成熟制程，是智能家居芯片“特质”？

电子发烧友网报道（文/黄山明）近些年智能家居行业在高速发展，也带动了上下游企业的不断壮大。包括IC、晶体管、电阻、芯片、传感器、语音模块、通信模块等关键零部件的发展，都在智能家居产业链中起到重要作用。尤其是近期生成式AI的兴起，让大算力芯片也开始应用在智能家居产品当中。
 
需要注意的是，尽管随着对智能家居性能要求的提升，但智能家居所需要的芯片却并非是高端制程的产品，大多依然属于“低端”芯片。
 
只需要使用成熟制程的智能家居
 
由于智能手机的普及，大多数人对于芯片的认知都会有一个固定的影响，那就是2nm、3nm或者5nm的芯片才代表着芯片技术的前沿，而那些28nm甚至45nm的“低端”芯片，似乎已经是上个时代的产物。但事实上，这些所谓的“低端”芯片，才是目前智能家居中的主流。
 
由于智能家居本身出货量大，许多产品功能也较为简单，使用高端芯片会造成性能溢出，从而造成浪费。而对于智能家居本身而言，低价、可靠、耐用才是关键。
 
尤其是可靠性和稳定性，通常而言工艺制程越小，芯片的性能越好，但是稳定性会受到影响。因为随着制程的缩小，电流泄露问题和***等挑战也随之而来。当制程越来越小时，即便是在不增加电压的情况下也会有微弱的电流通过栅介质，而一旦电路泄露，将直接增加芯片的功耗，为晶体管带来额外的发热量。同时，电流泄露导致电路错误，信号模糊。
 
这意味着，制造芯片选择工艺制程时需要权衡性能和稳定性之间的关系，如果需要更高的稳定性，更大的工艺制程反而是更好的选择。
 
另一方面，大制程的芯片尽管体积更大，但大多数智能家居内部都有足够的空间容纳，并非智能手机中珍贵的排版空间。加上成熟制程的芯片价格也更具优势，因此也更受智能家居厂商的青睐。
 
以价格来看，一颗智能家电控制芯片的价格在1.5元左右，而一颗存储盘控制芯片售价在0.7元左右。这与动辄数百上千元的手机高端芯片相比，要优惠太多。
 
有业内人士曾表示，28nm工艺已经可以满足中国大陆70%以上所需芯片，其中重要的一部分便是在智能家居领域。
 
值得一提的是，虽然智能家居中使用到的芯片并不需要先进制程，只依靠成熟制程便能够实现。但随着智能家居的智能化升级，其内部使用的芯片数量也在快速增加。比如，高档冰箱需要使用至少5组智能功率模块，空调、洗衣机、洗碗机等电源管理芯片1至8颗，主控MCU将从8位升级至32位，蓝牙协议、感器数量都将增加。
 
智能家居产品中用到的芯片 更加AI化
 
目前智能家居中芯片种类繁多，最主要用到的大概是三类：主控芯片、通信芯片以及传感器。主控芯片是产品的核心，通常会使用MCU或SoC。
 
以MCU为例，在智能小家电中应用较多，如智能音箱中，可以起到语音交互的作用；而在智能吸尘器中，起到控制电机的作用；在智能扫地机器人中，能够起到控制机器人行动的作用。
 
目前国内已经有非常多的厂商集中在MCU及SoC领域中，当前看到的一个趋势是，白色家电芯片晶圆代工长期会有一小部分由相对制程成熟的8吋缓慢逐步转至12吋晶圆。
 
而在通信芯片上，更是智能家居设备联网的关键，用到的通信芯片有Wi-Fi芯片、NB-IoT（蜂窝网络）芯片、蓝牙芯片等。目前Wi-Fi和蓝牙芯片在市场中处于主流地位，占比超过60%。
 
传感器更是智能家居智能化的关键，作为一种检测装置，接收被测量的信息，并将其转换为电信号或其他所需形式的信息，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。而在智能家居当中，传感器已经不单单作为收集信息的窗口，一些具有信息处理功能的智能传感器正在兴起。
 
甚至由于智能家居芯片技术已经相对成熟，不少终端厂商也开始向上游产业链渗透，自己参与到造芯缓解。在2018年，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。
 
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，令海尔空调拥有互联互通能力。
 
在2018年，董明珠宣布将投资500亿元，进军芯片制造领域。为此，格力成立了珠海零边界集成电路有限公司。海信则是在收购东芝电视后，基于其画质芯片设计团队，进一步开展电视AI画质芯片研发，随后推出了多款电视SoC芯片。
 
在智能家居智能化进一步升级的趋势下，尽管在工艺制程上可能仍然不会有太高的要求，但性能上的升级也是必要的，这促使企业将去研发更为复杂，性能更强的智能家居芯片产品，比如多模合一的通信芯片，具备算力的MCU，具有更强功能的SoC，这不仅能够增强产品的竞争力，也能够让国内的相关企业，在制程制约下，进一步提升芯片制造的实力。
 
小结
 
智能家居芯片不像智能手机一样需要先进制程的产品，反而更看重低价、稳定、耐用等特质。并且在智能家居芯片已经相当成熟的当下，不少终端企业也开始加入到主动造芯的行列当中，不仅能够让芯片更加契合其自身的产品，也能够拥有更灵活的生产节奏以及更高的产业链话语权。同时智能家居的智能化发展，也将促使国内的智能家居芯片不断提升性能。