起到關(guān)鍵作用的SoC

智能家居設(shè)備的主控芯片是智能家居的核心部分，它可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的控制和管理。通常而言，主控芯片也被稱(chēng)為控制設(shè)備運(yùn)行的“大腦”，而智能家居設(shè)備的主控芯片通常會(huì)搭配使用SoC或MCU。

其中，SoC芯片（SystemonChip）又稱(chēng)系統(tǒng)級(jí)芯片，片上系統(tǒng)，是將CPU、GPU、NPU、存儲(chǔ)器、基帶、ISP、DSP等系統(tǒng)關(guān)鍵部件集成在一塊芯片上，能夠?qū)崿F(xiàn)完整系統(tǒng)功能的芯片電路。

MCU（MicroControllerUnit）芯片，又稱(chēng)微控制器或單片機(jī)，是把CPU的頻率與規(guī)格做適當(dāng)縮減，并將內(nèi)存（Memory）、計(jì)數(shù)器（Timer）、USB、A/D轉(zhuǎn)換、UART、PLC、DMA等周邊接口，甚至液晶（LCD）驅(qū)動(dòng)電路都整合在單一芯片上，形成芯片級(jí)計(jì)算機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)終端控制的功能。

MCU和SoC的區(qū)別在于，MCU是微控制器單元，是單個(gè)集成電路上的小型計(jì)算機(jī)，包含一個(gè)處理器核心、存儲(chǔ)器、可編程輸入/輸出（I/O）外設(shè)、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等。它只提供最小的內(nèi)存、接口和處理能力。而SoC是系統(tǒng)芯片，是將多個(gè)電子元件集成到一個(gè)芯片上，以實(shí)現(xiàn)特定的功能。SoC不僅僅局限于MCU，還可以是更高端的CPU、MPU的功能定制版 。

簡(jiǎn)而言之，SoC通常運(yùn)算能力更強(qiáng)，集成的功能更為豐富，能支持運(yùn)行多任務(wù)的復(fù)雜系統(tǒng)，當(dāng)然價(jià)格也更加昂貴。并且SoC通常能夠承擔(dān)運(yùn)行計(jì)算任務(wù)，比如實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別功能等，而MCU大多數(shù)用以執(zhí)行控制，例如當(dāng)做電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)。

早在20世紀(jì)70年代，SoC的概念便被提出，整合多個(gè)組件到單個(gè)半導(dǎo)體基板的概念始于定制IC的發(fā)展，這些定制集成電路用于計(jì)算器等應(yīng)用。1971年，Intel推出了第一款微處理器Intel 4004，通常被認(rèn)為是SoC技術(shù)的起點(diǎn)。

到了2000年，隨著對(duì)便攜性、能源效率和成本效益的要求越來(lái)越高，SoC開(kāi)始在移動(dòng)和汽車(chē)市場(chǎng)中變得越來(lái)越普遍。當(dāng)時(shí)間步入2010年代，越來(lái)越多的IoT應(yīng)用，可穿戴設(shè)備以及邊緣計(jì)算設(shè)備的需求進(jìn)一步推動(dòng)了定制化SoC的發(fā)展。也讓制造商開(kāi)始針對(duì)特定產(chǎn)品，如智能家居等調(diào)整SoC設(shè)計(jì)，整合人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)功能。

到如今，隨著AI、5G等技術(shù)的快速發(fā)展，SoC繼續(xù)演變以適應(yīng)不斷增長(zhǎng)的復(fù)雜性和處理要求，比如在智能家居領(lǐng)域中，要求SoC具備更高程度的集成和專(zhuān)業(yè)化。

在智能家居領(lǐng)域中大放異彩的SoC

想要更加契合如今智能家居的生態(tài)，就需要設(shè)計(jì)出更加符合的SoC，為此，各大廠商也推出了相應(yīng)的產(chǎn)品，以下將列舉部分市場(chǎng)中的優(yōu)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、低功耗藍(lán)牙 5.2、以及Thread功能。主要為了解決制造商在產(chǎn)品研發(fā)階段為不同的無(wú)線(xiàn)電標(biāo)準(zhǔn)互聯(lián)互通的難題。

也契合Matter協(xié)議推出之后，方便不同智能家居平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一控制，NXPIW612 SoC可以幫助Matter集線(xiàn)器設(shè)備，與各種新老智能家居設(shè)備實(shí)現(xiàn)輕松交互。

Silicon Labs：EFR32MG22系列2 SoC

EFR32MG22系列2 SoC同樣是一款無(wú)線(xiàn)SoC，內(nèi)部帶有TrustZone的高性能和低功耗76.8 MHz Arm? Cortex?-M33內(nèi)核，擁有超低傳輸和接收功率，針對(duì)采用Zigbee協(xié)議的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)能效，同樣能實(shí)現(xiàn)多協(xié)議支持，包括包括低功耗藍(lán)牙（藍(lán)牙5.2）、藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)低功耗節(jié)點(diǎn)（僅限 512 kB 部分）、Zigbee PRO/Green Power和專(zhuān)有。

Silicon Labs同樣也是Matter背后的驅(qū)動(dòng)力之一，這款SoC顯然也是為了讓不同生態(tài)中的智能家居互聯(lián)互通而準(zhǔn)備的。不過(guò)其最大的特點(diǎn)為安全性，這款SoC具備高安全功能，包括安全調(diào)試、安全啟動(dòng)、可信根和安全加載器，這也是Silicon Labs以安全為第一的設(shè)計(jì)理念。

英飛凌：BGT60TR13C

這是英飛凌推出的一款毫米波雷達(dá)SoC，在僅僅5*6.5mm的極小面積上集成了收發(fā)天線(xiàn)，擁有超過(guò)5GHz的帶寬，可以實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)極微弱運(yùn)動(dòng)信號(hào)檢測(cè)與400MHz/us快速掃頻，工作狀態(tài)下的輻射小于0.00001uT, 僅為手機(jī)輻射的1/1000。此外，該芯片還具備FMCW線(xiàn)性調(diào)頻、優(yōu)化設(shè)計(jì)的片上天線(xiàn)、高集成度、小型化、低功耗、FCC 合規(guī)等諸多優(yōu)勢(shì)。

這款SoC主要用來(lái)進(jìn)行人體檢測(cè)，不論是運(yùn)動(dòng)還是靜止?fàn)顟B(tài)，都能進(jìn)行識(shí)別，并且還支持排除風(fēng)扇、綠植、窗簾等非人體物品的動(dòng)態(tài)情況，未來(lái)可用在智能家居中，也可用于老年人健康狀況監(jiān)測(cè)。

全志科技：TV303

TV303是全志科技為智慧顯示開(kāi)發(fā)的新一代SoC，集成了四核ARM Cortex?-A53 、ARM G31 GPU，支持FHD顯示輸出及高畫(huà)質(zhì)硬件渲染，支持4K 3840*2160硬件解碼；支持HDMI in輸入，可傳輸優(yōu)質(zhì)音視頻信號(hào)。

由于是針對(duì)顯示，因此在畫(huà)質(zhì)引擎上對(duì)比同類(lèi)產(chǎn)品在色彩管理、銳化、降噪上具有較大優(yōu)勢(shì)，為智慧顯示產(chǎn)品提供了優(yōu)異的顯示效果；支持多種投屏協(xié)議，可支持梯形校正、畫(huà)面自動(dòng)對(duì)焦等功能，具有優(yōu)秀產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

樂(lè)鑫科技：ESP32-C系列

作為目前國(guó)內(nèi)Wi-Fi SoC市占率第一的企業(yè)，與其它SoC有所區(qū)別的是，樂(lè)鑫科技的ESP32-C系列均搭載公司自研的RISC-V 32位單核處理器，主頻高達(dá)120 MHz，內(nèi)置272 KB SRAM（其中16 KB專(zhuān)用于cache）、576 KB ROM存儲(chǔ)空間，擁有14個(gè)可編程GPIO 管腳：SPI、UART、I2C、LED PWM控制器、SAR模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、溫度傳感器。

目前主打性?xún)r(jià)比的ESP32-C2系列已量產(chǎn)，除了芯片硬件之外，樂(lè)鑫科技還推出了物聯(lián)網(wǎng)軟件方面的增值服務(wù)，例如一站式AIoT云平臺(tái)ESPRainMaker和Matter解決方案。并且隨著Matter1.0標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布以后，已有多家客戶(hù)基于樂(lè)鑫的芯片和軟件，通過(guò)了Matter認(rèn)證。

此外，國(guó)內(nèi)包括瑞芯微、晶晨股份、恒軒科技、博通集成、翱捷科技、炬芯科技、中科藍(lán)汛、力合微等企業(yè)，在SoC領(lǐng)域均有不俗的實(shí)力，也將其產(chǎn)品應(yīng)用在了智能家居中。

總結(jié)

隨著人工智能、5G等技術(shù)的應(yīng)用的愈發(fā)成熟、中國(guó)智能家居硬件設(shè)備的不斷發(fā)展和消費(fèi)者需求的提升，對(duì)SoC提出了新的要求，其趨勢(shì)是向更小、更快、更省電、更高性能方向發(fā)展。國(guó)內(nèi)外廠商從音頻、通訊、顯示、毫米波雷達(dá)等多個(gè)角度加持SoC，也為智能家居的智能化、網(wǎng)聯(lián)化、使用體驗(yàn)賦能。