關(guān)鍵字：智能家居市場 MCU差異化 傳感器 電子制作模塊
 恩智浦半導(dǎo)體微控制器大中華區(qū)產(chǎn)品市場總監(jiān)王朋朋 |
最先實現(xiàn)爆發(fā)式增長的應(yīng)用
在智能家居給我們描繪的藍(lán)圖中，所有的家用電器、電腦、電燈、插座等都可以直接或間接接入互聯(lián)網(wǎng)，人們可以通過智能手機(jī)或者遠(yuǎn)程的電腦、服務(wù)器等檢測或控制家中的一切。與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，能提供舒適安全、高品味且宜人的家庭生活空間，還由原來的被動靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袆幽艿闹悄芄ぞ?，提供全方位的信息交換功能。
這不僅僅是半導(dǎo)體、電子行業(yè)的新應(yīng)用，更是對傳統(tǒng)家電行業(yè)的一次全面升級，甚至需要房地產(chǎn)行業(yè)的積極參與和配合，是一個系統(tǒng)的工程。“這其中，MCU的需求是非常巨大的，每一個智能終端、節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)，不管是作為獨(dú)立的控制器，還是和Wi-Fi/Bluetooth/ZigBee等無線器件配合，MCU作為智能家居應(yīng)用的核心器件，無處不在。”王朋朋說，“在這一大的系統(tǒng)工程中，我們看到智能空調(diào)、智能照明、智能電源、智能廚房電器、智能家庭安防設(shè)備、智能網(wǎng)關(guān)等在走向市場，走進(jìn)家庭。”
 新唐科技微控制器事業(yè)群市場經(jīng)理崔岱安 |
新唐科技微控制器事業(yè)群市場經(jīng)理崔岱安也表示，就他們的觀察，許多智能家居產(chǎn)品已實現(xiàn)成熟的商品化，并進(jìn)入了我們的生活，“其中許多應(yīng)用皆可采用新唐MCU來實現(xiàn)，例如安防監(jiān)控用的云端監(jiān)視器、可視門鈴、可遠(yuǎn)程控制的智能排插、智能燈光以及家庭網(wǎng)關(guān)控制等。”
盛群32位產(chǎn)品開發(fā)處系統(tǒng)平臺開發(fā)部經(jīng)理麥哲鳴認(rèn)為，目前智能家居市場上主流應(yīng)用包含了三類產(chǎn)品：各式小家電(電飯鍋、烤箱、燈泡、插座)等；大家電如空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)等；家用安防、安全檢測相關(guān)設(shè)備等如空氣清凈機(jī)、瓦斯煙霧偵測等。
“最先實現(xiàn)爆發(fā)式增長的應(yīng)用應(yīng)是增強(qiáng)和整合現(xiàn)有存在的多種設(shè)備系統(tǒng)。”麥哲鳴分析說，“整合項目可能包含以下功能：1)居家安全，如安防監(jiān)視系統(tǒng)、防盜警報系統(tǒng)、火災(zāi)煙霧檢測、可燃和有毒氣體檢測等。2)節(jié)能與健康環(huán)境，光線明亮、溫濕度控制、空氣質(zhì)量、家居氛圍等。3)居家便利與通訊，通訊連網(wǎng)、大小家電聯(lián)網(wǎng)控制等。”
據(jù)悉，盛群已經(jīng)在部分產(chǎn)品項目中積極布局，如智能型大小家電及Wi-Fi聯(lián)網(wǎng)、安防監(jiān)視系統(tǒng)、火災(zāi)煙霧檢測、可燃和有毒氣體檢測、PM2.5懸浮粒子檢測、溫濕度檢測、智能型LED燈具。
各家打什么差異牌，速度、功耗、安全、成本？
速度、功耗、安全、成本，這四者在不同的應(yīng)用中都有不同的需求。有些應(yīng)用特別需要低功耗，有些需要很高的安全性，也有一些應(yīng)用會同時對其中兩項甚至三項都有很高的要求。那么各家供應(yīng)商是如何打差異化牌的呢？
新唐的崔岱安表示，新唐開發(fā)生產(chǎn)MCU已有超過20年的經(jīng)驗，對于不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求有對應(yīng)適合的產(chǎn)品支持，在安防監(jiān)控、醫(yī)療健康、消費(fèi)電子、家電控制領(lǐng)域等都有很成功的案例。新唐在2010年就率先推出以ARM Cortex-M0為內(nèi)核的32位MCU產(chǎn)品，亦帶動了市場由8位升級至32位MCU的趨勢。新唐的產(chǎn)品主打高可靠性，支持2.5~5.5V寬工作電壓，工作溫度由-40℃至105℃，并且在2014年成功推出華人第一顆以ARM Cortex-M4的新系列MCU。“至今新唐ARM Cortex-M系列MCU產(chǎn)品已累積出貨超過一億顆。我們預(yù)期在2015年新唐MCU事業(yè)將穩(wěn)定上揚(yáng)，較前一年度至少達(dá)25%以上增長率。”他說。
盛群的策略則是從8位到32位全壘打，從強(qiáng)調(diào)指令周期的Cortex-M3 MCU到低功耗的Cortex-M0+ MCU以及低成本的8位MCU全覆蓋。麥哲鳴表示，盛群自有內(nèi)核8位MCU出貨量已列全球前十大廠商，強(qiáng)調(diào)優(yōu)異的性價比、超低功耗、高抗噪聲能力和高可靠性，廣泛應(yīng)用于大小家電、觸控、金融安全、醫(yī)療健康、工業(yè)控制、居家安防、馬達(dá)控制、通訊產(chǎn)品等。該公司32位MCU產(chǎn)品線逐漸齊全，出貨量及業(yè)績正逐漸加溫。
 盛群32位產(chǎn)品開發(fā)處系統(tǒng)平臺開發(fā)部經(jīng)理麥哲鳴 |
恩智浦的微控制器產(chǎn)品據(jù)稱兼顧了這些關(guān)鍵點(diǎn)，特別是在較高的計算/處理能力和低功耗之間達(dá)到了很好的結(jié)合和平衡。“在MCU產(chǎn)品的系統(tǒng)設(shè)計、總線結(jié)構(gòu)、功耗模式、時鐘管理等方面進(jìn)行了認(rèn)真規(guī)劃，可以在同一應(yīng)用中同時達(dá)到高性能和低‘能耗’。”王朋朋表示，“在實際應(yīng)用中，我們真正關(guān)注的是‘能耗’，即一定時間內(nèi)對電池或其他供電的消耗，而‘功耗’只是反應(yīng)在某一應(yīng)用場景下的瞬間電流值。我們真正的目的是要延長電池壽命。而MCU的高計算/處理能力可以使得MCU在做復(fù)雜的運(yùn)算處理時以高效率在短時間內(nèi)完成，其余更多的時間進(jìn)入休眠狀態(tài)。這樣在一定時間內(nèi)的‘能耗’更低。”
“這也是為什么32位的ARM MCU，比如LPC1100 Cortex-M0/M0+系列以及恩智浦在2014年11月剛剛推出的LPC54100 Cortex-M4系列可以比許多8位單片機(jī)具有更高的能效比。”她繼續(xù)表示，LPC54100系列微控制器是該公司近幾年來的突破性產(chǎn)品，是基于傳感器產(chǎn)品的一大進(jìn)步。
她解釋說，現(xiàn)今移動設(shè)備引入的各種高級功能，例如上下文、位置和環(huán)境感知，以及基于運(yùn)動、觸摸和手勢的交互功能，甚至包括語音激活，都是通過不斷增加的“始終打開”傳感器來實現(xiàn)的。在不久的將來，其他行業(yè)也將需要移動電話產(chǎn)品功能來增強(qiáng)他們的客戶體驗，從而同樣取得顯著的進(jìn)步。當(dāng)前，很多老式MCU傳感器處理架構(gòu)耗能過多，或者無法隨著傳感器數(shù)量的增加來有效地擴(kuò)展。LPC54100系列正是超低功耗“始終打開”傳感器處理方面的重大突破。與最接近的競品相比，能耗平均降低20%，適用于多個應(yīng)用領(lǐng)域的產(chǎn)品，包括移動、可穿戴健康/健身、工業(yè)應(yīng)用(環(huán)境監(jiān)控、家庭和樓宇自動化照明、機(jī)器人)和游戲，或者其他將較長電池續(xù)航時間作為增強(qiáng)最終用戶體驗的關(guān)鍵推動因素的應(yīng)用場合。
此外，具有安全性的MCU也是恩智浦發(fā)展的重點(diǎn)。今年2月該公司發(fā)布了具有硬件加密功能的LPC18S00/43S00系列。“智慧生活，安全連接”正是恩智浦公司的發(fā)展方向，安全芯片也是恩智浦非常具有優(yōu)勢的產(chǎn)品，可以預(yù)見到的是，恩智浦未來會有更多具有安全性的MCU產(chǎn)品推出，為安全的物聯(lián)網(wǎng)和安全的智能家居提供可靠的連接。“目前，恩智浦MCU總的產(chǎn)品種類超過400多種，Cortex-M內(nèi)核的微控制器是未來發(fā)展的重點(diǎn)，在2015年及未來，恩智浦將基于LPC54100平臺擴(kuò)展開發(fā)并推出更多的新品，致力于更低功耗、更高性能及更安全的MCU。”她說。
智能家居MCU的未來發(fā)展趨勢
新唐的崔岱安表示，節(jié)能無疑的是智能家居的方向之一，因此新唐致力于開發(fā)超低高耗MCU技術(shù)，將陸續(xù)推出更具競爭力的新產(chǎn)品來應(yīng)對市場需求。盛群的麥哲鳴則表示，除了MCU須強(qiáng)調(diào)更低功耗、更低成本、更小封裝之外，智能家居主要技術(shù)趨勢在于無線傳輸(Wi-Fi、藍(lán)牙、ZigBee等)以及各式傳感器整合。他透露，除了將發(fā)揮原有MCU領(lǐng)域的專長外，盛群也將開始評估介入無線傳輸及傳感器應(yīng)用等領(lǐng)域。
恩智浦的王朋朋也坦言，未來的智能家居將實現(xiàn)以人為本的智慧生活，MCU作為其中至關(guān)重要的端點(diǎn)和中樞，需提供豐富的實時數(shù)據(jù)傳感和連接。她說：“在智能家居的不同應(yīng)用場景中，對MCU的需求不同，未來的發(fā)展趨勢也不同。比如在每個終端節(jié)點(diǎn)中，需要低功耗，小封裝，低價格的MCU產(chǎn)品；在和傳感器連接的單元中，需要有豐富的傳感接口以及較高的傳感數(shù)據(jù)處理能力，需要有傳感數(shù)據(jù)融合的軟件支持；在進(jìn)行各種協(xié)議轉(zhuǎn)換的網(wǎng)關(guān)類產(chǎn)品中，需要高的運(yùn)算性能，需要支持各種通訊協(xié)議及其間的轉(zhuǎn)換；在各個無線節(jié)點(diǎn)，需要能連接無線射頻前端，能運(yùn)行對應(yīng)協(xié)議棧，并具有一定擴(kuò)展功能的MCU。”
對于MCU+傳感器的模塊化開發(fā)平臺，王朋朋的看法是：“將MCU與傳感器整合，或者將MCU與其它一些功能單元整合在一起做成SoC，在某些特定的應(yīng)用中，特別是功能比較確定比較單一的應(yīng)用場景中，確實能達(dá)到方便客戶開發(fā)的目的。”但她同時也特別強(qiáng)調(diào)，嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用千變?nèi)f化，大部分客戶或多或少都會有自己的差異化需求；在客戶的產(chǎn)品系列規(guī)劃中，也會有高中低端不同的功能和性能需求；而飛速發(fā)展的市場也隨時會產(chǎn)生新的要求。這些都是單一的SoC產(chǎn)品很難滿足的。
因此，“獨(dú)立的MCU加獨(dú)立的傳感器方案，將更容易滿足需求的多樣性和靈活性。”她說，“在用戶的系統(tǒng)中，可以選擇不同廠家不同種類的多個傳感器，并根據(jù)傳感器的數(shù)據(jù)采集和處理需求選擇使用不同功能/性能的MCU，可能是高速度大內(nèi)存的高端MCU，也可能是中低端的MCU產(chǎn)品。用戶的系統(tǒng)可以同時達(dá)到最佳性能、最佳性價比和最好的靈活性。”
同樣的，新唐和盛群也看好模塊化開發(fā)而非SoC，“目前市場終端產(chǎn)品差異化仍大，對于MCU的規(guī)格需求也尚未統(tǒng)一，絕大部分方案商仍是依終端產(chǎn)品的規(guī)格要求進(jìn)行MCU的選型，在我們看來模塊化的傳感器SoC在單一規(guī)格的產(chǎn)品應(yīng)用上其優(yōu)勢較能顯現(xiàn)。”崔岱安說。
“SoC化的需求是已經(jīng)存在的。因為對終端廠商而言可以縮短產(chǎn)品開發(fā)時間、簡化生產(chǎn)調(diào)校流程、獲得更好的產(chǎn)品性能以及更小的產(chǎn)品體積，但對SoC開發(fā)公司而言，除需具備MCU的設(shè)計能力，也需具備更多的研發(fā)能力，例如傳感器的設(shè)計及與MCU整合、模塊產(chǎn)品的軟、硬件應(yīng)用開發(fā)，還有最重要的是產(chǎn)品的成本控制與價格設(shè)定。”麥哲鳴說，盛群對模塊產(chǎn)品的開發(fā)不遺余力，目前已推出的模塊產(chǎn)品有“實時時鐘”模塊(RTC module)，另預(yù)計在今年底會推出PIR模塊與溫濕度模塊兩款新產(chǎn)品。
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