關鍵字：智能家居市場 MCU差異化 傳感器 電子制作模塊
 恩智浦半導體微控制器大中華區產品市場總監王朋朋 |
最先實現爆發式增長的應用
在智能家居給我們描繪的藍圖中，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網，人們可以通過智能手機或者遠程的電腦、服務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構轉變為具有動能的智能工具，提供全方位的信息交換功能。
這不僅僅是半導體、電子行業的新應用，更是對傳統家電行業的一次全面升級，甚至需要房地產行業的積極參與和配合，是一個系統的工程。“這其中，MCU的需求是非常巨大的，每一個智能終端、節點、網關，不管是作為獨立的控制器，還是和Wi-Fi/Bluetooth/ZigBee等無線器件配合，MCU作為智能家居應用的核心器件，無處不在。”王朋朋說，“在這一大的系統工程中，我們看到智能空調、智能照明、智能電源、智能廚房電器、智能家庭安防設備、智能網關等在走向市場，走進家庭。”
 新唐科技微控制器事業群市場經理崔岱安 |
新唐科技微控制器事業群市場經理崔岱安也表示，就他們的觀察，許多智能家居產品已實現成熟的商品化，并進入了我們的生活，“其中許多應用皆可采用新唐MCU來實現，例如安防監控用的云端監視器、可視門鈴、可遠程控制的智能排插、智能燈光以及家庭網關控制等。”
盛群32位產品開發處系統平臺開發部經理麥哲鳴認為，目前智能家居市場上主流應用包含了三類產品：各式小家電(電飯鍋、烤箱、燈泡、插座)等；大家電如空調、冰箱、洗衣機等；家用安防、安全檢測相關設備等如空氣清凈機、瓦斯煙霧偵測等。
“最先實現爆發式增長的應用應是增強和整合現有存在的多種設備系統。”麥哲鳴分析說，“整合項目可能包含以下功能：1)居家安全，如安防監視系統、防盜警報系統、火災煙霧檢測、可燃和有毒氣體檢測等。2)節能與健康環境，光線明亮、溫濕度控制、空氣質量、家居氛圍等。3)居家便利與通訊，通訊連網、大小家電聯網控制等。”
據悉，盛群已經在部分產品項目中積極布局，如智能型大小家電及Wi-Fi聯網、安防監視系統、火災煙霧檢測、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，這四者在不同的應用中都有不同的需求。有些應用特別需要低功耗，有些需要很高的安全性，也有一些應用會同時對其中兩項甚至三項都有很高的要求。那么各家供應商是如何打差異化牌的呢？
新唐的崔岱安表示，新唐開發生產MCU已有超過20年的經驗，對于不同應用領域的需求有對應適合的產品支持，在安防監控、醫療健康、消費電子、家電控制領域等都有很成功的案例。新唐在2010年就率先推出以ARM Cortex-M0為內核的32位MCU產品，亦帶動了市場由8位升級至32位MCU的趨勢。新唐的產品主打高可靠性，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產品已累積出貨超過一億顆。我們預期在2015年新唐MCU事業將穩定上揚，較前一年度至少達25%以上增長率。”他說。
盛群的策略則是從8位到32位全壘打，從強調指令周期的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，盛群自有內核8位MCU出貨量已列全球前十大廠商，強調優異的性價比、超低功耗、高抗噪聲能力和高可靠性，廣泛應用于大小家電、觸控、金融安全、醫療健康、工業控制、居家安防、馬達控制、通訊產品等。該公司32位MCU產品線逐漸齊全，出貨量及業績正逐漸加溫。
 盛群32位產品開發處系統平臺開發部經理麥哲鳴 |
恩智浦的微控制器產品據稱兼顧了這些關鍵點，特別是在較高的計算/處理能力和低功耗之間達到了很好的結合和平衡。“在MCU產品的系統設計、總線結構、功耗模式、時鐘管理等方面進行了認真規劃，可以在同一應用中同時達到高性能和低‘能耗’。”王朋朋表示，“在實際應用中，我們真正關注的是‘能耗’，即一定時間內對電池或其他供電的消耗，而‘功耗’只是反應在某一應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在做復雜的運算處理時以高效率在短時間內完成，其余更多的時間進入休眠狀態。這樣在一定時間內的‘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位單片機具有更高的能效比。”她繼續表示，LPC54100系列微控制器是該公司近幾年來的突破性產品，是基于傳感器產品的一大進步。
她解釋說，現今移動設備引入的各種高級功能，例如上下文、位置和環境感知，以及基于運動、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”傳感器來實現的。在不久的將來，其他行業也將需要移動電話產品功能來增強他們的客戶體驗，從而同樣取得顯著的進步。當前，很多老式MCU傳感器處理架構耗能過多，或者無法隨著傳感器數量的增加來有效地擴展。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%，適用于多個應用領域的產品，包括移動、可穿戴健康/健身、工業應用(環境監控、家庭和樓宇自動化照明、機器人)和游戲，或者其他將較長電池續航時間作為增強最終用戶體驗的關鍵推動因素的應用場合。
此外，具有安全性的MCU也是恩智浦發展的重點。今年2月該公司發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展方向，安全芯片也是恩智浦非常具有優勢的產品，可以預見到的是，恩智浦未來會有更多具有安全性的MCU產品推出，為安全的物聯網和安全的智能家居提供可靠的連接。“目前，恩智浦MCU總的產品種類超過400多種，Cortex-M內核的微控制器是未來發展的重點，在2015年及未來，恩智浦將基于LPC54100平臺擴展開發并推出更多的新品，致力于更低功耗、更高性能及更安全的MCU。”她說。
智能家居MCU的未來發展趨勢
新唐的崔岱安表示，節能無疑的是智能家居的方向之一，因此新唐致力于開發超低高耗MCU技術，將陸續推出更具競爭力的新產品來應對市場需求。盛群的麥哲鳴則表示，除了MCU須強調更低功耗、更低成本、更小封裝之外，智能家居主要技術趨勢在于無線傳輸(Wi-Fi、藍牙、ZigBee等)以及各式傳感器整合。他透露，除了將發揮原有MCU領域的專長外，盛群也將開始評估介入無線傳輸及傳感器應用等領域。
恩智浦的王朋朋也坦言，未來的智能家居將實現以人為本的智慧生活，MCU作為其中至關重要的端點和中樞，需提供豐富的實時數據傳感和連接。她說：“在智能家居的不同應用場景中，對MCU的需求不同，未來的發展趨勢也不同。比如在每個終端節點中，需要低功耗，小封裝，低價格的MCU產品；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據處理能力，需要有傳感數據融合的軟件支持；在進行各種協議轉換的網關類產品中，需要高的運算性能，需要支持各種通訊協議及其間的轉換；在各個無線節點，需要能連接無線射頻前端，能運行對應協議棧，并具有一定擴展功能的MCU。”
對于MCU+傳感器的模塊化開發平臺，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，在某些特定的應用中，特別是功能比較確定比較單一的應用場景中，確實能達到方便客戶開發的目的。”但她同時也特別強調，嵌入式系統應用千變萬化，大部分客戶或多或少都會有自己的差異化需求；在客戶的產品系列規劃中，也會有高中低端不同的功能和性能需求；而飛速發展的市場也隨時會產生新的要求。這些都是單一的SoC產品很難滿足的。
因此，“獨立的MCU加獨立的傳感器方案，將更容易滿足需求的多樣性和靈活性。”她說，“在用戶的系統中，可以選擇不同廠家不同種類的多個傳感器，并根據傳感器的數據采集和處理需求選擇使用不同功能/性能的MCU，可能是高速度大內存的高端MCU，也可能是中低端的MCU產品。用戶的系統可以同時達到最佳性能、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而非SoC，“目前市場終端產品差異化仍大，對于MCU的規格需求也尚未統一，絕大部分方案商仍是依終端產品的規格要求進行MCU的選型，在我們看來模塊化的傳感器SoC在單一規格的產品應用上其優勢較能顯現。”崔岱安說。
“SoC化的需求是已經存在的。因為對終端廠商而言可以縮短產品開發時間、簡化生產調校流程、獲得更好的產品性能以及更小的產品體積，但對SoC開發公司而言，除需具備MCU的設計能力，也需具備更多的研發能力，例如傳感器的設計及與MCU整合、模塊產品的軟、硬件應用開發，還有最重要的是產品的成本控制與價格設定。”麥哲鳴說，盛群對模塊產品的開發不遺余力，目前已推出的模塊產品有“實時時鐘”模塊(RTC module)，另預計在今年底會推出PIR模塊與溫濕度模塊兩款新產品。
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