撰文｜夏一哲
編輯｜唐鈺婷
如果電線能傳遞信號，電器在接入電網的同時能夠實現聯網，是不是既能省去鋪設光纖電纜的成本，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，實則已經歷了近百年的技術演進。至今，基於電力線通信技術（PLC，Power Line Communication）的“電力貓”依然被應用於家庭和辦公等小型場景，作為有線和無線通信的替代方案。
儘管美歐日等發達國家和地區頻頻加碼電力通信技術，其速率提升效果卻不盡如人意，該技術目前主要還是應用於遠程抄表等低速率場景。中國電網規模在2009年躍居全球第一，雖然電力線通信技術的應用領域仍較為狹窄，但在智慧電網的改造中卻有廣闊市場空間。
在市場需求的支撐下，部分產業鏈上下游企業脱穎而出。力合微電子，是一家專業集成電路設計企業，擁有物聯網通信核心基礎技術及底層算法，其設計的芯片主要用於電力線通信領域，着力解決物聯網系統“最後1公里”的通信難題，以實現進口替代。
從2016年到2018年，力合微業績高速增長，主營業務收入從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動芯片”也於2019年研發成功並取得規模預售訂單，打破德州儀器等海外廠商的壟斷。傳輸速率的提升，也將進一步拓寬電力線通信技術的應用領域。
電力線通信技術在智慧城市和智能家居場景下的應用前景如何？能否挑戰WiFi、ZigBee和藍牙技術在物聯網行業的地位，與5G一起成為物聯網的“攪局者”？
智能電網孵出芯片龍頭電力線通信技術原理並不複雜：將含有信息的高頻電波加載於電流，帶着高頻電波的電流經過電線傳輸到達終端後，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20年代初期，人們就能利用電力線通信技術實現電話通信——在同一個變壓器的供電線路內，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的研發和標準化建設的進程。如果電力線真的能取代銅纜甚至是光纖，企業將節省大量礦產資源和鋪設成本。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協會確認的三種家庭總線之一。隨後，思科、英特爾和惠普等13家公司成立家庭插電聯盟（Home Plug Powerline Alliance），當時的電力線通信技術已經能夠支持1Mbps的速率傳輸數據。不甘落後的德國電力巨頭REW公司則在不久後推出能達到2Mbps帶寬標準的調制解調器。
中國電科院在1999年開始研發高速PLC，並於2001年建立了第一個實驗網絡。通過組織國內廠商實驗，我國相關技術得以迅速發展，電科院自研的14Mb/s系統基本達到國際水準。可是，電力載波的信號干擾嚴重，無法勝任長距離信息的傳輸工作，功率的提升也會導致設備發熱嚴重，造成使用體驗不佳的情況。
此時，基於電話線的ADSL技術迅速崛起。利用有線電話的銅線資源，ADSL能實現上行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，開啓了“光通信時代”，不管是電力線通信、ADSL還是基於有線電視的廣電寬帶，統統“靠邊站”。電力線通信應用也“迴歸”電力系統，支撐遠程抄表等功能。
2018年，中國年度發電量超過全球發電量的四分之一。但智慧電網的相關設備，尤其是高速電力線通信線路驅動芯片，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，不僅將錯過智慧電網的紅利，也將失去高速電力線通信拓展應用場景的先機。
自成立之初，力合微就致力於研發自主可控的通信技術和相關算法，並在其基礎上研發滿足國產替代要求的芯片。在智能電網場景中，電力線通信主要用於國家電網和南方電網智能電錶的數據採集。力合微芯片、模組等產品的應用領域，也逐漸拓展至窄帶通信可以滿足的其他場景，比如園區、樓宇、酒店、景觀燈光等綜合能效管理系統。
力合微電子在電網統招市場滲透情況（來源：力合微招股書）
掌握多項核心技術的力合微電子營收迅速增長，逐漸成長為行業龍頭。2017年，國家標準GB/T31983.31-2017《低壓窄帶電力線通信第31部分：窄帶正交頻分複用電力線通信物理層》頒佈，而力合微就是該項標準的執筆單位。
2019年3月，國家電網提出全面建設“泛在電力物聯網”，意在圍繞電力系統的各個環節，運用移動互聯、人工智能等新興技術，進而實現電力系統各環節的“萬物互聯”。未來，泛在電力物聯網將不限於傳輸電網內的用電數據，還將在智能家居、智慧城市、智能城市等新場景發揮新作用。
探索物聯網落地電力線通信的傳輸速度將直接影響電力物聯網的競爭格局，物聯網芯片的戰略位置則舉足輕重。
在窄帶低速時代，單載波和簡單調製技術的速率通常小於500bps，技術成熟於上世紀90年代，國內企業生產的產品目前已經實現國產替代。新一代窄帶電力線技術則基於OFDM多載波數字通信技術，依賴高集成度專用芯片才能實現。力合微基本實現與國外企業同步研發，其開發的具有自主知識產權的電力線通信技術和芯片已經大規模應用。
窄帶低速電力線通信只能滿足遠程自動抄表等應用的需求，無法支撐電力物聯網的進一步應用，因此帶寬在2-12MHz的高速電力線通信芯片嶄露頭角。力合微與海思半導體同為國內廠商在該賽道的代表，兩者在2018年共同獲得國網智能量測聯盟頒發的“標準特殊貢獻獎”。
除了國產替代的迫切需求外，力合微自身業務也亟需新的增長點。來自電網系統的訂單回款週期較長，增加了力合微資金週轉的壓力。從2016年到2019年6月底，力合微應收賬款不斷增長，從5,167萬元增長到1.77億元；同時，經營活動產生的現金流量淨額在2016和2018年均為負，2017年也僅有27.8萬元。
如果力合微的產品能在其他場景實現落地，減輕對電網系統的依賴，將有助於力合微業務的多元化發展。
從2018年開始，力合微開發多個物聯網應用領域市場，開拓芯片產品的應用場景。在智能家居場景下，力合微PLBus電力線通信技術加持之下的模塊能夠為智能家居設備提供網絡連接和數據通信支持。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避牆壁的阻礙，實現無死角、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上市。在智能控制、智能路燈等應用領域，力合微也實現了一定批量的銷售。其“非電網模塊銷售額”達到132.26萬元，較2018年28.72萬元的營收同比增長361%。
艾媒網的統計數據顯示：我國智能家居市場規模在2019年突破1500億元，2020年將突破1800億元。儘管總體業務規模依舊較小，但如果力合微能憑藉熱水器切入智能家居市場，電力線通信技術無疑將成為WiFi 6的有力競爭對手。
2016-2019H1力合微主營業務收入佔比
通過科創板募資，力合微總共將募集3.18億元，重點投入通信芯片的研發和產業化、研發測試中心的建設和物聯網應用開發領域。如果力合微能突破目前的網速瓶頸，泛在電力物聯網中，採集類應用的採集頻次、內容和雙向互動等方面，將有較大進展。
力合微電子已經自主研發出電力線通信芯片、模組及整機，在高速芯片賽道打破德州儀器等海外廠商壟斷，實現國產替代。隨着國家電網大力推進泛在電力物聯網建設，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、模組產品，解決了電力線通信帶寬窄、功率高的技術痛點，在智慧城市、智能家居等廣闊的市場中扶搖直上，有望在國產替代基礎上搶佔下一代高速電力線技術標準制高點。
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