作者:豐寧
隨著科技的進步,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,實現(xiàn)家庭設備的智能化控制和管理,提高生活便利性和舒適度。
芯片對于智能家居企業(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,它可以實現(xiàn)設備的控制和管理。通常而言,主控芯片也被稱為控制設備運行的“大腦”,而智能家居設備的主控芯片通常會搭配使用SoC或MCU。
?01、SoC和MCU有何不同?
SoC芯片(SystemonChip)又稱系統(tǒng)級芯片,片上系統(tǒng),是將CPU、GPU、NPU、存儲器、基帶、ISP、DSP等系統(tǒng)關鍵部件集成在一塊芯片上,能夠實現(xiàn)完整系統(tǒng)功能的芯片電路。這一賽道的國產(chǎn)半導體企業(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,是把CPU的頻率與規(guī)格做適當縮減,并將內(nèi)存(Memory)、計數(shù)器(Timer)、USB、A/D轉換、UART、PLC、DMA等周邊接口,甚至液晶(LCD)驅動電路都整合在單一芯片上,形成芯片級計算機,從而實現(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、芯??萍肌?a class="article-link" target="_blank" href="/manufacturer/1000428/">博通集成、樂鑫科技、聚辰股份、上海復旦微等。
MCU和SoC的區(qū)別在于,MCU是微控制器單元,是單個集成電路上的小型計算機,包含一個處理器核心、存儲器、可編程輸入/輸出(I/O)外設、定時器、計數(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,是將多個電子元件集成到一個芯片上,以實現(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 。
簡而言之,SoC通常運算能力更強,集成的功能更為豐富,能支持運行多任務的復雜系統(tǒng),當然價格也更加昂貴。并且SoC通常能夠承擔運行計算任務,比如實現(xiàn)語音識別功能等,而MCU大多數(shù)用以執(zhí)行控制,例如當做電機控制驅動。
想要更加契合如今智能家居的生態(tài),就需要設計出更加符合的SoC/MCU,為此,各廠商也均推出了相應的產(chǎn)品,那么“誰”才是智能家居市場的最佳選手呢?
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)自動化、人機界面、電機控制、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、生活電器等多個細分領域應用,并已在家電行業(yè)標桿客戶中導入。中穎電子的MCU產(chǎn)品可應用在變頻冰箱、洗衣機中。芯??萍?/strong>高可靠性MCU產(chǎn)品進入氣體傳感器、智能電表、通信用光模塊產(chǎn)品,并將加快設備監(jiān)測和控制產(chǎn)品研發(fā)和推廣。比如在SoC路線中,晶晨半導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鏈。全志科技的R系列SoC進入天貓精靈智能音箱、石頭科技掃地機以及美的智能空調供應鏈;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;在無線通信領域,小谷智慧點讀筆搭載 XR 系列芯片;在智能語音交互領域,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)領先的AIOT SoC芯片供應商,其產(chǎn)品線涵蓋了多個領域的應用需求。近年來,瑞芯微推出的一系列芯片方案在市場上受到了廣泛關注,其中RK3568、RK3588和RK3566是最受關注的產(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架構和四核A76架構,能夠提供出色的計算和圖形處理性能。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,具有極高的可擴展性。在應用方面,RK3568主要用于智能電視、智能投影儀、智能家居、智能門鎖等領域,能夠為這些智能設備提供更加出色的性能和體驗。
RK3566也是一款高性能、低功耗的芯片方案,采用了四核A55架構和雙核A75架構,能夠提供出色的計算和圖形處理性能。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,具有極高的可擴展性。在應用方面,RK3566主要用于智能電視、智能投影儀、智能家居、智能門鎖等領域,能夠為這些智能設備提供更加出色的性能和體驗。
其中RK3588是此次談論的重點。為了與晶晨半導體的8K超高清智能機頂盒SoC芯片產(chǎn)品做對比,該款產(chǎn)品的細節(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產(chǎn)品有RK3326、RK3308等;用于掃地機器人的相關產(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。
晶晨半導體
國產(chǎn)智能音視頻SoC領軍企業(yè),晶晨半導體將芯片用于智能機頂盒、智能電視和AI音視頻系統(tǒng)終端等設備,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,憑借強勁的4核64位架構 CPU的計算能力,A113X無需外加專用DSP芯片支持主流的遠場拾音方案,支持8個PDM 通道和多通道I2S通道,具有豐富靈活的麥克風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,加速多媒體運行算法,提升用戶體驗,是智能音箱和智能家居等應用的完美選擇,已經(jīng)被市場上一些最具創(chuàng)新性的語音助手設備使用。
Sengled的智能音箱燈便是采用的這款芯片、聯(lián)想智能時鐘Smart Clock Essential也采用了這款芯片。如今8K影音設備已經(jīng)開始普及,相比4K,8K有著得天獨厚的推廣優(yōu)勢,內(nèi)容制造、傳輸、解碼顯示等各個產(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,以滿足市場需求。
?03、兩款8K SoC的較量
瑞芯微RK3588
瑞芯微新一代旗艦級SoC芯片RK3588是一款功能強大的芯片,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,主頻高達2.4GHz,具有強大的計算能力和多任務處理能力。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。更為出色的是,RK3588內(nèi)置了6 TOPs算力的NPU(神經(jīng)網(wǎng)絡處理器),支持INT4/INT8/INT16/FP16混合運算,能夠輕松應對各種復雜的神經(jīng)網(wǎng)絡算法。這一特點使得RK3588在人工智能和深度學習等領域具有很高的應用價值。除了強大的計算能力,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在多媒體領域具有廣泛的應用前景。
此外,RK3588還具有高性能的存儲接口和通信接口,可滿足各種高速數(shù)據(jù)傳輸和存儲需求。它還支持多種操作系統(tǒng)和編程語言,方便開發(fā)者進行軟件開發(fā)和調試。RK3588能夠廣泛應用于多個領域,如智能終端、物聯(lián)網(wǎng)、智能家居等。
晶晨半導體S928XS928X是晶晨半導體首顆8K超高清智能機頂盒SoC芯片。晶晨半導體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3.2 Tops的自研AI處理器(NPU, Neural-network Processing Units)強大的運算及處理能力為終端設備帶來更優(yōu)異的性能和能效表現(xiàn)。
官方表示,晶晨半導體 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 個顏色數(shù)量)的環(huán)境下為消費者演繹更驚艷的色彩飽和度,更細膩清晰的畫質和縱深感、紋理感極強的畫面處理能力。晶晨半導體 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連接設備,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體最先進的8K主芯片解決方案,支持8K視頻信號的解碼與播放,為未來即將到來的8K畫質時代做好了準備。中興通訊的8K機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的對比分析中,S928X采用的是單個ARM A76大核和四個A55小核的CPU的五核心架構,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,GPU采用了四核心的G610。由此可見,單線程的應用場景下,S928X和RK3588的表現(xiàn)接近,但是多線程應用下RK3588占有優(yōu)勢。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。不過就家庭影音的使用場景來看,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,不過在家庭影音的應用中,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現(xiàn)。
?04、智能家居,萬億市場即將到來
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現(xiàn)實。中國智能家居目前處于快速發(fā)展期,隨著人工智能、5G等技術的逐漸應用,中國智能家居硬件設備的不斷發(fā)展和消費者需求的提升,未來5年中國智能家居行業(yè)仍將處于快速發(fā)展階段。
結合中國智能家居行業(yè)的歷史增速,預計到2029年中國智能家居市場規(guī)模將達到1.09萬億元。
隨著智能家居芯片領域的競爭日益白熱化,未來這一市場的內(nèi)部競爭態(tài)勢預計將更加激烈,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,隨著智能家居設備功能的不斷增加和復雜化,對芯片算力的需求也在不斷提升。例如,掃地機器人、智能門鎖等設備需要更高的算力來支持其復雜的運算和決策過程;智能家居系統(tǒng)中的各類設備需要實現(xiàn)高效的互聯(lián)互通,以提供更加便捷和智能的家居體驗。
芯片作為設備的核心部件,需要支持多種通信協(xié)議和接口標準,以實現(xiàn)設備之間的無縫連接和數(shù)據(jù)交換。隨著智能家居設備的廣泛應用和普及,其安全性問題也日益受到關注。
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備的數(shù)據(jù)安全和用戶隱私??梢源_定的是,在當前科技浪潮的推動下,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。