智能家居芯片的“内卷”时刻

来源:半导体产业纵横发布时间:2023-09-051599浏览

当科沃斯发布一款搭载5TOPS算力芯片的扫地机器人时，智能家居芯片已然开启了“内卷时刻”。科沃斯搭载的“旭日3”，号称只需在2.5W的功耗下，能够达到等效5TOPS的标准算力，可满足L2+辅助驾驶AI计算需求的同等性能表现。扫个地用得上5TOPS算力，为了满足大众对于智能家居越来越高的要求，智能家居离不开的芯片的也在持续进化。

01智能家居芯片“卷”算力根据权威市场分析机构IDC预计，未来五年中国智能家居设备市场出货量将以21.4%的复合增长率持续增长，到2025年，智能家居设备市场出货量将接近5.4亿台，届时，该市场规模将达8000亿元，并在不久的将来突破万亿。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。像亚马逊的Alexa和谷歌的Home这样的设备在短短几年内发展迅速，消费者越来越习惯于现代家庭中的智能设备。IDC估计，联网的物联网设备将很快产生高达73 Zettabytes的数据。当下的集中式云网络可能会因为这样的数据高峰而导致流量过载。因此，边缘计算的分布式IT架构可以通过将信息传输到网络边缘来帮助应对即将到来的数据流。现在，智能家居开始从云计算迁移到边缘计算。考虑到设备通常装载人工智能优化的芯片组。这些芯片更小，更经济，更节能。因此，它们使设备能够在内部而不是外部处理更多的进程，减少了将不必要的进程传到云上的需要。从云计算转移到边缘计算有三大好处：第一，边缘计算降低网络处理额外的负载，用户能够通过减少带宽来节省时间；第二，由于数据处理和存储在边缘设备上进行，物联网和移动终端可以近乎实时地对重要信息做出响应；第三，解决了数据在云端传输中被破坏的机会，进一步提高了安全性。智能家居设备的智能化程度与其算力息息相关。不少芯片厂商开始卷起了智能家居的芯片算力。例如，智能家居企业萤石今年公布的智能门锁中，内嵌高算力AI芯片、双核CPU，与上一代相比，识别速度提升了20%，功耗降低了30%。

02智能家居芯片“卷”AI今年开始，AI再次进入大众的视野。现在提到AI，人们联想到的是买不到的GPU、不停公布的大模型，以及AI前沿公司如英伟达、谷歌、亚马逊。殊不知，对话式人工智能操作最主要的场景之一就是智能家居，可广泛应用于音箱、电视、手机、机器人等领域。拥有庞大物联网设备数量的智能家居，正成为AI的最大落地场景。前不久，谷歌发布了新一代的AI芯片，即第五代定制张量处理器（TPU）芯片TPU v5e，用于大模型训练和推理。与上一代芯片相比，TPU v5e每一美元的训练性能提高2倍，每一美元的推理性能提高2.5倍。亚马逊也在AI芯片领域抢占先机，推出首颗Amazon Nitro芯片至今，已拥有网络芯片、服务器芯片、人工智能机器学习自研芯片3条产品线。亚马逊和谷歌的AI之战日益焦灼。实际上，这场AI之战早在2019年已然开启，依托的正是智能家居这条暗线。亚马逊第一个推出智能音箱，并且正在努力鼓励其他公司使用其Alexa语音助理技术，而谷歌也在鼓励采用自家的智能助理。之后，为了提升Alexa语音助理的质量，亚马逊自研的终端AI芯片Inferentia。亚马逊希望Alexa能够成为家中的大脑，控制门锁，安全摄像头和烤箱等家用电器。如果不需要互联网，那么与这些设备的连接将更安全可靠。亚马逊希望在智能家居硬件市场和面向消费者的人工智能产品领域保持竞争力，并已经拥有近450名芯片专业员工。谷歌也一直寻求在智能家居设备、笔记本电脑等新市场上扩大份额。Edge TPU是谷歌蓄力已久的一款AI芯片，其优势在于可以加速设备上的机器学习推理。在任一配置中，Edge TPU通过直接在设备本地处理数据，这样不仅可以保护隐私，而且消除了对持久网络连接的需要，减少延迟，允许使用更少的功率和性能。Google Assistant副总裁曼努埃尔·布朗斯坦透露，谷歌推出的AI芯片Edge TPU，将使传感器和其他设备能够更快地处理数据，给用户带来更人性化的家居体验。除去亚马逊和谷歌，不少企业都在智能家居上布局AI技术。在智能电视方面，华为智慧屏 S3 Pro搭载了“智慧双芯”，拥有4K旗舰主芯和AI视觉芯片；紫光展锐发布首颗AI+8K 智能显示芯片 M6780，该芯片平台支持 8K 解码与 HDR 全格式，号称拥有高度集成的 CPU、GPU，NPU、VDSP、ADSP 的 AI 算力；联发科首发了旗舰级8K智能电视芯片S900与AIoT平台i700，同时宣布与小米、阿里巴巴、旷视科技在内的多家人工智能和智能家居企业达成合作。在智能语音芯片方面，百度推出语音AIoT芯片“鸿鹄”，该款芯片是百度语音团队与AIoT芯片企业欣博电子合作打造的，由百度技术团队偏重算法，欣博电子团队偏重芯片硬件。据产业链人士透露，该芯片从设计到流片只用了约四个月的时间；云知声基于自研或第三方芯片发布三代共6款全栈语音AI芯片软硬一体产品，芯片及模组出货量已达千万级水平。在智能音箱这个应用领域，国产SoC的市场份额已经相对较高，市场参与者包括全志科技、晶晨股份、炬芯、瑞芯微、杰理科技等。总之，在一些智能家居产品中，国产AI芯片占比正在快速提升。

03大厂的上游渗透地平线创始人兼CEO余凯曾表示：“智能物联网是一片蓝海，会有许多长尾的应用，也会引发新一代、垂直的市场。”在智能物联网中，以智能家居为应用场景的作用下，不少传统的家电企业开始造芯。目前来看，传统家电造芯企业可以分为两批，第一批是已经有较长造芯历史的TCL、海信和海尔，第二批则是2017年前后开始造芯的美的、格力、康佳。首先来看第一批家电企业的造芯情况。TCL是最早进入芯片设计领域的家电企业，1999年10月8日，TCL集团和国有政策性投资机构国投电子共同投资兴建爱思科微电子，是国家“909”工程集成电路设计公司之一，产品包括消费类芯片、通讯类芯片、信息类芯片。2020年，TCL斥资109.7亿收购中环半导体并更名为TCL中环。2021年，TCL微芯科技成立了全资子公司：摩星半导体。2022年，TCL成为鑫芯半导体的第二大股东。TCL董事长李东生在接受媒体采访时表示，公司已投资了寒武纪和商汤科技，布局AI芯片领域。海尔集团在2000年成立了两家集成电路公司，分别是北京海尔集成电路设计有限公司和上海海尔集成电路有限公司。前者的重心是做机顶盒芯片，而后者则是8位MCU。北京海尔集成电路设计2003年开发出了具有完全自主知识产权的数字电视解码芯片“爱国者I号（HiPatriot I）”，随后推出爱国者Ⅱ号、爱国者Ⅲ号、爱国者Ⅳ号及QPSK解调芯片。2000年成立的上海海尔集成电路公司，以SOC和专用集成电路为方向，但是首先量产的是2005年的MCU芯片,该芯片量产后就和国际MCU巨头微芯科技打了7年的专利诉讼官司，最终胜诉。该公司被东软载波收购后，生产的芯片已经广泛应用在国产白电，仪表和汽车电子领域，属于国内该赛道的龙头之一。2015年,海尔成立海尔优家智能科技有限公司,关注定制化IoT芯片。此后数年,该子公司陆续迭代了多款“云芯”芯片,配合联合开发的物联网操作系统。海信在1999年开始研发芯片，2005年时海信成功研发中国第一颗拥有自主知识产权并产业化的数字视频处理芯片。此后，海信加快步伐，2015年到2022年，7年间海信发布了5颗画质芯片。在2022年，海信也发布了国内首颗全自研8K AI画质芯片，填补国内超高清画质芯片的空白。目前该芯片已经用于整机，覆盖海信、东芝在内的多系列显示产品。海信视像总裁于芝涛在接受采访时表示：“芯片有很大的国产替代空间，尤其是在家电智能化的背景下，对芯片的需求日益增加，因此公司对芯片产业的研发投入并不限于电视与显示领域，未来更广阔的空间在家电智能芯片。”再来看第二批家电企业的造芯情况。美的在2018年开始，成立上海美仁半导体公司，正式进军半导体产业，专注于家电芯片领域的开发，布局 MCU 芯片、IOT 芯片、电源芯片和功率芯片四大产品系列。2021年1月，美的又成立了美垦半导体技术有限公司。到目前为止，美的表示，2021年其自研芯片已经投入量产，年产量大约一千万颗，2022年达到8000万颗。目前美的主要生产的类型为MCU（微控制器），今后将会覆盖功率芯片、电源芯片、IoT芯片等家用电器芯片品类。格力造芯同样宣传得轰轰烈烈，2017年董明珠官宣要砸500亿造芯，为此格力成立了珠海零边界集成电路有限公司。2018年，格力电器发布公告透露，投资30亿元间接入股安世半导体，这是这家空调巨头迄今为止最大一笔对外投资。格力在投资者互动平台表示，格力自研的32位MCU微控制单元芯片已经正式开始量产，预计芯片年产量将超千万颗以上，可以满足格力空调产品、电器设备等核心零部件的芯片需求。康佳进入半导体的时机是在2018年。当时，康佳开启战略变革，半导体科技事业部随即成立。2019年12月，康佳宣布自主研发的首款嵌入式存储器控制器芯片（eMMC5.1）已经量产，出货量达到10万颗。康佳集团2022年年报显示，公司自主研发的 15um*30um Micro LED 芯片制作良率达到 99%。总体来看，格力、美的以MCU为主，海信是电视高端画质芯片、SOC和AI芯片，TCL发力显示与触摸芯片、机顶盒智能芯片，长虹的代表芯片是音频处理SoC，海尔是IoT芯片，创维是AI画质芯片，康佳是存储和显示处理芯片。传统家电企业造芯有自己独特的优势，家电整机企业投资半导体产业有两大优点，其一是投资规模大，这解决了此前国产芯片企业普遍投资规模小，产品一致性低的难题；其二是自配套测试便捷高效，加速验证国产芯片产业链的稳定性，能够提升国产芯片产业信心。

04结语在智能家居芯片领域，内卷竞争如火如荼，企业们争相推陈出新，竞逐市场的蛋糕。从强大的计算能力到智能AI，从大企业的上游渗透到价格的不断调整，这个领域已经成为了科技创新和商业竞争的热土。在这场变革中，我们看到了技术的巨大推动力，也感受到了市场的巨大潜力。然而，作为消费者，我们或许更关心的是，这一竞争如何让我们的生活变得更便捷、更舒适。从智能家居设备的日常使用，到AI语音助手的智能化回应，再到未来更多的可能性，这一切都将渗透到我们的日常生活中。无论是创新的算力，还是AI的应用，无论是大企业的布局，还是价格的竞争，这一切都将为我们带来更多选择和更好的体验。未来，智能家居芯片的竞争将持续升温，但最终的胜利者将是那些真正满足了消费者需求、创造了更美好生活的企业。所以，让我们拭目以待。