那些在智能家居领域大放异彩的SoC

电子发烧友网报道（文/黄山明）如今，智能家居已经不算一个新鲜的概念了，而智能家居的“智能化”则是由里面的芯片来支撑，这些芯片能够实现智能家居设备的互联、控制和管理，是智能家居产业链的重要组成部分。其中主控芯片尤为重要，而SoC也是智能家居核心。

 
起到关键作用的SoC
 
智能家居设备的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。
 
其中，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。
 
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。
 
早在20世纪70年代，SoC的概念便被提出，整合多个组件到单个半导体基板的概念始于定制IC的发展，这些定制集成电路用于计算器等应用。1971年，Intel推出了第一款微处理器Intel 4004，通常被认为是SoC技术的起点。
 
到了2000年，随着对便携性、能源效率和成本效益的要求越来越高，SoC开始在移动和汽车市场中变得越来越普遍。当时间步入2010年代，越来越多的IoT应用，可穿戴设备以及边缘计算设备的需求进一步推动了定制化SoC的发展。也让制造商开始针对特定产品，如智能家居等调整SoC设计，整合人工智能和机器学习功能。
 
到如今，随着AI、5G等技术的快速发展，SoC继续演变以适应不断增长的复杂性和处理要求，比如在智能家居领域中，要求SoC具备更高程度的集成和专业化。
 
在智能家居领域中大放异彩的SoC
 
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，为此，各大厂商也推出了相应的产品，以下将列举部分市场中的优秀SoC。
 
NXP： IW612 SoC
 
去年，NXP便推出了一款主打安全特性的“三合一”智能家居SoC，集合了Wi-Fi 6、低功耗蓝牙 5.2、以及Thread功能。主要为了解决制造商在产品研发阶段为不同的无线电标准互联互通的难题。
 
也契合Matter协议推出之后，方便不同智能家居平台能够实现统一控制，NXP IW612 SoC可以帮助Matter集线器设备，与各种新老智能家居设备实现轻松交互。
 
Silicon Labs：EFR32MG22系列2 SoC
 
EFR32MG22系列2 SoC同样是一款无线SoC，内部带有TrustZone的高性能和低功耗76.8 MHz Arm® Cortex®-M33内核，拥有超低传输和接收功率，针对采用Zigbee协议的应用实现能效，同样能实现多协议支持，包括包括低功耗蓝牙（蓝牙5.2）、蓝牙网状网络低功耗节点（仅限 512 kB 部分）、Zigbee PRO/Green Power和专有。
 
Silicon Labs同样也是Matter背后的驱动力之一，这款SoC显然也是为了让不同生态中的智能家居互联互通而准备的。不过其最大的特点为安全性，这款SoC具备高安全功能，包括安全调试、安全启动、可信根和安全加载器，这也是Silicon Labs以安全为第一的设计理念。
 
英飞凌：BGT60TR13C
 
这是英飞凌推出的一款毫米波雷达SoC，在仅仅5*6.5mm的极小面积上集成了收发天线，拥有超过5GHz的带宽，可以实现毫米级极微弱运动信号检测与400MHz/us快速扫频，工作状态下的辐射小于0.00001uT, 仅为手机辐射的1/1000。此外，该芯片还具备FMCW线性调频、优化设计的片上天线、高集成度、小型化、低功耗、FCC 合规等诸多优势。
 
这款SoC主要用来进行人体检测，不论是运动还是静止状态，都能进行识别，并且还支持排除风扇、绿植、窗帘等非人体物品的动态情况，未来可用在智能家居中，也可用于老年人健康状况监测。
 
全志科技：TV303
 
TV303是全志科技为智慧显示开发的新一代SoC，集成了四核ARM Cortex™-A53 、ARM G31 GPU，支持FHD显示输出及高画质硬件渲染，支持4K 3840*2160硬件解码；支持HDMI in输入，可传输优质音视频信号。
 
由于是针对显示，因此在画质引擎上对比同类产品在色彩管理、锐化、降噪上具有较大优势，为智慧显示产品提供了优异的显示效果；支持多种投屏协议，可支持梯形校正、画面自动对焦等功能，具有优秀产品竞争力。
 
乐鑫科技：ESP32-C系列
 
作为目前国内Wi-Fi SoC市占率第一的企业，与其它SoC有所区别的是，乐鑫科技的ESP32-C系列均搭载公司自研的RISC-V 32位单核处理器，主频高达120 MHz，内置272 KB SRAM（其中16 KB专用于cache）、576 KB ROM存储空间，拥有14个可编程GPIO 管脚：SPI、UART、I2C、LED PWM控制器、SAR模/数转换器、温度传感器。
 
目前主打性价比的ESP32-C2系列已量产，除了芯片硬件之外，乐鑫科技还推出了物联网软件方面的增值服务，例如一站式AIoT云平台ESPRainMaker和Matter解决方案。并且随着Matter1.0标准发布以后，已有多家客户基于乐鑫的芯片和软件，通过了Matter认证。
 
此外，国内包括瑞芯微、晶晨股份、恒轩科技、博通集成、翱捷科技、炬芯科技、中科蓝汛、力合微等企业，在SoC领域均有不俗的实力，也将其产品应用在了智能家居中。
 
总结
 
随着人工智能、5G等技术的应用的愈发成熟、中国智能家居硬件设备的不断发展和消费者需求的提升，对SoC提出了新的要求，其趋势是向更小、更快、更省电、更高性能方向发展。国内外厂商从音频、通讯、显示、毫米波雷达等多个角度加持SoC，也为智能家居的智能化、网联化、使用体验赋能。