作者:豐寧
隨著科技的進(jìn)步,智能家居已經(jīng)成為現(xiàn)代生活的重要組成部分。智能家居系統(tǒng)能夠通過物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù),實(shí)現(xiàn)家庭設(shè)備的智能化控制和管理,提高生活便利性和舒適度。
芯片對(duì)于智能家居企業(yè)而言其重要性不言而喻,智能家居核心芯片主要包括主控芯片、通信芯片、傳感器芯片等。其中,主控芯片是智能家居的核心部分,它可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的控制和管理。通常而言,主控芯片也被稱為控制設(shè)備運(yùn)行的“大腦”,而智能家居設(shè)備的主控芯片通常會(huì)搭配使用SoC或MCU。
?01、SoC和MCU有何不同?
SoC芯片(SystemonChip)又稱系統(tǒng)級(jí)芯片,片上系統(tǒng),是將CPU、GPU、NPU、存儲(chǔ)器、基帶、ISP、DSP等系統(tǒng)關(guān)鍵部件集成在一塊芯片上,能夠?qū)崿F(xiàn)完整系統(tǒng)功能的芯片電路。這一賽道的國產(chǎn)半導(dǎo)體企業(yè)包括:晶晨股份、瑞芯微、全志科技、富瀚微、恒玄科技、北京君正等。
MCU(MicroControllerUnit)芯片,又稱微控制器或單片機(jī),是把CPU的頻率與規(guī)格做適當(dāng)縮減,并將內(nèi)存(Memory)、計(jì)數(shù)器(Timer)、USB、A/D轉(zhuǎn)換、UART、PLC、DMA等周邊接口,甚至液晶(LCD)驅(qū)動(dòng)電路都整合在單一芯片上,形成芯片級(jí)計(jì)算機(jī),從而實(shí)現(xiàn)終端控制的功能。MCU是智能控制器的主要芯片之一,國產(chǎn)的代表企業(yè)包括兆易創(chuàng)新、中穎電子、國民技術(shù)、芯??萍肌?a class="article-link" target="_blank" href="/manufacturer/1000428/">博通集成、樂鑫科技、聚辰股份、上海復(fù)旦微等。
MCU和SoC的區(qū)別在于,MCU是微控制器單元,是單個(gè)集成電路上的小型計(jì)算機(jī),包含一個(gè)處理器核心、存儲(chǔ)器、可編程輸入/輸出(I/O)外設(shè)、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等。它只提供最小的內(nèi)存、接口和處理能力。而SoC是系統(tǒng)芯片,是將多個(gè)電子元件集成到一個(gè)芯片上,以實(shí)現(xiàn)特定的功能。SoC不僅僅局限于MCU,還可以是更高端的CPU、MPU的功能定制版 。
簡(jiǎn)而言之,SoC通常運(yùn)算能力更強(qiáng),集成的功能更為豐富,能支持運(yùn)行多任務(wù)的復(fù)雜系統(tǒng),當(dāng)然價(jià)格也更加昂貴。并且SoC通常能夠承擔(dān)運(yùn)行計(jì)算任務(wù),比如實(shí)現(xiàn)語音識(shí)別功能等,而MCU大多數(shù)用以執(zhí)行控制,例如當(dāng)做電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)。
想要更加契合如今智能家居的生態(tài),就需要設(shè)計(jì)出更加符合的SoC/MCU,為此,各廠商也均推出了相應(yīng)的產(chǎn)品,那么“誰”才是智能家居市場(chǎng)的最佳選手呢?
比如在MCU路線中,兆易創(chuàng)新的 GD32系列產(chǎn)品適用于工業(yè)自動(dòng)化、人機(jī)界面、電機(jī)控制、安防監(jiān)控、智能家居家電及物聯(lián)網(wǎng)等,已推出多款產(chǎn)品。國民技術(shù)N32通用安全MCU系列產(chǎn)品滿足在白色家電、黑色家電、廚衛(wèi)家電、生活電器等多個(gè)細(xì)分領(lǐng)域應(yīng)用,并已在家電行業(yè)標(biāo)桿客戶中導(dǎo)入。中穎電子的MCU產(chǎn)品可應(yīng)用在變頻冰箱、洗衣機(jī)中。芯??萍?/strong>高可靠性MCU產(chǎn)品進(jìn)入氣體傳感器、智能電表、通信用光模塊產(chǎn)品,并將加快設(shè)備監(jiān)測(cè)和控制產(chǎn)品研發(fā)和推廣。比如在SoC路線中,晶晨半導(dǎo)體的智能電視芯片已經(jīng)用于TCL、創(chuàng)維、小米等知名電視品牌;AI音視頻系統(tǒng)終端芯片則打入百度、Google、Amazon、小米的智能音箱的供應(yīng)鏈。全志科技的R系列SoC進(jìn)入天貓精靈智能音箱、石頭科技掃地機(jī)以及美的智能空調(diào)供應(yīng)鏈;科大訊飛翻譯筆搭載 V 系列產(chǎn)品,騰訊企鵝極光盒子搭載 H 系列產(chǎn)品;在無線通信領(lǐng)域,小谷智慧點(diǎn)讀筆搭載 XR 系列芯片;在智能語音交互領(lǐng)域,小度在家搭載 AC 系列芯片。
?02、智能家居SoC,走向8K
瑞芯微
瑞芯微作為國內(nèi)領(lǐng)先的AIOT SoC芯片供應(yīng)商,其產(chǎn)品線涵蓋了多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用需求。近年來,瑞芯微推出的一系列芯片方案在市場(chǎng)上受到了廣泛關(guān)注,其中RK3568、RK3588和RK3566是最受關(guān)注的產(chǎn)品之一。
RK3568是一款高性能、低功耗的芯片方案,采用了四核A55架構(gòu)和四核A76架構(gòu),能夠提供出色的計(jì)算和圖形處理性能。此外,它還支持4K H.265解碼和編碼、USB3.0、HDMI2.0、MIPI-CSI2、Gigabit以太網(wǎng)等多種接口,具有極高的可擴(kuò)展性。在應(yīng)用方面,RK3568主要用于智能電視、智能投影儀、智能家居、智能門鎖等領(lǐng)域,能夠?yàn)檫@些智能設(shè)備提供更加出色的性能和體驗(yàn)。
RK3566也是一款高性能、低功耗的芯片方案,采用了四核A55架構(gòu)和雙核A75架構(gòu),能夠提供出色的計(jì)算和圖形處理性能。此外,它還支持4K H.265解碼和編碼、USB3.0、HDMI2.0、MIPI-CSI2、Gigabit以太網(wǎng)等多種接口,具有極高的可擴(kuò)展性。在應(yīng)用方面,RK3566主要用于智能電視、智能投影儀、智能家居、智能門鎖等領(lǐng)域,能夠?yàn)檫@些智能設(shè)備提供更加出色的性能和體驗(yàn)。
其中RK3588是此次談?wù)摰闹攸c(diǎn)。為了與晶晨半導(dǎo)體的8K超高清智能機(jī)頂盒SoC芯片產(chǎn)品做對(duì)比,該款產(chǎn)品的細(xì)節(jié)放在后文展開。
除了以上產(chǎn)品,瑞芯微用于智能音箱的相關(guān)產(chǎn)品有RK3326、RK3308等;用于掃地機(jī)器人的相關(guān)產(chǎn)品有RK3326、RK1808、RK3308等;用于家電語音控制的產(chǎn)品有RK3308、RK3229等;用于家居智能中控的產(chǎn)品有RK3368、RK3308、PX30等。
晶晨半導(dǎo)體
國產(chǎn)智能音視頻SoC領(lǐng)軍企業(yè),晶晨半導(dǎo)體將芯片用于智能機(jī)頂盒、智能電視和AI音視頻系統(tǒng)終端等設(shè)備,比如上文提到的:TCL、創(chuàng)維、小米、百度、Google、Amazon??梢哉f,晶晨的產(chǎn)品已經(jīng)占領(lǐng)了我們的客廳。晶晨股份的智能家居芯片包括A113X、S928X等。
A113X是一款高性能、低功耗、低成本的智能語音芯片,憑借強(qiáng)勁的4核64位架構(gòu) CPU的計(jì)算能力,A113X無需外加專用DSP芯片支持主流的遠(yuǎn)場(chǎng)拾音方案,支持8個(gè)PDM 通道和多通道I2S通道,具有豐富靈活的麥克風(fēng)陣列以及音頻輸入輸出接口,卓越的音頻處理引擎支持所有主流的高分辨率音頻格式,可與CPU無縫協(xié)作,加速多媒體運(yùn)行算法,提升用戶體驗(yàn),是智能音箱和智能家居等應(yīng)用的完美選擇,已經(jīng)被市場(chǎng)上一些最具創(chuàng)新性的語音助手設(shè)備使用。
Sengled的智能音箱燈便是采用的這款芯片、聯(lián)想智能時(shí)鐘Smart Clock Essential也采用了這款芯片。如今8K影音設(shè)備已經(jīng)開始普及,相比4K,8K有著得天獨(dú)厚的推廣優(yōu)勢(shì),內(nèi)容制造、傳輸、解碼顯示等各個(gè)產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)都已經(jīng)成熟,部分行業(yè)客戶已經(jīng)在大力推廣8K的產(chǎn)品。智能家居SoC作為智能家居設(shè)備的核心處理器,需要支持8K視頻內(nèi)容的解碼和播放,以滿足市場(chǎng)需求。
?03、兩款8K SoC的較量
瑞芯微RK3588
瑞芯微新一代旗艦級(jí)SoC芯片RK3588是一款功能強(qiáng)大的芯片,集成了多種高性能組件,包括CPU、GPU、NPU和多媒體處理引擎等。
RK3588的CPU部分采用四核A76+四核A55的八核架構(gòu),主頻高達(dá)2.4GHz,具有強(qiáng)大的計(jì)算能力和多任務(wù)處理能力。GPU部分則集成了ARM G610MP4,支持OpenGL ES1.1/2.0/3.2、OpenCL 2.2和Vulkan 1.2等多種圖形接口,可提供高效流暢的圖形處理體驗(yàn)。更為出色的是,RK3588內(nèi)置了6 TOPs算力的NPU(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器),支持INT4/INT8/INT16/FP16混合運(yùn)算,能夠輕松應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。這一特點(diǎn)使得RK3588在人工智能和深度學(xué)習(xí)等領(lǐng)域具有很高的應(yīng)用價(jià)值。除了強(qiáng)大的計(jì)算能力,RK3588還集成了多種多媒體處理引擎,包括視頻編解碼器、圖像處理器和音頻處理器等。這些引擎可支持多種格式的高清視頻播放、圖像處理和音頻處理,使得RK3588在多媒體領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
此外,RK3588還具有高性能的存儲(chǔ)接口和通信接口,可滿足各種高速數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)需求。它還支持多種操作系統(tǒng)和編程語言,方便開發(fā)者進(jìn)行軟件開發(fā)和調(diào)試。RK3588能夠廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域,如智能終端、物聯(lián)網(wǎng)、智能家居等。
晶晨半導(dǎo)體S928XS928X是晶晨半導(dǎo)體首顆8K超高清智能機(jī)頂盒SoC芯片。晶晨半導(dǎo)體S928X?SoC芯片集成了64位大核ARM Cortex-A76及四核ARM Cortex- A55中央處理器(CPU, Central Processing Unit),ARM Mali-G57 MC2圖形處理器(GPU, Graphics Processing Unit?)以及算力高達(dá)3.2 Tops的自研AI處理器(NPU, Neural-network Processing Units)強(qiáng)大的運(yùn)算及處理能力為終端設(shè)備帶來更優(yōu)異的性能和能效表現(xiàn)。
官方表示,晶晨半導(dǎo)體 S928X?在 8K 超高清分辨率(7680*4320),60FPS 幀率( Frame Per Second),10 比特色深(1024*1024*1024 個(gè)顏色數(shù)量)的環(huán)境下為消費(fèi)者演繹更驚艷的色彩飽和度,更細(xì)膩清晰的畫質(zhì)和縱深感、紋理感極強(qiáng)的畫面處理能力。晶晨半導(dǎo)體 S928X?支持 AV1、H.265、VP9、AVS3、AVS2 等全球主流視頻格式下的 8Kp60 視頻處理能力。
晶晨半導(dǎo)體S928X芯片還集成了豐富的外圍接口,包括SDIO、I2S、PCIe、UART、USB、I2C以及SPI等接口,極大地拓展了其外設(shè)連接設(shè)備,加速合作伙伴產(chǎn)品的規(guī)?;渴鹋c商用。創(chuàng)維數(shù)字首款8K超高清盒子便搭載了晶晨半導(dǎo)體最先進(jìn)的8K主芯片解決方案,支持8K視頻信號(hào)的解碼與播放,為未來即將到來的8K畫質(zhì)時(shí)代做好了準(zhǔn)備。中興通訊的8K機(jī)頂盒也搭載有這款芯片。
RK3588與S928X掰手腕在制程工藝上,瑞芯微 RK3588采用了8nm制程工藝,而Amlogic S928X則是采用了12nm制程工藝。CPU、GPU和NPU的對(duì)比分析中,S928X采用的是單個(gè)ARM A76大核和四個(gè)A55小核的CPU的五核心架構(gòu),GPU采用雙核的G57。RK3588采用了ARM 四核Cortex-A76和Cortex-A55的八核心CPU架構(gòu),GPU采用了四核心的G610。由此可見,單線程的應(yīng)用場(chǎng)景下,S928X和RK3588的表現(xiàn)接近,但是多線程應(yīng)用下RK3588占有優(yōu)勢(shì)。S928X的NPU可提供4 TOPS @int8的算力支持,RK3588則是內(nèi)置了6TOPS @int8的三核NPU。單算力來看,RK3588更具優(yōu)勢(shì)。不過就家庭影音的使用場(chǎng)景來看,S928X的4TOPS算力已經(jīng)綽綽有余,不論是語音算法、圖像算法、簡(jiǎn)單的語義處理,圖像處理,均可勝任。
從編解碼能力上,RK3588依舊占有優(yōu)勢(shì),不過在家庭影音的應(yīng)用中,幾乎用不到多路視頻解碼,其編碼能力也可滿足絕大多數(shù)產(chǎn)品的性能需求。在拓展接口的對(duì)比中,RK3588的IP核心非常多,無論是高速接口還是普通的通訊接口,都很豐富,但是單一產(chǎn)品很難將這些接口全部利用起來,每一個(gè)功能IP都意味著成本。S928X也集成了常用的接口,部分接口也可以通過橋接芯片來實(shí)現(xiàn)。
?04、智能家居,萬億市場(chǎng)即將到來
智能家居的概念一直吸引著大眾的想象力,并且早已從科幻小說里走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。中國智能家居目前處于快速發(fā)展期,隨著人工智能、5G等技術(shù)的逐漸應(yīng)用,中國智能家居硬件設(shè)備的不斷發(fā)展和消費(fèi)者需求的提升,未來5年中國智能家居行業(yè)仍將處于快速發(fā)展階段。
結(jié)合中國智能家居行業(yè)的歷史增速,預(yù)計(jì)到2029年中國智能家居市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1.09萬億元。
隨著智能家居芯片領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)日益白熱化,未來這一市場(chǎng)的內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)預(yù)計(jì)將更加激烈,智能家居芯片的未來不僅囿于“算力角逐”與“協(xié)同深化”的單一維度,而是全面鋪展。比如,隨著智能家居設(shè)備功能的不斷增加和復(fù)雜化,對(duì)芯片算力的需求也在不斷提升。例如,掃地機(jī)器人、智能門鎖等設(shè)備需要更高的算力來支持其復(fù)雜的運(yùn)算和決策過程;智能家居系統(tǒng)中的各類設(shè)備需要實(shí)現(xiàn)高效的互聯(lián)互通,以提供更加便捷和智能的家居體驗(yàn)。
芯片作為設(shè)備的核心部件,需要支持多種通信協(xié)議和接口標(biāo)準(zhǔn),以實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的無縫連接和數(shù)據(jù)交換。隨著智能家居設(shè)備的廣泛應(yīng)用和普及,其安全性問題也日益受到關(guān)注。
未來的智能家居芯片將更加注重安全性能的提升,通過集成安全模塊和算法來保障設(shè)備的數(shù)據(jù)安全和用戶隱私??梢源_定的是,在當(dāng)前科技浪潮的推動(dòng)下,智能家居芯片公司正站在行業(yè)變革的前沿,即將迎來前所未有的紅利期。