国产智能家居芯片,谁是最佳选手?

国产智能家居芯片,谁是最佳选手?
2024年07月15日 18:13 投资界

随着科技的进步,智能家居已经成为现代生活的重要组成部分。智能家居系统能够通过物联网等技术,实现家庭设备的智能化控制和管理,提高生活便利性和舒适度。

芯片对于智能家居企业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、传感器芯片等。其中,主控芯片是智能家居的核心部分,它可以实现设备的控制和管理。通常而言,主控芯片也被称为控制设备运行的“大脑”,而智能家居设备的主控芯片通常会搭配使用SoC或MCU。

01 SoC和MCU有何不同?

SoC芯片(SystemonChip)又称系统级芯片,片上系统,是将CPU、GPU、NPU、存储器、基带、ISP、DSP等系统关键部件集成在一块芯片上,能够实现完整系统功能的芯片电路。

这一赛道的国产半导体企业包括: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,又称微控制器或单片机,是把CPU的频率与规格做适当缩减,并将内存(Memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口,甚至液晶(LCD)驱动电路都整合在单一芯片上,形成芯片级计算机,从而实现终端控制的功能。

MCU是智能控制器的主要芯片之一,国产的代表企业包括兆易创新中颖电子国民技术芯海科技博通集成乐鑫科技聚辰股份、上海复旦微等。

MCU和SoC的区别在于,MCU是微控制器单元,是单个集成电路上的小型计算机,包含一个处理器核心、存储器、可编程输入/输出(I/O)外设、定时器、计数器等。它只提供最小的内存、接口和处理能力。而SoC是系统芯片,是将多个电子元件集成到一个芯片上,以实现特定的功能。SoC不仅仅局限于MCU,还可以是更高端的CPU、MPU的功能定制版 。简而言之,SoC通常运算能力更强,集成的功能更为丰富,能支持运行多任务的复杂系统,当然价格也更加昂贵。并且SoC通常能够承担运行计算任务,比如实现语音识别功能等,而MCU大多数用以执行控制,例如当做电机控制驱动。

想要更加契合如今智能家居的生态,就需要设计出更加符合的SoC/MCU,为此,各厂商也均推出了相应的产品,那么“谁”才是智能家居市场的*选手呢?

比如在MCU路线中,兆易创新的 GD32系列产品适用于工业自动化、人机界面、电机控制、安防监控、智能家居家电及物联网等,已推出多款产品。

国民技术N32通用安全MCU系列产品满足在白色家电、黑色家电、厨卫家电、生活电器等多个细分领域应用,并已在家电行业标杆客户中导入。

中颖电子的MCU产品可应用在变频冰箱、洗衣机中。芯海科技高可靠性MCU产品进入气体传感器、智能电表、通信用光模块产品,并将加快设备监测和控制产品研发和推广。

比如在SoC路线中,晶晨半导体的智能电视芯片已经用于TCL、创维、小米等知名电视品牌;AI音视频系统终端芯片则打入百度、Google、Amazon、小米的智能音箱的供应链。

全志科技的R系列SoC进入天猫精灵智能音箱、石头科技扫地机以及美的智能空调供应链;科大讯飞翻译笔搭载 V 系列产品,腾讯企鹅极光盒子搭载 H 系列产品;在无线通信领域,小谷智慧点读笔搭载 XR 系列芯片;在智能语音交互领域,小度在家搭载 AC 系列芯片。

02 智能家居SoC,走向8K

瑞芯微

瑞芯微作为国内*的AIOT SoC芯片供应商,其产品线涵盖了多个领域的应用需求。近年来,瑞芯微推出的一系列芯片方案在市场上受到了广泛关注,其中RK3568、RK3588和RK3566是最受关注的产品之一。

RK3568是一款高性能、低功耗的芯片方案,采用了四核A55架构和四核A76架构,能够提供出色的计算和图形处理性能。此外,它还支持4K H.265解码和编码、USB3.0、HDMI2.0、MIPI-CSI2、Gigabit以太网等多种接口,具有极高的可扩展性。在应用方面,RK3568主要用于智能电视、智能投影仪、智能家居、智能门锁等领域,能够为这些智能设备提供更加出色的性能和体验。

RK3566也是一款高性能、低功耗的芯片方案,采用了四核A55架构和双核A75架构,能够提供出色的计算和图形处理性能。此外,它还支持4K H.265解码和编码、USB3.0、HDMI2.0、MIPI-CSI2、Gigabit以太网等多种接口,具有极高的可扩展性。在应用方面,RK3566主要用于智能电视、智能投影仪、智能家居、智能门锁等领域,能够为这些智能设备提供更加出色的性能和体验。

其中RK3588是此次谈论的重点。为了与晶晨半导体的8K超高清智能机顶盒SoC芯片产品做对比,该款产品的细节放在后文展开。

除了以上产品,瑞芯微用于智能音箱的相关产品有RK3326、RK3308等;用于扫地机器人的相关产品有RK3326、RK1808、RK3308等用于家电语音控制的产品有RK3308、RK3229等;用于家居智能中控的产品有RK3368、RK3308、PX30等。

晶晨半导体

国产智能音视频SoC领军企业,晶晨半导体将芯片用于智能机顶盒、智能电视和AI音视频系统终端等设备,比如上文提到的:TCL、创维、小米、百度、Google、Amazon。可以说,晶晨的产品已经占领了我们的客厅。

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、低成本的智能语音芯片,凭借强劲的4核64位架构 CPU的计算能力,A113X无需外加专用DSP芯片支持主流的远场拾音方案,支持8个PDM 通道和多通道I2S通道,具有丰富灵活的麦克风阵列以及音频输入输出接口,*的音频处理引擎支持所有主流的高分辨率音频格式,可与CPU无缝协作,加速多媒体运行算法,提升用户体验,是智能音箱和智能家居等应用的*选择,已经被市场上一些*创新性的语音助手设备使用。

Sengled的智能音箱灯便是采用的这款芯片、联想智能时钟Smart Clock Essential也采用了这款芯片。

如今8K影音设备已经开始普及,相比4K,8K有着得天独厚的推广优势,内容制造、传输、解码显示等各个产业环节都已经成熟,部分行业客户已经在大力推广8K的产品。

智能家居SoC作为智能家居设备的核心处理器,需要支持8K视频内容的解码和播放,以满足市场需求。

03 两款8K SoC的较量

瑞芯微RK3588

瑞芯微新一代旗舰级SoC芯片RK3588是一款功能强大的芯片,集成了多种高性能组件,包括CPU、GPU、NPU和多媒体处理引擎等。

RK3588的CPU部分采用四核A76+四核A55的八核架构,主频高达2.4GHz,具有强大的计算能力和多任务处理能力。GPU部分则集成了ARM G610MP4,支持OpenGL ES1.1/2.0/3.2、OpenCL 2.2和Vulkan 1.2等多种图形接口,可提供高效流畅的图形处理体验。

更为出色的是,RK3588内置了6 TOPs算力的NPU(神经网络处理器),支持INT4/INT8/INT16/FP16混合运算,能够轻松应对各种复杂的神经网络算法。这一特点使得RK3588在人工智能和深度学习等领域具有很高的应用价值。

除了强大的计算能力,RK3588还集成了多种多媒体处理引擎,包括视频编解码器、图像处理器和音频处理器等。这些引擎可支持多种格式的高清视频播放、图像处理和音频处理,使得RK3588在多媒体领域具有广泛的应用前景。

此外,RK3588还具有高性能的存储接口和通信接口,可满足各种高速数据传输和存储需求。它还支持多种操作系统和编程语言,方便开发者进行软件开发和调试。

RK3588能够广泛应用于多个领域,如智能终端、物联网、智能家居等。

晶晨半导体S928X

S928X是晶晨半导体首颗8K超高清智能机顶盒SoC芯片。晶晨半导体S928X SoC芯片集成了64位大核ARM Cortex-A76及四核ARM Cortex- A55中央处理器(CPU, Central Processing Unit),ARM Mali-G57 MC2图形处理器(GPU, Graphics Processing Unit )以及算力高达3.2 Tops的自研AI处理器(NPU, Neural-network Processing Units)强大的运算及处理能力为终端设备带来更优异的性能和能效表现。

官方表示,晶晨半导体 S928X 在 8K 超高清分辨率(7680*4320),60FPS 帧率( Frame Per Second),10 比特色深(1024*1024*1024 个颜色数量)的环境下为消费者演绎更惊艳的色彩饱和度,更细腻清晰的画质和纵深感、纹理感极强的画面处理能力。晶晨半导体 S928X 支持 AV1、H.265、VP9、AVS3、AVS2 等全球主流视频格式下的 8Kp60 视频处理能力。

晶晨半导体S928X芯片还集成了丰富的外围接口,包括SDIO、I2S、PCIe、UART、USB、I2C以及SPI等接口,极大地拓展了其外设连接设备,加速合作伙伴产品的规模化部署与商用。

创维数字*8K超高清盒子便搭载了晶晨半导体*进的8K主芯片解决方案,支持8K视频信号的解码与播放,为未来即将到来的8K画质时代做好了准备。中兴通讯的8K机顶盒也搭载有这款芯片。

RK3588与S928X掰手腕

在制程工艺上,瑞芯微 RK3588采用了8nm制程工艺,而Amlogic S928X则是采用了12nm制程工艺。

CPU、GPU和NPU的对比分析中,S928X采用的是单个ARM A76大核和四个A55小核的CPU的五核心架构,GPU采用双核的G57。RK3588采用了ARM 四核Cortex-A76和Cortex-A55的八核心CPU架构,GPU采用了四核心的G610。由此可见,单线程的应用场景下,S928X和RK3588的表现接近,但是多线程应用下RK3588占有优势。

S928X的NPU可提供4 TOPS @int8的算力支持,RK3588则是内置了6TOPS @int8的三核NPU。单算力来看,RK3588更具优势。

不过就家庭影音的使用场景来看,S928X的4TOPS算力已经绰绰有余,不论是语音算法、图像算法、简单的语义处理,图像处理,均可胜任。

从编解码能力上,RK3588依旧占有优势,不过在家庭影音的应用中,几乎用不到多路视频解码,其编码能力也可满足绝大多数产品的性能需求。

在拓展接口的对比中RK3588的IP核心非常多,无论是高速接口还是普通的通讯接口,都很丰富,但是单一产品很难将这些接口全部利用起来,每一个功能IP都意味着成本。S928X也集成了常用的接口,部分接口也可以通过桥接芯片来实现。

04 智能家居,万亿市场即将到来

智能家居的概念一直吸引着大众的想象力,并且早已从科幻小说里走进现实。

中国智能家居目前处于快速发展期,随着人工智能、5G等技术的逐渐应用,中国智能家居硬件设备的不断发展和消费者需求的提升,未来5年中国智能家居行业仍将处于快速发展阶段。 结合中国智能家居行业的历史增速,预计到2029年中国智能家居市场规模将达到1.09万亿元。

随着智能家居芯片领域的竞争日益白热化,未来这一市场的内部竞争态势预计将更加激烈,智能家居芯片的未来不仅囿于“算力角逐”与“协同深化”的单一维度,而是全面铺展。

比如,随着智能家居设备功能的不断增加和复杂化,对芯片算力的需求也在不断提升。例如,扫地机器人、智能门锁等设备需要更高的算力来支持其复杂的运算和决策过程;智能家居系统中的各类设备需要实现高效的互联互通,以提供更加便捷和智能的家居体验。芯片作为设备的核心部件,需要支持多种通信协议和接口标准,以实现设备之间的无缝连接和数据交换。

随着智能家居设备的广泛应用和普及,其安全性问题也日益受到关注。未来的智能家居芯片将更加注重安全性能的提升,通过集成安全模块和算法来保障设备的数据安全和用户隐私。

可以确定的是,在当前科技浪潮的推动下,智能家居芯片公司正站在行业变革的前沿,即将迎来前所未有的红利期。

【本文由投资界合作伙伴微信公众号:半导体产业纵横授权发布,本平台仅提供信息存储服务。】如有任何疑问,请联系(editor@zero2ipo.com.cn)投资界处理。

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