（1）全球嵌入式計算行業概況

　　① 應用領域廣泛、市場巨大

　　嵌入式計算系統（包含傳統嵌入式計算系統與智能系統，下同）應用極其廣泛，遍及各行各業，總市場規模非常巨大。IDC 將嵌入式系統的民用應用領域劃分為六個主要行業：汽車、工業（包括航空電子、工業自動化、測量等）、醫療、能源、通信、消費電子。其中，通信和消費電子是目前最大的兩個行業，而能源行業則是增長最快的行業。

　　全球嵌入式系統市場 2013 年達到 1403.2 億美元，預計到 2020 年將達到 2,143.9 億美元，年復合增長率達 6.3%。

　　② 嵌入式計算系統與軍工領域關系密切

　　軍工領域對電子信息系統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，軍工領域歷來是嵌入式系統的重要應用方向。

　　美國是全球軍費最高的國家，歷史上美國國防采辦項目必須使用國防部頒布的軍用標準與軍用規范，冷戰結束后進行了改革，提出了 COTS（Commercial Off-the-Shelf）“商用現成產品”策略，這是美國國防采辦政策的重要內容之一，即只要允許，應該盡可能地在軍事裝備中采用成熟的民用技術和產品。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，并且必須促使具有世界級供應商特點的供應商們也接受這一觀點”。歐洲各國也發生類似的轉變，此后 COTS 發展為嵌入式領域的一個重要市場，即國防采購中的商用標準嵌入式產品。2013 年 COTS 市場占嵌入式計算系統總市場規模的 17.5%。軍工領域的 COTS 嵌入式系統市場在持續增長，2020 年將達到 40 億美元的規模。由此可以看出嵌入式系統與軍工領域的密切關系。

　　③ 技術架構與標準多樣化，科技型中小企業（High-tech SME）領導細分市場嵌入式系統在如此廣泛的領域中應用，形成了非常多樣化的技術架構。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，從通用計算系統主流的 x86 處理器到 ARM、PowerPC、MIPS 處理器，此外專業市場的嵌入式系統還經常采用 GPU 圖形處理器、NPU 網絡處理器、FPGA 現場可編程邏輯陣列和 DSP 數字信號處理等作為承載軟件的核心智能器件。

　　64%的正在研發中的嵌入式項目使用 32位處理器，同時還有 15%的項目還在使用 16 位處理器，也有 7%左右的項目使用 64位處理器。所采用的處理器類型和品牌非常多樣化，設計采用率在 20%以上的處理器供應商有 4 家，包括 TI、Freescale 等，而同時設計采用率在 10%以下的有近 30家處理器供應商。另外，有超過一半的嵌入式項目采用多種處理器或 FPGA 加處理器的混合設計。這些都體現了嵌入式計算系統技術架構的多樣化。

　　另一方面，嵌入式領域存在多個標準組織，這些標準組織面向多個行業定義了各種不同的標準：有些標準覆蓋系統和板卡，有些定義行業總線和接口；有些標準針對高端市場，有些針對中低端應用。下表列舉在嵌入式領域有影響力的主要標準組織、所推的標準、及其簡介。嵌入式系統復雜多樣的技術架構與標準，都是在發展歷史中為了滿足行業需求、推動技術進步、增強兼容性一致性而逐步形成的。正因為無法以少數幾種技術架構或系統標準來滿足所有應用領域的需求，才形成了技術架構與標準的多樣化，再加上嵌入式產品經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域是一個專業化程度很高、分工很細的市場。整個嵌入式系統市場被劃分成很多細分的
利基市場（niche market），因此創新驅動力比較強的中小型科技企業，往往能夠在嵌入式領域成為細分市場的領導者。

　　事實上，嵌入式領域中產生了很多成功的中小規模的解決方案提供商及嵌入式軟件開發服務商。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。全球領先的嵌入式計算解決方案廠商，如 Kontron、Artesyn、Radisys、Advantech 等，近幾年的收入規模大都在 3~10 億美金之間。該領域不存在行業巨頭壟斷現象，適合類似發行人這樣的科技型中小企業進行技術創新和發展。

　　嵌入式領域中也屬于解決方案提供商，一部分產品屬于 ATCA（先進電信計算架構）與 COM（模塊計算機）分類。嵌入式解決方案的總市場規模預計從 2013 年的 112 億美元將增長到 2019 年的 166 億美元，其中，ACTA 市場規模從 2013 年的 23 億美元將增長到 2019 年的 43 億美元，COM市場規模從 2013 年的 9.25 億美元將增長到 2019 年的 15 億美元。另一部分產品結合了多種嵌入式計算技術與通用計算構架，屬于前沿創新的融合計算平臺，主要針對視頻等特定領域的大數據應用，市場前景十分廣闊。

　　（2）國內嵌入式計算行業概況

　　國內嵌入式計算行業與全球相比，其市場和技術的構成情況都基本一致，但由于行業環境、發展水平、人才儲備等方面的差異，也存在一些自身的特點。

　　① 核心技術的國產化程度不高、存在很強的發展訴求

　　目前的嵌入式計算行業中，主要采用的核心處理器與操作系統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，嵌入式操作系統廠商主要是 Windriver、Microsoft、QNX、Mentor 等，都是國外廠商。國內的技術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，已經將之上升到國家戰略的高度，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，大力促進國產核心技術的發展。業內也已經取得了較大進展，一些國產化核心技術已具備產業化的條件。例如核心處理器以龍芯、飛騰等為代表，操作系統有中科麒麟 Linux、銳華 Reworks等。可以預期，在國內市場上這些自主核心技術將占據越來越重要的地位，并將推動核心國產化的嵌入式系統的發展。

　　② 嵌入式計算供應商以國外和臺灣地區廠商為主

　　國內本土嵌入式計算廠商大都專注特定行業，分布較為分散。目前國內嵌入式計算行業的主流廠商依然以國外的 Radisys、Kontron、Artesyn 以及臺灣地區的研華股份有限公司、凌華科技股份有限公司為主，這些廠商年營收在 3 億~10 億美金之間，國內本土目前還沒有同等體量類似定位的企業。

　　另外，在國內的跨國大型 OEM 廠商，其國內的嵌入式計算產品采購標準一般由總部掌握，因此雖然其產品可能主要針對國內市場，但其中集成的嵌入式計算組件還是主要由國外廠商或臺灣廠商提供。

　　③ 國內嵌入式計算市場的技術服務能力更為重要

　　國內的 OEM 廠商，一般更加看重供應商的技術服務支持能力。因此在國內嵌入式計算市場，能夠深入了解下游行業需求和技術特點，并提供更全面技術服務與支持的廠商更容易獲得市場認可。

　　（3）嵌入式計算行業發展趨勢

　　① 技術發展趨勢

　　A、小型化、輕量化、低功耗化趨勢

　　嵌入式系統由于應用環境的限制，通常都會在產品的體積、重量、功耗等因素上有較多的限制，這些因素在業內被統稱為 SWaP（Size、Weight and Power）。近年來，這些因素正在變得更加關鍵，因為更多的嵌入式設備需要變得可移動，并保持24 小時在線。SWaP 在今后很長一段時間里都是嵌入式計算技術的挑戰方向。

　　B、處理器性能日益強大

　　傳統的嵌入式處理器通常受限于成本、功耗等因素，性能與桌面和服務器處理器相比差距較大。隨著技術的發展，這一差距在逐漸縮小。現在的一個郵票大小的嵌入式計算模塊，已經能夠超越幾年前的桌面電腦的性能。

　　C、ARM 漸成主流

　　ARM 架構處理器由于其設計輕量化、低功耗、低成本、外圍接口更豐富等特點，更加適合嵌入式應用，而且其軟件生態環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 架構的市場份額。

　　嵌入式計算 COM 模塊（Computer On Module）中，預計 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、多種計算技術融合

　　嵌入式系統由于面臨的應用環境比較復雜，經常需要直接與物理世界實現多層面的對接，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算技術來面對不同性質的信息和數據、進行不同性質的處理，才能夠在最小的資源條件下實現最大的性能價格比和性能功耗比。

　　例如 CPU 適合通用的計算，尤其適合邏輯性的描述和處理；DSP 數字信號處理器適合對物理世界的模擬量數字化后進行算法運算；GPU 圖形處理器適合視頻、圖像、圖形的處理；NPU 適合網絡數據的處理；FPGA 可在硬件電路級進行編程，非常靈活，并可實現非常低的功耗。

　　這幾種技術可以在幾個不同的層面形成融合：芯片級融合——主要的技術有SoC（System onChip 系統級芯片）和 SiP（System in Package 系統級封裝）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——在同一個電路板設計中，集成 CPU、DSP、FPGA、GPU 等多種處理器芯片；系統級融合——在同一個系統架構中，融合多種具有不同計算技術的板卡，可以面對應用的變化進行更加靈活的現場組合。

　　② 產業發展趨勢

　　A、嵌入式計算的技術門檻在不斷提高

　　嵌入式芯片的復雜度在不斷增加，同時嵌入式應用越來越需要多種處理技術的融合。更多的移動性和保持聯網的需求對于設計提出了越來越苛刻的要求，在硬件設計、軟件開發、機械結構、散熱、工藝技術等多個方面都需要廠商有更多的技術積累。這些因素都在不斷的增加嵌入式計算系統的開發難度和開發成本，行業的技術門檻在不斷提高。

　　B、產品開發周期不斷壓縮

　　在互聯網時代，信息設備的更新換代節奏在不斷加快。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現需求到產品上市的周期。

　　C、向智能系統演變

　　隨著嵌入式處理器性能的增強、互聯網、移動互聯等技術的發展，嵌入式系統設備正在具備更強的處理能力和更好的網絡互聯性，逐漸演變成功能更豐富強大的智能系統。智能系統基于網絡、高級操作系統和強大的處理器，可以靈活運行本地或云端的應用，更好的將物理世界與信息世界聯接，將嵌入式系統提升到了下一個進化階段。

　　D、向成體系系統演變

　　成體系系統（system of systems，SoS）是具有關聯性的多個系統，互相作用、互相聯接且互相依賴，組成一個更大且更復雜的系統，融合成一個統一的整體。成體系系統是嵌入式系統與數字化網絡兩大領域的融合。一些行業的嵌入式計算系統將向成體系系統演變。例如，智能車聯網就是一個成體系系統的典型例子，它包含了以下系統的相互聯接和作用：智能汽車系統、智能電網系統、GPS 全球定位系統、大數據分析系統、云端應用處理系統、以及互聯網等。

　　E、嵌入式計算與下游產業發展的雙向推動

　　近年來物聯網、工業 4.0 都成為了業界討論的熱門話題，也是未來的發展方向。物聯網的發展將極大的推動嵌入式系統的發展，因為物理世界與信息世界的聯接，正是需要無數的、各種各樣的、貼合不同物理世界環境所設計的嵌入式系統來完成。而工業 4.0，可以認為是面向工業制造的物聯網，它通過各種具備網絡連接的智能系統設備，將工廠的各個環節之間、工廠與市場需求之間、甚至全世界的工廠與工廠之間，通過互聯網形成無縫的聯接，通過云計算和大數據實現所有數據和信息的匯聚、協同、分析、決策，進而實現各種資源的高效協調；它將大大提升制造業的運轉效率，是對制造業運作方式的巨大變革。工業 4.0 同樣需要大量的傳統嵌入式系統和智能系統來實現。

　　另外，智慧城市、智能交通、智慧醫療等行業的發展，代表了智能泛在化的方向。而這些無處不在的智能，由于其應用環境的復雜性和物理條件限制，將主要由智能系統的來完成。

　　這些下游產業的發展將推動嵌入式計算行業的發展，同時，嵌入式計算技術的進步也將促進下游產業的升級。嵌入式計算將是信息技術下一個階段發展的重點領域之一，發揮著關鍵性的作用。

　　F、嵌入式計算系統國產化

　　國家對信息安全和自主可控的戰略性重視，將極大的推動嵌入式計算系統的國產化進程。嵌入式計算平臺的國產化產業條件正在逐漸成熟，預計整個行業將更早推動嵌入式計算平臺的國產化進程，并在此基礎上推進國產核心處理器與操作系統的嵌入式商用化。國內的本土嵌入式計算企業，將在此過程中迎來難得一遇的發展機會。

　　G、全球市場未來也將逐步向國內供應商轉移

　　嵌入式系統由于其應用環境的多樣性，是非常細分化和定制化的市場。這也意味著大量的研發投入和成本。研發成本中，人力成本是主要構成。因此人力成本的高低將對嵌入式計算企業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。

　　隨著技術水平的提高，并依托國內制造業配套齊全、生產成本較低的優勢，國內嵌入式計算廠商的競爭力將逐漸增強，在國內市場取得優勢地位，并逐步在全球市場與國外廠商展開競爭。

　　（4）嵌入式計算行業市場前景

　　嵌入式計算行業市場空間非常巨大，應用領域非常廣闊，相關性較高的一些領域，進行市場前景的分析。

　　嵌入式計算行業的主要業務和未來發展重點，主要在工業控制、無線與網絡、視頻等領域。近年來這些領域中發生的一些重大趨勢，將給相關領域帶來巨大的市場發展機遇。

　　① 軍工信息化與信息系統國產化趨勢

　　自棱鏡門事件之后，我國政府已經強烈意識到信息安全的重要性，加強了信息安全方面的工作，同時各戰略行業如軍工、金融、能源、通信等行業也在推進信息系統的國產化。財政部《2015 年政府采購工作要點》提出“完善政府采購云計算服務、大數據及保障國家信息安全等方面的配套政策，支持相關產業發展”。2015 年政府采購清單中，國內科技品牌的占比較 2014 年大幅增加。

　　在金融行業，2014 年 9 月，銀監會發布了《關于應用安全可控信息技術加強銀行業網絡安全和信息化建設的指導意見》（39 號文），明確將安全可控信息技術應用納入戰略規劃，提出到 2019 年，安全可控信息技術在銀行業的使用率將達到 75％左右。在軍工行業，信息化與國產化同步推進的步伐正在加快。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習、以及 2014 年 12 月 3 日至 4 日召開的全軍裝備工作會議，都強調了軍工領域的信息化與自主創新。

　　以上各個行業的信息系統，除辦公信息系統外，很大部分屬于嵌入式系統。另外，信息系統國產化不完全是指國內廠商生產，更關鍵的是要求自主、可控、核心芯片、核心技術的國產化。軍工信息化和信息系統國產化趨勢將帶動嵌入式計算行業的增長，給發行人的嵌入式計算業務帶來良好的市場前景。

　　② 工業 4.0 浪潮的推動

　　工業 4.0 最早是源于 2013 年德國政府發布的《實施“工業 4.0”戰略建議書》，此概念一經提出，就在歐洲乃至全球工業領域引起了極大的關注和認同。工業 4.0 以信息物理系統（Cyber-Physical System，CPS）為基礎，是一個嶄新的工業制造邏輯和方式。人們可以通過應用嵌入式計算機技術、信息交換技術和互聯網將虛擬系統信息與物理系統相結合，將智能設備、人和數據連接起來，并以智能的方式利用這些可以交換的數據，使制造業和嵌入式的網絡通信業得以更好地融合，進而完成各行各業的產業升級。

　　工業 4.0 可在嵌入式系統技術基礎上的革新，并逐步過渡到智能生產。智能工廠這種新型生產模式的興起，必將給嵌入式系統開發帶來無限的商機。

　　目前，國務院印發了被稱為“中國版工業 4.0”的《中國制造 2025》，部署全面推進實施制造強國戰略，提出通過“三步走”實現制造強國的戰略目標：第一步，到 2025 年邁入制造強國行列；第二步，到 2035 年我國制造業整體達到世界制造強國陣營中等水平；第三步，到新中國成立一百年時，我制造業大國地位更加鞏固，綜合實力進入世界制造強國前列。在第十二屆全國人民代表大會第三次會議開幕會上，李克強總理在政府工作報告的“新興產業和新興業態是競爭高地”的部分提到：“制定‘互聯網+’行動計劃，推動移動互聯網、云計算、大數據、物聯網等與現代制造業結合，促進電子商務、工業互聯網和互聯網金融健康發展，引導互聯網企業拓展國際市場”。

　　國內外工業 4.0 的發展浪潮，將給發行人所在的嵌入式計算行業帶來一輪全新的發展機遇。

　　③ SDN 與 NFV 的發展

　　SDN（Software Defined Networking，軟件定義網絡）技術是一項全局性、顛覆性的網絡變革技術，它采用 IT 技術的模式來改造傳統的“封閉”網絡，使用軟件定義的方法重新定義網絡能力，使得網絡從靜態走向動態，解決了傳統網絡中無法避免的一些問題，包括對需求變化的響應速度慢、無法實現網絡的虛擬化以及高昂的運維成本和設備成本等，為網絡發展帶來新的機遇。

　　2015 年，SDN 將開始規模商用部署。2016 至 2020 年，SDN 將逐步開始廣泛商用部署。SDN 產業進入成熟期，運營商和互聯網公司將會按照各自的 SDN 部署計劃，在多個網絡場景部署 SDN。NFV（Network Functions Virtualization，網絡功能虛擬化）是除 SDN 之外的另一個熱點趨勢。NFV 是利用虛擬化技術在統一的計算、存儲、交換等硬件平臺和虛擬化軟件平臺上實現多種網絡功能。通過軟硬件解耦及功能抽象，打破專有硬件對網絡的限制，降低硬件成本，并使得網絡更加靈活和簡單，資源可以充分靈活共享，新業務可以方便地進行快速開發和部署，并可基于實際業務需求進行自動部署、彈性伸縮、故障隔離和自愈等，降低部署和維護成本。

　　SDN 和 NFV 有很強的互補性。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，對于網絡管理應用和監控、管理、流量分析與負載平衡等服務來說，尤其如此，而 NFV 更可以借助 SDN 實現靈活彈性的網絡功能。

　　SDN 和 NFV 代表著一條網絡硬件的通用性和軟件的開放性越來越高的發展道路。運營商 SDN 和 NFV 投資在 2016 年至 2020 年間將以 46%的年復合增長率增長，2020 年營收將達 180 億美元。SDN 與 NFV 的發展趨勢會給公司的嵌入式計算業務帶來新的市場機會。下游行業，特別是網絡通信與信息安全領域，將會在這一趨勢下重新構建新一代產品。一方面，SDN 與 NFV 顛覆了原有網絡的構架，是一次行業洗牌的機會，大家重新在同一起跑線上競爭的同時也出現了更多的創新機會。另一方面，SDN 與 NFV 具有打破大廠商壟斷專業設備市場的威力，促進更多廠商參與到網絡創新中，但同時要求行業分工進一步細化專業化，例如，需要嵌入式計算廠商能夠提供滿足各種 SDN 與NFV 應用的嵌入式計算平臺，這正是類似發行人這樣的廠商的發展機會。

　　④ 視頻處理領域向融合計算發展

　　隨著更強大的移動智能終端的出現，以及更快速的 WiFi 的普及，移動網絡流量將呈現爆發式增長——從 2015 年的 44.2EB（1EB=1024PB），激增至 2020 年的 366.8EB。視頻流將成為移動網絡中的主要流量，其占比也將從 2014 年的 55%增長到 2020 年的 75%。自 2008 年以來，網絡視頻行業的用戶規模一直呈增長趨勢，截至 2016 年 6 月，網絡視頻用戶規模達 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模達 245.0 億元，同比增長 80.3%。未來幾年在移動端商業化全面深入、企業持續引進熱門版權內容、大力發展自制內容等因素的推動下，預計在線視頻市場規模仍將保持較快增長的態勢，2017 年預計將接近 700 億元。視頻處理行業主要的應用有視頻編碼、視頻轉碼、智能視頻分析等。這些應用對處理平臺的需求都有向融合計算發展的趨勢。

　　在視頻編碼、轉碼領域，由于視頻處理的計算量大大增加，傳統基于通用 CPU計算的解決方案，在成本、功耗、密度等方面已經漸漸不能滿足要求，需要借助 GPU等專用硬件進行加速。同時，智能視頻分析技術在安防行業，特別是平安城市領域得到越來越廣泛的應用。國家發改委等 9 個部委聯合發布《關于加強公共安全視頻監控建設聯網應用工作的若干意見》（發改高技[2015]996 號），提出：到 2020 年，基本實現“全域覆蓋、全網共享、全時可用、全程可控”的公共安全視頻監控建設聯網應用。重點公共區域視頻監控覆蓋率達到 100%，新建、改建高清攝像機比例達到 100%；重點行業、領域的重要部位視頻監控覆蓋率達到 100%，逐步增加高清攝像機的新建、改建數量；重點公共區域視頻監控聯網率達到 100%；重點行業、領域涉及公共區域的視頻圖像資源聯網率達到 100%。因此，我國公共安全視頻監控建設對視頻智能分析的設備和技術需求都會有顯著的增長。

　　利用 GPU 等異構計算技術進行視頻分析是目前業界的研究熱點方向。GPU 是專門面向視頻和圖像處理設計的計算架構，用于實現視頻分析算法可以大大提高計算的性能、降低功耗，具備非常大的技術優勢。

　　融合了 GPU 等多種計算技術的融合計算解決方案，將在視頻編轉碼、視頻分析等領域得到很好的發展，具有良好的市場前景。

　　⑤ 大數據應用的發展促進融合計算的需求

　　隨著全球范圍內個人電腦、智能手機等設備的普及和新興市場內不斷增長的互聯網訪問量，以及監控攝像機或智能電表等設備產生的數據激增，全球數據規模呈現爆發式增長，同時，也帶動了大數據技術和服務市場的發展。全球大數據技術和服務市場將在未來幾年保持 31.7%的年復合增長率，2016 年的總規模有望達到 238 億美元。

　　大數據處理需要海量的數據存儲空間、并且需要頻繁高速的對存儲數據進行訪問，存儲與計算單元之間需要緊密結合，以盡可能提升存儲訪問性能，滿足大數據處理對于存儲的高帶寬、低延遲要求。另外，很多應用在數據的不同處理階段，需要多種計算技術進行輔助和加速，例如，結合 FPGA 等硬件加速單元，對于數據壓縮解壓縮、數據排序和查找等功能進行硬件加速等。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算平臺來應對。通過將不同計算技術融合在一起，可以成為面向細分大數據應用的優化平臺，隨著大數據應用的發展，這類產品將具有很大的市場空間。