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El auge de los módulos IoT celulares inteligentes y con capacidad de IA: Evolución y perspectivas del mercado

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El auge de los módulos IoT celulares inteligentes y con capacidad de IA: Evolución y perspectivas del mercado
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El análisis y pronóstico del mercado global de módulos y chipsets de IoT celular muestra una caída del 16% en los envíos en 2023, pero proyecta que el mercado casi se recuperará por completo a los niveles de 2022 en 2024, impulsado por el aumento de los módulos IoT celular inteligentes y habilitados para IA.

IoT Analytics, proveedor líder de perspectivas de mercado e inteligencia empresarial estratégica para Internet de las Cosas (IoT), IA, Cloud, Edge e Industria 4.0, ha publicado hoy su último estudio sobre el mercado mundial de módulos y chipsets IoT celulares. El informe revela que los envíos de módulos y chipsets IoT celulares cayeron un 16% interanual en 2023; sin embargo, nuestra investigación proyecta que el mercado volverá a subir a niveles cercanos a 2022 en 2024. El artículo de investigación profundiza en la evolución de los módulos y chipsets IoT celulares con las últimas innovaciones tecnológicas en módulos IoT celulares inteligentes y habilitados para IA como impulsores clave para el crecimiento del proyecto.

Citas clave

Satyajit Sinha, analista principal de IoT Analytics, comenta: "Los dispositivos IoT están evolucionando más allá de la conexión de dispositivos y se están ampliando al análisis de los datos que producen para tomar decisiones rápidas e informadas. Como resultado, hay una creciente necesidad de más potencia de cálculo e inteligencia, especialmente en el borde más cercano a los datos generados. Esta tendencia también es evidente en el campo del IoT celular, donde la integración de la IA con los módulos y conjuntos de chips del IoT celular conduce a una toma de decisiones más autónoma. También minimiza la transmisión de datos a través de redes celulares, reduciendo el ancho de banda y los costes. Los modelos de IA en el dispositivo impulsados por NPU mejoran esta capacidad al permitir una toma de decisiones inteligente en el borde."

Actualización del mercado de módulos IoT celulares

Los envíos mundiales de módulos y chipsets IoT celulares cayeron un 16% interanual en 2023, según el informe actualizado Global Cellular IoT Module and Chipset Market Tracker & Forecast (Q1/2024 Update). Dos factores contribuyeron a este descenso:

1- Optimización del inventario: La escasez inicial de suministros provocada por la pandemia de COVID-19 y las tensiones comerciales de la misma época llevaron a los fabricantes a realizar pedidos excesivos de módulos y chipsets en 2021 y 2022, lo que dio lugar a un excedente de los mismos en el mercado. Para hacer frente al excedente en 2023, los fabricantes priorizaron el uso de los módulos y chipsets existentes, retrasando así los nuevos pedidos.

2- Incertidumbre económica: La inflación, la subida de los tipos de interés, el temor a una recesión y las renovadas tensiones comerciales entre EE.UU. y China han creado un clima de cautela a la hora de invertir, lo que ha repercutido en los nuevos pedidos.

Afortunadamente, los ejecutivos de las empresas parecen estar aliviando sus preocupaciones económicas, lo que podría disminuir el impacto del segundo factor a medida que la oferta se reequilibre con la demanda. A medida que se alcance este equilibrio, se espera que los envíos de módulos y chipsets IoT celulares repunten a corto plazo y se prevé que crezcan a una TCAC del 22% hasta 2027, con la caída de 2023 casi totalmente erradicada a finales de 2024.

También es probable que contribuya a rejuvenecer este mercado el auge de los módulos IoT celulares inteligentes y habilitados para IA: tecnologías que aprovechan los recursos informáticos integrados para ejecutar análisis avanzados de datos o incluso inferencias de IA directamente en los dispositivos IoT. En conjunto, se prevé que los envíos de estos módulos avanzados crezcan a una CAGR del 76% hasta 2027.

Los módulos IoT celulares inteligentes y habilitados para IA representan las últimas fronteras de la conectividad IoT celular: las últimas interacciones de la tecnología IoT celular que operan junto a sus módulos predecesores más básicos, aunque todavía bastante capaces, en todo el mundo. A continuación, analizaremos la evolución de los módulos y chipsets IoT y profundizaremos en los módulos IoT celulares con IA, incluyendo un vistazo a sus diversas capacidades de procesamiento y algunas aplicaciones para estos módulos inteligentes.

Evolución de los módulos celulares IoT

La evolución de la conectividad celular IoT puede verse como 3 generaciones superpuestas: heredada, inteligente y habilitada para IA.

"La productividad impulsada por la IA está evolucionando inevitablemente como un elemento esencial para ampliar las capacidades de los dispositivos IoT, [mejorando] significativamente la eficiencia operativa al enriquecer el dispositivo IoT con edge computing". Eden Chen, director general de MC BU en Fibocom.

Definición de tipos de módulos IoT celulares

- Módulos IoT celulares heredados: módulos de conectividad básicos cuya función principal es permitir las comunicaciones celulares. Estos módulos sólo incluyen conjuntos de chips que permiten esta conectividad sin funciones adicionales.

- Módulos IoT celulares inteligentes: módulos de conectividad que, además de proporcionar conectividad como los módulos heredados, incorporan hardware informático adicional en forma de unidades de procesamiento central y gráfico (CPU y GPU).

- Módulos IoT celulares habilitados para IA: módulos de conectividad que, además de proporcionar las mismas funciones que los módulos IoT celulares inteligentes, incluyen conjuntos de chips especializados para la aceleración de IA, como unidades de procesamiento neuronal, tensorial o paralelo (NPU, TPU o PPU).


Al principio: Módulos IoT celulares heredados

Los modelos IoT celulares heredados han existido durante casi dos décadas, simplemente proporcionando conectividad para que los dispositivos IoT envíen y reciban datos de otras ubicaciones. Incluyen un chipset/banda base celular para conectarse a una tecnología celular específica, por ejemplo, 2G, 3G, 5G o NB-IoT.

En 2023, los módulos IoT celulares heredados representaban el 96% de los envíos mundiales de módulos IoT celulares. Aunque se prevé que los envíos de estos módulos crezcan a un CAGR del 18% hasta 2027, su cuota de envíos mundiales de módulos IoT celulares empezará a ceder terreno a los módulos IoT celulares inteligentes y habilitados para IA, como se explica a continuación.

Ejemplo de módulo IoT celular heredado

Un ejemplo de módulo IoT celular heredado es el módulo EM9190 5G New Radio (NR) Sub-6 GHz de Sierra Wireless, fabricante canadiense de equipos de comunicaciones inalámbricas. Este módulo permite a los dispositivos conectarse a redes 5G con fallback 4G y 3G cuando 5G no está disponible. Sierra Wireless anunció la serie EM91 de estos módulos heredados en agosto de 2020, lo que es bastante reciente; sin embargo, esto refleja que los módulos IoT celulares heredados siguen siendo demandados cuando el procesamiento de borde es innecesario.

*Nota: Semtech, proveedor estadounidense de semiconductores y sistemas IoT, adquirió Sierra Wireless en enero de 2023.

Un movimiento hacia el borde: Módulos IoT celulares inteligentes

Los módulos IoT celulares inteligentes llevan casi una década en el mercado. Además de ofrecer la capacidad de conectividad de sus homólogos tradicionales, estos módulos inteligentes incluyen potentes CPU y GPU para el procesamiento de datos en el dispositivo. También pueden ser compatibles con sistemas operativos como Linux o Android para permitir funciones avanzadas y capacidades multimedia.

En 2023, estos módulos inteligentes representaban el 2% de los envíos mundiales de módulos IoT celulares; sin embargo, el rastreador prevé que esta cifra aumente hasta el 10% en 2027, con una CAGR del 79%.

Ejemplo de módulo IoT celular inteligente

Un ejemplo de módulo IoT celular inteligente es el CQS290 Smart Cellular IoT Android Module del fabricante estadounidense de módulos IoT celulares Cavli Wireless. Cavli anunció la presentación de este módulo en el India Mobile Congress en octubre de 2023. Este módulo LTE Cat 4, con Android 12, funciona con un procesador de cuatro núcleos ARM Cortex A53 y lleva incorporada una unidad de procesamiento gráfico (GPU) Adreno 702.

Inteligencia en los bordes: Módulos IoT celulares con IA

Los módulos IoT celulares habilitados para IA son relativamente más recientes que sus homólogos heredados e inteligentes, ya que llevan en el mercado más de 5 años. Además de las capacidades de conectividad de los otros tipos de módulos IoT celulares, las versiones habilitadas para IA incluyen NPU, TPU, PPU u otros conjuntos de chips dedicados al procesamiento paralelo (por ejemplo, GPU) para la inferencia de IA.

Aunque aún se encuentra en sus primeras fases, la convergencia de la IA y el IoT celular encierra un inmenso potencial para revolucionar las industrias. Integrar la IA directamente en los módulos IoT significa que la inferencia de IA puede producirse en el borde, lo que permite una toma de decisiones rápida e inteligente en el borde. Esto reduce la transmisión de datos a través de redes celulares, ahorra ancho de banda y costes, y facilita la toma de decisiones inmediata y autónoma para aplicaciones sensibles al tiempo. Además, la integración de chipsets de IA en módulos de conectividad puede ahorrar espacio y racionalizar el factor de forma de los dispositivos IoT. En definitiva, estos módulos están pasando de ser meros facilitadores de la comunicación de datos a nodos periféricos inteligentes capaces de gestionar determinadas cargas de trabajo de forma independiente.

En 2023, los módulos IoT celulares con IA representaban el 2% de los envíos mundiales de módulos IoT celulares. El rastreador pronostica que para 2027, esta cifra aumentará al 9%, con una CAGR del 73%.

Ejemplo de módulo IoT celular con inteligencia artificial

En noviembre de 2023, el proveedor de módulos de comunicaciones inalámbricas Fibocom, con sede en China, anunció el lanzamiento de su módulo inteligente SC228 LTE, que funciona con el SoC SM6225 (también conocido como Snapdragon 680) de Qualcomm. Con sus 8 núcleos de procesamiento (4 x A73 a 2,4 GHz y 4 x A53 a 1,9 GHz), el SC228 está diseñado para manejar algoritmos de IA, como algoritmos de procesamiento de imágenes. Está orientado al IoT industrial, el comercio minorista inteligente, el infoentretenimiento en vehículos y aplicaciones similares. El sistema viene con Android 14, pero es actualizable a medida que se desarrolla nuevo software. En cuanto a conectividad, admite 4G LTE, 3G, WiFi y Bluetooth.

Capacidades y aplicaciones de los módulos IoT celulares con IA

La IA no es igual en todas las aplicaciones. Dentro de los módulos IoT celulares con IA, existen distintas capacidades de procesamiento basadas en las necesidades de aplicaciones específicas o en las limitaciones del hardware. IoT Analytics generaliza las capacidades de estos módulos en tres categorías: baja, media y alta.

1. Capacidad de IA baja

Los módulos IoT celulares con baja capacidad de IA realizan inferencia de IA a menos de 5 billones (o tera) de operaciones por segundo (TOPS), la medida estándar de rendimiento de IA basada en el número de operaciones de computación que un chip de IA puede manejar en un segundo. Entre las aplicaciones habituales de estos módulos se incluyen

- Detección de eventos acústicos
- Reconocimiento de gestos y actividades
- Identificación de voz/descubrimiento de palabras clave

Estos módulos de baja capacidad de IA comprendieron el 59% de los envíos mundiales de módulos IoT celulares habilitados para IA en 2023. Aunque el rastreador prevé que el número de envíos de estos módulos crezca a una CAGR del 30% hasta 2027, se espera que los módulos IoT celulares con capacidades de IA medias y altas crezcan más rápido.

Ejemplo de módulo IoT celular con baja capacidad de IA

El módulo SC138-EAU de Fibocom incorpora un SoC Qualcomm QCM6125 con un motor de IA capaz de 1 TOPS.

2. Capacidad de IA media

Los módulos IoT celulares con capacidad de IA media realizan inferencias de IA a 5-10 TOPS. Las aplicaciones comunes para estos módulos incluyen:

- Detección humana
- Detección de vehículos
- Recuento de personas
- Detección facial

En 2023, estos módulos de capacidad de IA media comprendieron el 36% de todos los envíos globales de módulos IoT celulares habilitados para IA. El rastreador proyecta que el envío de estos módulos crecerá a una CAGR del 102% hasta 2027.

Ejemplo de un módulo IoT celular con capacidad de IA media

El módulo SG-530C-CN de Quectel alberga un SoC UNISOC P778, que contiene una NPU y es capaz de 8 TOPS.

3. Alta capacidad de IA

Por último, los módulos IoT celulares con alta capacidad de IA realizan inferencia de IA de borde a más de 10 TOPS. Las aplicaciones avanzadas comunes para estos módulos incluyen:

- Mantenimiento predictivo impulsado por IA
- Mejora de la toma de decisiones con análisis avanzados
- Soluciones de seguridad del conductor mejoradas con IA
- Supervisión en tiempo real de la somnolencia y las distracciones
- Análisis exhaustivo de la seguridad
- Asistencia de voz inteligente

Según el rastreador, estos módulos de alta capacidad de IA comprendieron el 5% de todos los envíos mundiales de módulos habilitados para IA en 2023. El rastreador prevé que los envíos de estos módulos crezcan a una CAGR del 128% hasta 2027.

Ejemplo de módulo IoT celular con capacidad de IA media

El módulo SRM930 de MeiG lleva un SoC Qualcomm QCM6490, que incluye el motor de IA de 6ª generación de Qualcomm capaz de alcanzar un rendimiento de IA de 12 TOPS.

Conclusión de los analistas

IoT está evolucionando más allá de la mera conectividad: ahora abarca la conexión de dispositivos, la comprensión de los datos que generan y la toma de decisiones rápidas y fundamentadas basadas en estos datos. Por ello, la potencia de cálculo y la inteligencia son cada vez más esenciales, sobre todo cerca de donde se generan los datos, en el perímetro. Por tanto, resulta beneficioso disponer de un chipset dedicado, como una GPU o NPU, que pueda utilizarse para la inferencia de IA directamente en los dispositivos IoT, ya sea integrado en la placa de circuito impreso (PCB) o como componente dentro del procesador principal.

Los módulos IoT celulares están experimentando una evolución similar. Aunque todavía se encuentra en sus primeras fases, la integración de la IA con el IoT celular promete transformar diversos sectores. Sin embargo, la tecnología básica está impulsada por empresas de chips como Qualcomm, Sony Altair y UNISOC. Otras empresas de chips como MediaTek y ST podrían entrar pronto en este mercado. Hasta ahora, como se ha visto, los proveedores utilizan principalmente chips de Qualcomm equipados con motores de IA que utilizan los componentes de CPU, GPU o NPU de los chips.

Con el auge de los módulos IoT celulares con IA, están surgiendo dos tendencias que merece la pena vigilar:

- Módulos 5G con IA en automoción. Se espera que se acelere la adopción de módulos celulares habilitados para IA centrados en aplicaciones de automoción, especialmente con conectividad 5G. Para 2027, se prevé que los módulos 5G habilitados para IA para aplicaciones de automoción constituyan el 21 % de todos los envíos de módulos celulares habilitados para IA.

- IA en módulos celulares LPWA. Hasta ahora, la mayoría de los módulos se centran en la tecnología 5G y 4G estándar (con 2G y 3G como fallbacks). Sin embargo, los módulos celulares LPWA ya están entrando en escena. Por ejemplo, el Sony Altair ALT1350 es un SoC LTE-M/NB-IoT de bajo consumo equipado con capacidades de IA para aceleración de bajo consumo. Este chipset está diseñado para el procesamiento de bordes y la inferencia de modelos ML diminutos, lo que abre las puertas a los módulos habilitados para IA en el segmento LPWA celular.

Divulgaciones

Las empresas mencionadas en este artículo, junto con sus productos, se utilizan como ejemplos para mostrar la evolución del mercado. Ninguna empresa ha pagado ni ha recibido un trato preferente en este artículo, y queda a discreción del analista seleccionar los ejemplos que se utilizan. IoT Analytics se esfuerza por variar las empresas y los productos mencionados para ayudar a llamar la atención sobre los numerosos actores del mercado de la tecnología IoT y afines.

Cabe señalar que IoT Analytics puede tener relaciones comerciales con algunas de las empresas mencionadas en sus artículos, ya que algunas empresas obtienen licencias de los estudios de mercado de IoT Analytics. Sin embargo, por razones de confidencialidad, IoT Analytics no puede revelar las relaciones individuales. Póngase en contacto con compliance@iot-analytics.com para cualquier pregunta o duda al respecto. (IoT Analytics)

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