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物联网市场及其专利地图

By Ian MacLean、Raymond Angers 和 Goran Grbic

联网(IoT)知识产权的发展态势依旧复杂,了解和预测的难度颇大。2014至2016年间,Gartner对物联网市场预测进行了大幅度修改。虽然数据有起有落,但是能很清楚地看出整体市场的规模依然很大。从专利所有权和发展的角度来看,另外一些正在萌生的趋势可能会对物联网未来的局势造成很大影响。本文从宏观角度调查了不同物联网板块中的专利活动。我们注意到物品与分析领域中的专利有所增长,许多领军企业也符合预测;从企业并购的角度来说,市场依然活跃。我们还注意到并购活动的重心更偏向于技术,而不是知识产权。首先,我们先设置一些参数来定义板块,分析特定市场的增长预测。

图1显示了物联网的四个主要技术板块及其定义。然而,各个板块中产品类型的界线并非总是清晰,尤其是在物品板块中。例如,智能手机可以算作物品(例如随时连线的麦克风),也可以算作网关,通过蓝牙连接智能手表,将数据传回网络。物品可以是独立设备,如监测心率的胸带或智能灯泡,也可以是复杂设备,如具有很多传感器和联网通讯功能的汽车。物品不但可以将数据发回网络,还能以网关作为媒介,以端对端的形式与其他物品直接通信。各类别下的物品类型取决于具体应用的生态系统。

物联网市场发展

我们比较了Gartner 2016年和2014年的预测结果(图2至图5),重点关注智能家居和汽车板块。在2014年预测中,智能家居和汽车板块是出货量最大的板块。增长率最高的板块是医疗设备板块,其次是汽车板块。情况在2016年有所变化。根据预测,医疗板块的增长率将大幅下降,而在自动驾驶和联网汽车的驱动下,汽车板块有望在接下来五年内继续增长。在2016年预测中,工业板块的增长率也要高于2014年。

与2014年的预测相比,对2020年物联网预测整体出货量减少了约17%。造成这种情况的主要原因是智能家居的预测增长率降低,但由于综合互联家居包括的电子产品数量巨大,该板块依然具有最高水平的出货量。除此之外,对未来几年工业板块的预测依然乐观。

2014年和2016年对2016-2020年市场出货量的预测十分接近。在这两年的预测中,整体出货量图表显示,到2020年,出货量将会减少17%。

智能家居和工业板块的结构比较复杂,需要进一步分析。

智能家居

如图6和图7所示,把智能家居市场分为娱乐和家庭自动化与管理两个部分,市场预测就会更加清晰。

家庭自动化与管理板块能驱动智能家居市场的大幅增长。该板块涵盖带有传感器和网络模块的所有家居设备,通过这些设备可以随时随地进行控制和监控,可能包括家用电器、监控设备以及照明和温度控制系统。虽然市面上的产品种类繁多,但消费者和业界人士仍在探索实际需求。这一智能家居板块正处于快速增长的阶段。从趋势来看,它终将超过娱乐板块的出货量,主导整个智能家居领域。

图1. 主要技术板块

图2. 2014年出货量同比增长率预测

图3. 2016年出货量同比增长率预测

图4. 2014年市场出货量预测

图5. 2016年市场出货量预测

图6. 2014年和2016年出货量同比增长率预测对比

图7. 2014年和2016年智能家居细分市场出货量预测对比

工业

下面我们来分析制造业板块(图8和图9)。虽然工业市场会引进越来越多的传感器,但发展可能呈渐进形式,并且有易于理解的使用案例;因此,该板块的增长率比物联网市场其他板块的增长率低很多。

工业板块的发展可能源于可穿戴设备,借助此类设备,现场工作人员可以进行实时通信以获得远程诊断支持。例如,矿工戴的智能眼镜具有视频传输功能,能让地面人员看见矿工在地下看见的场景,从而缩短解决工作现场问题的时间。然而,这类应用还处于初期阶段。

图8. 2014年和2016年出货量同比增长率预测对比

图9. 2014年和2016年工业细分市场出货量预测对比

不同市场的专利活动

2015年初,TechInsights分析了活跃在物联网领域的38家公司及其在四个特定物联网板块中的专利活动。在本文中,我们在原始数据的基础上更新了分析,而且为2017年添加了类似的公司列表,其中有些公司已被收购。表1列出了各公司在四个物联网技术板块中分别拥有的专利数量。我们使用公开可用的工具,检索了各公司的美国专利组合(已获授权专利和待批申请)及其标题、摘要和独立声明。然后,我们使用专有工具,将这些专利组合与专家创建的分类器进行比对,在四个物联网板块中找到与各专利匹配度最高的板块。进行专利和板块之间的具体匹配时必定会带有一定主观性,因为任何分析调查都存在准确率和查全率的问题,同时,上文也提到有些板块之间的界线并不是很清楚。

2015年,物联网领域专利数量排名前六的公司是:三星、IBM、微软、高通、诺基亚和英特尔。同在2015年,三星、高通和英特尔的专利有很大一部分集中于网关/网络领域,而IBM和微软的专利则主要集中在计算/存储领域,因为这些领域的技术早在物联网风行之前就已经成熟。许多拥有大型专利组合并且在传统移动和数据中心市场中举足轻重的公司如今正向物联网的方向扩展。

三星拥有的物品专利最多,数量是排在后面的公司(包括松下、微软和高通)专利总和的两倍。微软拥有的分析专利最多,IBM和Alphabet(谷歌)紧追其后,然后是索尼、三星和Facebook。

接着分析2017年,从2015年列表中的前20家公司来看,分析专利的增长幅度最大(17%),紧随其后的是网关/网络专利(16%),然后是物品专利(13%)和计算/存储专利(3%)。前20家公司中,专利总数最多的分组是计算/存储,然后是网关/网络。排名前六的公司在四个板块中的表现依然突出。三星、IBM和微软依然占据榜首,英特尔上升至第四位,在物品、网关/网络和计算/存储方面实现平稳增长。LG电子和谷歌双双超过诺基亚,LG在网关/网络方面增长强劲,而谷歌在四个板块全面开展持续创新。从我们的物联网模型可以看出,2015年的前10名中只有索尼和诺基亚的专利组合总数在2017年有所下降。各板块的领军企业未发生改变:三星领军物品板块,高通领军网关/网络板块,IBM领军计算/存储板块,微软领军分析板块。三星、IBM、和微软实现了四个板块的整体持续增长,分别为12%、11%和11%,英特尔和LG的整体增长更为显著,分别为22%和24%。

思科收购了Jasper(一家业界领先的基于云计算的物联网服务平台提供商),此举意味着该公司已准备好投身于计算/存储领域。

亚马逊拥有大量专利,尤其在计算/存储和分析板块。该企业凭借Echo在物品板块取得巨大成功,意味着消费者对物联网设备的接受度进一步提高。发展势头能否继续?我们将拭目以待。

1.2015年和2017年物联网四个板块专利公司排名对比

2015

2017

公司

物品

网关/网络

计算/存储

分析

总和

公司

物品

网关/网络

计算/存储

分析

总和

三星

3351

6203

4384

1204

15142

三星

3865

7042

4852

1209

16968

IBM

1452

466

10296

2740

14954

IBM

1582

603

11000

3370

16555

微软

1739

574

8375

3221

13909

微软

1996

783

8849

3772

15400

高通

1573

7006

1479

572

10630

英特尔

1868

4202

5076

714

11860

诺基亚/ALU

1162

5032

2835

726

9755

高通

1805

7884

1516

564

11769

英特尔

1466

3260

4402

614

9742

LG电子

895

6887

1413

684

9879

Alphabet

1347

2128

2888

2676

9039

Alphabet(谷歌)

1604

2200

3090

2983

9877

LG

763

5270

1307

643

7983

诺基亚

1163

5301

2443

618

9525

索尼

1667

1775

2361

1384

7187

爱立信

615

5734

1427

220

7996

爱立信

533

4888

1439

246

7106

索尼

1711

2010

2109

1263

7093

松下

1964

1933

1641

773

6311

苹果

1914

2107

1832

696

6549

思科

1090

934

3200

664

5888

思科

1230

1239

3265

637

6371

苹果

1489

1635

1718

648

5490

松下

1846

1614

1474

735

5669

通用电气

1300

441

1473

893

4107

通用电气

1261

509

1308

904

3982

博世

1439

159

1105

491

3194

博世

1500

177

1060

528

3265

德州仪器

984

982

703

175

2844

亚马逊

437

171

1729

908

3245

飞利浦

940

560

405

470

2375

德州仪器

1034

1003

687

153

2877

NXP/Freescale

626

559

704

45

1934

软银/ARM

269

1543

779

172

2763

ST Micro

791

339

721

64

1915

飞利浦

1074

663

415

496

2648

亚马逊

191

89

1006

608

1894

Facebook

97

91

643

1573

2404

Facebook

57

35

554

1095

1741

NXP/Freescale

736

752

786

43

2317

Renesas

367

270

667

47

1351

STMicro

894

352

718

67

2031

联发科

180

654

188

27

1049

联发科

205

838

190

25

1258

Infineon

326

209

339

35

909

Renesas

344

247

607

42

1240

Salesforce

20

4

538

184

746

Infineon

348

247

320

35

950

Gemalto

150

49

254

15

468

Microchip/Atmel

230

220

390

11

851

Microchip

120

81

243

7

451

Salesforce

17

10

477

191

695

Atmel

99

133

142

5

379

Gemalto

189

96

297

16

598

阿里巴巴

5

12

122

110

249

Arris/Pace

67

102

218

79

466

ARM

53

10

121

2

186

TDK/Micronas

167

106

88

64

425

Pioneer

36

21

32

43

132

阿里巴巴

15

17

225

138

395

Invensense

107

2

5

1

115

ThomaBravo/Qlik

31

0

139

42

212

Pace

13

16

15

6

50

Invensense

166

3

4

4

177

Splunk

5

0

16

24

45

Splunk

12

0

54

85

151

百度

0

0

11

4

15

Pioneer

30

16

21

28

95

Micronas

10

0

2

0

12

百度

4

0

33

13

50

Tableau

0

0

0

11

11

Tableau

0

0

0

19

19

Qlik

0

0

0

6

6

软银来势强劲,初涉该领域便收购了ARM。然而,从专利的角度来看,专利更多来源于日本软银的旧有专利,而不是现有的ARM专利组合。通过收购ARM,该公司获得了必要的技术支持,有能力与其他大型传统物联网企业展开竞争,尤其是在“低能耗移动片上系统核心”领域。

InvenSense增添了传感器专利

图10. TDK收购InvenSense

TDK在2015年收购了Micronas,在2017年收购了InvenSense,很明显,该企业正在努力提升自己在物联网行业中的地位。TDK通过收购InvenSense提高了自己在物联网新传感器解决方案、汽车以及信息和通信技术领域的地位,还获得了大量物联网专利,尤其在物品领域。在上述多种因素的驱动下,它已成为物联网知识产权领域举足轻重的参与者。

美国私募股权和成长资本公司Thoma Bravo, LLC的案例值得关注并且仍在进展中,该公司自2008年以来筹集了超过15亿美元的投资者委托资金。该公司在2014年收购了Compuware,一家在应用程序性能监控和主机解决方案方面处于领先地位的公司。Riverbed提供应用程序性能基础设施。两家公司都涉足计算/存储板块。收购Compuware和Riverbed增添了引导分析能力,收购Qlik增添了可视化分析能力,为自助服务数据可视化提供了直观的解决方案。最终,Thoma Bravo在物联网知识产权领域取得了一席之地,尤其是在计算/存储和分析板块。它接下来的行动很值得期待。

Renesas近期宣布已采用Cadence Perspec System Verifier对其专为物联网应用设计的全新微控制器单元进行验证。与现有设计相比,Renesas的微控制器具有更多IP区块和复杂的子系统,因此可以检测成千上万种潜在访问冲突组合。Renesas之前采用的方法中,需要手动创建使用案例测试情景,因为要验证的组合数量巨大,所以整个过程非常耗时。换用Perspec System Verifier后,Renesas充分得益于这种高效、基于算法的系统级验证解决方案 — 该系统可自动生成复杂的测试情景。从知识产权的角度来看,其新专利资产的流入很稳定。与网关/网络方面的活动相比,微控制器测试环境预计会产生更多创新。

NXP增强了三个物联网板块

图11. 高通收购NXP

并购活动

接下来,我们将研究这四个板块内的部分收购活动,进一步了解兼并对专利组合的影响。每张专利地图都由各公司的专利数据制作而成。每个点(图10至图13)都代表一个专利,峰型周围的三个词代表该类型专利中最常用的词。

物品

TDK于2016年12月宣布收购InvenSense,这是一个专注于物品板块的公司提高其科技板块参与度的例子(图10)。可以将此举视为TDK依赖于Microna磁传感器市场的战略延续。InvenSense主要生产微电子机械系统传感器,如陀螺仪、加速计和扩音器,此类设备在物联网中的应用越来越广泛(例如可穿戴设备和音频控制)。借助此类收购,TDK逐渐从智能手机组件供应商转变为物联网领袖。

Jasper的知识产权较为集中

图12. 思科收购Jasper

专利地图显示,收购InvenSense给TDK带来了大量有关扩音器和传感器的专利(约500项InvenSense美国公布专利)。

ARM与软银的业务形成补充

图13. 软银收购ARM

网关/网络

高通是移动通信处理器的领导者,在网关/网络技术板块中拥有最多物联网相关专利。去年10月,该公司宣布以470亿美元收购NXP,虽然预计在2017年底才能完成交易,但是继NXP 2015年末收购Freescale Semiconductor之后,这条新闻再度引起了广泛关注。合体之后的NXP/Freescale如今已经在汽车和近场通信这两个市场中处于领先地位。这一新实体的知识产权跨越了物品、网关/网络和计算/存储物联网板块,如今看来,这三个板块在NXP专利组合的作用下有所提升(图11)。

计算/存储

思科是世界上最大的网络公司,长久以来在计算/存储和网关/网络物联网技术板块表现强势。该公司于2016年3月以14亿美元收购Jasper,这是设备供应商向物联网服务市场进军的范例(图12)。Jasper的控制中心平台是基于云计算的解决方案,可以通过配置来满足多种业务模式、技术和行业的特定需求。例如,全球有11家汽车原始装备制造商使用了Jasper的联网汽车云,其中包括通用、尼桑、福特、大众和特斯拉。

像思科这种成熟的物联网企业收购Jasper这种专利所有权不多、专注于技术的小型公司的例子还有很多。从专利地图上可以看出,思科在客户端-服务器领域拥有大量专利并且水平很高,而Jasper独特的实施和市场应用为思科的物联网产品供应提供了有益补充。

分析

去年秋天,日本电信与互联网企业软银以310亿美元收购芯片设计商ARM(图13)。软银首席执行官Masayoshi Son表示,此举的主要目的是“抓住物联网提供的绝佳机会”。从知识产权分析来看,我们发现这一举动更侧重于技术,而非知识产权。我们对2016年10月发布的一篇博客中的交易进行了分析,结果显示在ARM的2300项美国和英国专利中,只有不到10%是针对物联网的。为说明以上观点,我们在图13中高亮标出了物联网相关专利资产。

虽然收购ARM之后软银的专利组合规模得到了显著扩张,但只有小部分ARM专利直接适用于物联网。

明日之星

物品板块 — Gemalto

作为一家主要生产安全相关产品的公司,Gemalto的物联网解决方案来源多样。首先是Cinterion Secure Element,一种防篡改嵌入式硬件组件,能让设备安全地接入网络,是物联网物品解决方案中必不可少的组成部分。Gemalto还拥有与计算/存储相关的重要元素,包括企业数据加密和云端安全,还有身份管理、软件货币化和加密密钥管理。此前在这些领域积累的经验结合如今在物品专利资产方面的进步,Gemalto的前景一片光明。

计算/存储和分析板块 — 阿里巴巴

阿里巴巴正与Gemalto联手维护中国物联网生态系统安全。阿里巴巴开发了一个基于云的物联网操作系统 — YunOS,Gemalto负责该系统的连接和安全工作。此次合作为阿里巴巴在物联网计算/存储和分析板块中的知识产权资产提供了支持。

计算/存储板块 — Splunk

Splunk宣布与ForeScout开展合作,ForeScout的产品能帮助公司探测网络上的物联网设备。虽然ForeScout的加入并未给Splunk的物联网专利组合带来明显提升,但是却巩固了其物联网终端和网络业务安全。从结果来看,Splunk为其物联网计算/存储板块中的知识产权提供了支持,而这个领域并非该企业的传统业务领域。

计算/存储板块 — Arris/Pace

合并后,Arris/Pace在各领域的实力都有所增强。当初合并的目的是让Arris在视频基础设施方面超过思科。合并后的Arris/Pace如今主宰客户端硬件板块,但是在网络硬件和视频基础设施软件方面仍然落后于思科。尽管Pace在这次交易中并未带来大量物联网专利资产,但合并却形成了计算/存储板块中令人瞩目的物联网专利组合。

分析板块 — Tableau

从分析板块的整体增长来看,Tableau展现出了诱人的合作机会。尽管在专利方面的活跃度仍然相对较低,但是对于关注数据可视化和多数据源信息融合的公司来说,该公司是一个颇具吸引力的技术补充。

不同物联网市场的生命周期

图14展示了各物联网市场目前在其行业生命周期中的位置。由于各阶段持续时间以及销售峰值水平在各市场中有所不同,因此上图并不反映任何绝对或相对的物联网市场销售额、收入水平或时间线。

汽车板块已度过初始期,如今完全处于快速增长期。在汽车板块中,嵌入式传感器和通信模块引领着板块的增长;联网汽车板块仍处于发展阶段初期,但潜力很大。

医疗设备仍处于初始期,增长速度快但总额很低。这可能与医疗板块通常较长的行业生命周期有关。

智能家居即将踏入成熟增长期,但其增长速度仍然很快。家庭自动化与管理子版块仍然是一个例外,同比增长率超过70%。平台整合有助于智能家居板块的增长。

健康与健身板块现已完全处于成熟增长期,并且正迅速向稳定期发展。目前市场上智能健身产品的风行证明了这一点。

工业板块是所有物联网板块中最成熟的板块,而且预计会在未来很长时间内保持领先。

行动计划

在互联程度越来越高的物联网世界中,专利权人可以采取几个战略性步骤,从而以最佳状态迎接市场的持续增长与发展:

  • 了解公司在物联网领域所处的位置,以及公司的专利最适合这四个板块中的哪个板块。
  • 关注关键市场(即智能家居、医疗和汽车板块)的增长情况。
  • 关注相邻市场内公司的动态,或者与你的战略景愿相符而且能在公司发展方向上产生积极影响的技术。
  • 勾勒出竞争对手专利地图,以便进一步了解它们所处的位置。通过技术团队勾勒出竞争对手的专利和专利应用地图,最终了解这些公司的创新举措集中在哪些领域。

分析总结

市场增长和出货量预测具有机动性。因此很难准确预知何时能为受众普遍接受,以及怎样实现这一目标。虽然对整体出货量的预测有所下跌,但是对于许多大型半导体和电子企业来说,物联网依然是极具吸引力的广阔市场。公司积极开展专利活动,力求通过收购来提升自己的市场地位。平台吸引了广泛的关注,物联网分析报告“2016年物联网发展回顾:全年相关度最高的八个物联网发展事件”称平台已过度拥挤,根据最近统计结果,市面上已有超过400个不同的平台。平台问题会影响到应用速度和互操作性,而且该领域中的标准尚未稳定。影响物联网整体局势的还有本文未提及的其他因素,包括安全问题以及关于拆分侵权、专利权保护范围和主题资格的法律障碍。所有因素结合形成了对公司的吸引力,这些公司力求在专利和基础技术方面做好准备,以便充分利用这个充满活力但仍待开发的市场。

Ian MacLean是加拿大渥太华TechInsights公司的知识产权服务部副总裁,Raymond Angers是该公司的知识产权技术解决方案经理,Goran Grbic是一名知识产权解决方案分析师

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