電力線通信“攪局”物聯(lián)網(wǎng)，力合微如何走出“電網(wǎng)依賴”？

如果電線能傳遞信號，電器在接入電網(wǎng)的同時能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，是不是既能省去鋪設(shè)光纖電纜的成本，又能避免路由器帶來的輻射威脅？

用電線傳遞信號，聽起來像天方夜譚，實則已經(jīng)歷了近百年的技術(shù)演進(jìn)。至今，基于電力線通信技術(shù)（PLC，Power Line Communication）的“電力貓”依然被應(yīng)用于家庭和辦公等小型場景，作為有線和無線通信的替代方案。

盡管美歐日等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)頻頻加碼電力通信技術(shù)，其速率提升效果卻不盡如人意，該技術(shù)目前主要還是應(yīng)用于遠(yuǎn)程抄表等低速率場景。中國電網(wǎng)規(guī)模在2009年躍居全球第一，雖然電力線通信技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域仍較為狹窄，但在智慧電網(wǎng)的改造中卻有廣闊市場空間。

在市場需求的支撐下，部分產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)脫穎而出。力合微電子，是一家專業(yè)集成電路設(shè)計企業(yè)，擁有物聯(lián)網(wǎng)通信核心基礎(chǔ)技術(shù)及底層算法，其設(shè)計的芯片主要用于電力線通信領(lǐng)域，著力解決物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)“最后1公里”的通信難題，以實現(xiàn)進(jìn)口替代。

從2016年到2018年，力合微業(yè)績高速增長，主營業(yè)務(wù)收入從1．12億元增長至1．87億元。除了營收增長外，力合微“高速電力線通信線路驅(qū)動芯片”也于2019年研發(fā)成功并取得規(guī)模預(yù)售訂單，打破德州儀器等海外廠商的壟斷。傳輸速率的提升，也將進(jìn)一步拓寬電力線通信技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。

電力線通信技術(shù)在智慧城市和智能家居場景下的應(yīng)用前景如何？能否挑戰(zhàn)WiFi、ZigBee和藍(lán)牙技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的地位，與5G一起成為物聯(lián)網(wǎng)的“攪局者”？

智能電網(wǎng)孵出芯片龍頭

電力線通信技術(shù)原理并不復(fù)雜將含有信息的高頻電波加載于電流，帶著高頻電波的電流經(jīng)過電線傳輸?shù)竭_(dá)終端后，終端的適配器再將高頻電波從電流中分離出來，完成信息傳遞。

早在20世紀(jì)20年代初期，人們就能利用電力線通信技術(shù)實現(xiàn)電話通信——在同一個變壓器的供電線路內(nèi)，從電線過濾出電信號。

通信巨頭們從未拖延電力線通信技術(shù)的研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的進(jìn)程。如果電力線真的能取代銅纜甚至是光纖，企業(yè)將節(jié)省大量礦產(chǎn)資源和鋪設(shè)成本。畢竟，僅全球海底光纜總長度就超過140萬千米，可以繞地球35圈，累計投資超過500億美元。

1991年，電力線成為美國電子工業(yè)協(xié)會確認(rèn)的三種家庭總線之一。隨后，思科、英特爾和惠普等13家公司成立家庭插電聯(lián)盟（Home Plug Powerline Alliance），當(dāng)時的電力線通信技術(shù)已經(jīng)能夠支持1Mbps的速率傳輸數(shù)據(jù)。不甘落后的德國電力巨頭REW公司則在不久后推出能達(dá)到2Mbps帶寬標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)制解調(diào)器。

中國電科院在1999年開始研發(fā)高速PLC，并于2001年建立了第一個實驗網(wǎng)絡(luò)。通過組織國內(nèi)廠商實驗，我國相關(guān)技術(shù)得以迅速發(fā)展，電科院自研的14Mb／s系統(tǒng)基本達(dá)到國際水準(zhǔn)?？墒?，電力載波的信號干擾嚴(yán)重，無法勝任長距離信息的傳輸工作，功率的提升也會導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱嚴(yán)重，造成使用體驗不佳的情況。

此時，基于電話線的ADSL技術(shù)迅速崛起。利用有線電話的銅線資源，ADSL能實現(xiàn)上行640kbps，下行8Mbps的帶寬，且與通話互不干擾。但好景不長，最終是速率更快、成本不斷降低的光纖，開啟了“光通信時代”，不管是電力線通信、ADSL還是基于有線電視的廣電寬帶，統(tǒng)統(tǒng)“靠邊站”。電力線通信應(yīng)用也“回歸”電力系統(tǒng)，支撐遠(yuǎn)程抄表等功能。

2018年，中國年度發(fā)電量超過全球發(fā)電量的四分之一。但智慧電網(wǎng)的相關(guān)設(shè)備，尤其是高速電力線通信線路驅(qū)動芯片，仍需要依賴德州儀器等海外廠商。如果中國廠商不能及時跟進(jìn)，不僅將錯過智慧電網(wǎng)的紅利，也將失去高速電力線通信拓展應(yīng)用場景的先機(jī)。

自成立之初，力合微就致力于研發(fā)自主可控的通信技術(shù)和相關(guān)算法，并在其基礎(chǔ)上研發(fā)滿足國產(chǎn)替代要求的芯片。在智能電網(wǎng)場景中，電力線通信主要用于國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)智能電表的數(shù)據(jù)采集。力合微芯片、模組等產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域，也逐漸拓展至窄帶通信可以滿足的其他場景，比如園區(qū)、樓宇、酒店、景觀燈光等綜合能效管理系統(tǒng)。

力合微電子在電網(wǎng)統(tǒng)招市場滲透情況（來源力合微招股書）

掌握多項核心技術(shù)的力合微電子營收迅速增長，逐漸成長為行業(yè)龍頭。2017年，國家標(biāo)準(zhǔn)GB／T31983．31－2017《低壓窄帶電力線通信第31部分窄帶正交頻分復(fù)用電力線通信物理層》頒布，而力合微就是該項標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)筆單位。

2019年3月，國家電網(wǎng)提出全面建設(shè)“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”，意在圍繞電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，運用移動互聯(lián)、人工智能等新興技術(shù)，進(jìn)而實現(xiàn)電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的“萬物互聯(lián)”。未來，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將不限于傳輸電網(wǎng)內(nèi)的用電數(shù)據(jù)，還將在智能家居、智慧城市、智能城市等新場景發(fā)揮新作用。

探索物聯(lián)網(wǎng)落地

電力線通信的傳輸速度將直接影響電力物聯(lián)網(wǎng)的競爭格局，物聯(lián)網(wǎng)芯片的戰(zhàn)略位置則舉足輕重。

在窄帶低速時代，單載波和簡單調(diào)制技術(shù)的速率通常小于500bps，技術(shù)成熟于上世紀(jì)90年代，國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品目前已經(jīng)實現(xiàn)國產(chǎn)替代。新一代窄帶電力線技術(shù)則基于OFDM多載波數(shù)字通信技術(shù)，依賴高集成度專用芯片才能實現(xiàn)。力合微基本實現(xiàn)與國外企業(yè)同步研發(fā)，其開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的電力線通信技術(shù)和芯片已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用。

窄帶低速電力線通信只能滿足遠(yuǎn)程自動抄表等應(yīng)用的需求，無法支撐電力物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步應(yīng)用，因此帶寬在2－12MHz的高速電力線通信芯片嶄露頭角。力合微與海思半導(dǎo)體同為國內(nèi)廠商在該賽道的代表，兩者在2018年共同獲得國網(wǎng)智能量測聯(lián)盟頒發(fā)的“標(biāo)準(zhǔn)特殊貢獻(xiàn)獎”。

除了國產(chǎn)替代的迫切需求外，力合微自身業(yè)務(wù)也亟需新的增長點。來自電網(wǎng)系統(tǒng)的訂單回款周期較長，增加了力合微資金周轉(zhuǎn)的壓力。從2016年到2019年6月底，力合微應(yīng)收賬款不斷增長，從5，167萬元增長到1．77億元；同時，經(jīng)營活動產(chǎn)生的現(xiàn)金流量凈額在2016和2018年均為負(fù)，2017年也僅有27．8萬元。

如果力合微的產(chǎn)品能在其他場景實現(xiàn)落地，減輕對電網(wǎng)系統(tǒng)的依賴，將有助于力合微業(yè)務(wù)的多元化發(fā)展。

從2018年開始，力合微開發(fā)多個物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域市場，開拓芯片產(chǎn)品的應(yīng)用場景。在智能家居場景下，力合微PLBus電力線通信技術(shù)加持之下的模塊能夠為智能家居設(shè)備提供網(wǎng)絡(luò)連接和數(shù)據(jù)通信支持。對比主流的WiFi、ZigBee等無線解決方案，電力線通信的信號可以規(guī)避墻壁的阻礙，實現(xiàn)無死角、無盲點覆蓋。

2019年，力合微與萬家樂、萬和等熱水器廠商展開合作，用PLBus＋無線的雙模通信模式取代原來單純的WiFi控制方式。搭載力合微芯片的萬家樂智能熱水器已經(jīng)上市。在智能控制、智能路燈等應(yīng)用領(lǐng)域，力合微也實現(xiàn)了一定批量的銷售。其“非電網(wǎng)模塊銷售額”達(dá)到132．26萬元，較2018年28．72萬元的營收同比增長361％。

艾媒網(wǎng)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示我國智能家居市場規(guī)模在2019年突破1500億元，2020年將突破1800億元。盡管總體業(yè)務(wù)規(guī)模依舊較小，但如果力合微能憑借熱水器切入智能家居市場，電力線通信技術(shù)無疑將成為WiFi 6的有力競爭對手。

2016－2019H1力合微主營業(yè)務(wù)收入占比

通過科創(chuàng)板募資，力合微總共將募集3．18億元，重點投入通信芯片的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化、研發(fā)測試中心的建設(shè)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)領(lǐng)域。如果力合微能突破目前的網(wǎng)速瓶頸，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中，采集類應(yīng)用的采集頻次、內(nèi)容和雙向互動等方面，將有較大進(jìn)展。

力合微電子已經(jīng)自主研發(fā)出電力線通信芯片、模組及整機(jī)，在高速芯片賽道打破德州儀器等海外廠商壟斷，實現(xiàn)國產(chǎn)替代。隨著國家電網(wǎng)大力推進(jìn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，力合微電子將分享到這一輪新基建紅利，維持高速增長。

力合微電子及其芯片、模組產(chǎn)品，解決了電力線通信帶寬窄、功率高的技術(shù)痛點，在智慧城市、智能家居等廣闊的市場中扶搖直上，有望在國產(chǎn)替代基礎(chǔ)上搶占下一代高速電力線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制高點。