到 100%,逐步增加高清攝像機(jī)的新建、改建數(shù)量;重點(diǎn)公共區(qū)域視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)率達(dá)到 100%;重點(diǎn)行業(yè)、領(lǐng)域涉及公共區(qū)域的視頻圖像資源聯(lián)網(wǎng)率達(dá)到 100%。因此,我國公共安全視頻監(jiān)控建設(shè)對視頻智能分析的設(shè)備和技術(shù)需求都會有顯著的增長。
利用 GPU 等異構(gòu)計(jì)算技術(shù)進(jìn)行視頻分析是目前業(yè)界的研究熱點(diǎn)方向。GPU 是專門面向視頻和圖像處理設(shè)計(jì)的計(jì)算架構(gòu),用于實(shí)現(xiàn)視頻分析算法可以大大提高計(jì)算的性能、降低功耗,具備非常大的技術(shù)優(yōu)勢。
融合了 GPU 等多種計(jì)算技術(shù)的融合計(jì)算解決方案,將在視頻編轉(zhuǎn)碼、視頻分析等領(lǐng)域得到很好的發(fā)展,具有良好的市場前景。
⑤ 大數(shù)據(jù)應(yīng)用的發(fā)展促進(jìn)融合計(jì)算的需求
隨著全球范圍內(nèi)個(gè)人電腦、智能手機(jī)等設(shè)備的普及和新興市場內(nèi)不斷增長的互聯(lián)網(wǎng)訪問量,以及監(jiān)控?cái)z像機(jī)或智能電表等設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)激增,全球數(shù)據(jù)規(guī)模呈現(xiàn)爆發(fā)式增長,同時(shí),也帶動(dòng)了大數(shù)據(jù)技術(shù)和服務(wù)市場的發(fā)展。全球大數(shù)據(jù)技術(shù)和服務(wù)市場將在未來幾年保持 31.7%的年復(fù)合增長率,2016 年的總規(guī)模有望達(dá)到 238 億美元。
大數(shù)據(jù)處理需要海量的數(shù)據(jù)存儲空間、并且需要頻繁高速的對存儲數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問,存儲與計(jì)算單元之間需要緊密結(jié)合,以盡可能提升存儲訪問性能,滿足大數(shù)據(jù)處理對于存儲的高帶寬、低延遲要求。另外,很多應(yīng)用在數(shù)據(jù)的不同處理階段,需要多種計(jì)算技術(shù)進(jìn)行輔助和加速,例如,結(jié)合 FPGA 等硬件加速單元,對于數(shù)據(jù)壓縮解壓縮、數(shù)據(jù)排序和查找等功能進(jìn)行硬件加速等。因此,在很多場景下,都需要巧妙集成并平衡各種處理資源的融合計(jì)算平臺來應(yīng)對。通過將不同計(jì)算技術(shù)融合在一起,可以成為面向細(xì)分大數(shù)據(jù)應(yīng)用的優(yōu)化平臺,隨著大數(shù)據(jù)應(yīng)用的發(fā)展,這類產(chǎn)品將具有很大的市場空間。
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