备战智能家居，MCU市场主打四大差异牌
“智能家居是物联网（iot）概念在我们生活中得到实现的一个领先应用。”恩智浦半导体微控制器中华区产品市场总监王朋朋如是点评目前站在风口上的概念以及能够尽快落地的应用领域。这一看法颇具普遍性，可以侧面反映出半导体厂商特别是mcu供应商已经踌躇满志，做好产品准备投入这场盛宴了。
恩智浦半导体微控制器中华区产品市场总监王朋朋
最先实现爆发式增长的应用
在智能家居给我们描绘的蓝图中，所有的家用电器、电脑、电灯、插座等都可以直接或间接接入互联网，人们可以通过智能手机或者远程的电脑、服务器等检测或控制家中的一切。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，能提供舒适安全、高品味且宜人的家庭生活空间，还由原来的被动静止结构转变为具有动能的智能工具，提供全方位的信息交换功能。
这不仅仅是半导体、电子行业的新应用，更是对传统家电行业的一次全面升级，甚至需要房地产行业的积极参与和配合，是一个系统的工程。“这其中，mcu的需求是非常巨大的，每一个智能终端、节点、网关，不管是作为独|立的控制器，还是和wi- fi/bluetooth/zigbee等无线器件配合，mcu作为智能家居应用的核心器件，无处不在。”王朋朋说，“在这一大的系统工程中，我们看到智能空调、智能照明、智能电源、智能厨房电器、智能家庭安防设备、智能网关等在走向市场，走进家庭。”
新唐科技微控制器事业群市场经理崔岱安
新唐科技微控制器事业群市场经理崔岱安也表示，就他们的观察，许多智能家居产品已实现成熟的商品化，并进入了我们的生活，“其中许多应用皆可采用新唐mcu来实现，例如安防监控用的云端监视器、可视门铃、可远程控制的智能排插、智能灯光以及家庭网关控制等。”
盛群32位产品开发处系统平台开发部经理麦哲鸣认为，目前智能家居市场上主流应用包含了三类产品：各式小家电（电饭锅、烤箱、灯泡、插座）等；大家电如空调、冰箱、洗衣机等；家用安防、安全检测相关设备等如空气清净机、瓦斯烟雾侦测等。
“最先实现爆发式增长的应用应是增强和整合现有存在的多种设备系统。”麦哲鸣分析说，“整合项目可能包含以下功能：1）居家安全，如安防监视系统、防盗警报系统、火灾烟雾检测、可燃和有毒气体检测等。2）节能与健康环境，光线明亮、温湿度控制、空气质量、家居氛围等。3）居家便利与通讯，通讯连网、大小家电联网控制等。”
据悉，盛群已经在部分产品项目中积极布局，如智能型大小家电及wi-fi联网、安防监视系统、火灾烟雾检测、可燃和有毒气体检测、pm2.5悬浮粒子检测、温湿度检测、智能型led灯具。
各家打什么差异牌，速度、功耗、安全、成本？
速度、功耗、安全、成本，这四者在不同的应用中都有不同的需求。有些应用特别需要低功耗，有些需要很高的安全性，也有一些应用会同时对其中两项甚至三项都有很高的要求。那么各家供应商是如何打差异化牌的呢？
新唐的崔岱安表示，新唐开发生产mcu已有超过20年的经验，对于不同应用领域的需求有对应适合的产品支持，在安防监控、医疗健康、消费电子、家电控制领域等都有很成功的案例。新唐在2010年就率先推出以arm cortex-m0为内核的32位mcu产品，亦带动了市场由8位升级至32位mcu的趋势。新唐的产品主打高可靠性，支持2.5~5.5v宽工作电压，工作温度由-40℃至105℃，并且在2014年成功推出华人第一颗以arm cortex-m4的新系列mcu。“至今新唐arm cortex-m系列mcu产品已累积出货超过一亿颗。我们预期在2015年新唐mcu事业将稳定上扬，较前一年度至少达25%以上增长率。”他说。
盛群的策略则是从8位到32位全垒打，从强调指令周期的cortex-m3 mcu到低功耗的cortex-m0+ mcu以及低成本的8位mcu全覆盖。麦哲鸣表示，盛群自有内核8位mcu出货量已列全球前十大厂商，强调优异的性价比、超低功耗、高抗噪声能力和高可靠性，广泛应用于大小家电、触控、金融安全、医疗健康、工业控制、居家安防、马达控制、通讯产品等。该公司32位mcu产品线逐渐齐全，出货量及业绩正逐渐加温。
盛群32位产品开发处系统平台开发部经理麦哲鸣
恩智浦的微控制器产品据称兼顾了这些关键点，特别是在较高的计算/处理能力和低功耗之间达到了很好的结合和平衡。“在mcu产品的系统设计、总线结构、功耗模式、时钟管理等方面进行了认真规划，可以在同一应用中同时达到高性能和低‘能耗’。”王朋朋表示，“在实际应用中，我们真正关注的是‘能耗’，即一定时间内对电池或其他供电的消耗，而‘功耗’只是反应在某一应用场景下的瞬间电流值。我们真正的目的是要延长电池寿命。而mcu的高计算/处理能力可以使得 mcu在做复杂的运算处理时以高效率在短时间内完成，其余更多的时间进入休眠状态。这样在一定时间内的‘能耗’更低。”
“这也是为什么 32位的arm mcu，比如lpc1100 cortex-m0/m0+系列以及恩智浦在2014年11月刚刚推出的lpc54100 cortex-m4系列可以比许多8位单片机具有更高的能效比。”她继续表示，lpc54100系列微控制器是该公司近几年来的突破性产品，是基于传感器产品的一大进步。
她解释说，现今移动设备引入的各种高级功能，例如上下文、位置和环境感知，以及基于运动、触摸和手势的交互功能，甚至包括语音激活，都是通过不断增加的“始终打开”传感器来实现的。在不久的将来，其他行业也将需要移动电话产品功能来增强他们的客户体验，从而同样取得显著的进步。当前，很多老式mcu传感器处理架构耗能过多，或者无法随着传感器数量的增加来有效地扩展。lpc54100系列正是超低功耗“始终打开”传感器处理方面的重大突破。与最接近的竞品相比，能耗平均降低20%，适用于多个应用领域的产品，包括移动、可穿戴健康/健身、工业应用（环境监控、家庭和楼宇自动化照明、机器人）和游戏，或者其他将较长电池续航时间作为增强最终用户体验的关键推动因素的应用场合。
此外，具有安全性的mcu也是恩智浦发展的重点。今年2月该公司发布了具有硬件加密功能的lpc18s00/43s00系列。“智慧生活，安全连接”正是恩智浦公司的发展方向，安全芯片也是恩智浦非常具有优势的产品，可以预见到的是，恩智浦未来会有更多具有安全性的mcu产品推出，为安全的物联网和安全的智能家居提供可靠的连接。“目前，恩智浦mcu总的产品种类超过400多种，cortex-m内核的微控制器是未来发展的重点，在2015年及未来，恩智浦将基于lpc54100平台扩展开发并推出更多的新品，致力于更低功耗、更高性能及更安全的mcu。”她说。
智能家居mcu的未来发展趋势
新唐的崔岱安表示，节能无疑的是智能家居的方向之一，因此新唐致力于开发超低高耗mcu技术，将陆续推出更具竞争力的新产品来应对市场需求。盛群的麦哲鸣则表示，除了mcu须强调更低功耗、更低成本、更小封装之外，智能家居主要技术趋势在于无线传输（wi-fi、蓝牙、zigbee等）以及各式传感器整合。他透露，除了将发挥原有mcu领域的专长外，盛群也将开始评估介入无线传输及传感器应用等领域。
恩智浦的王朋朋也坦言，未来的智能家居将实现以人为本的智慧生活，mcu作为其中至关重要的端点和中枢，需提供丰富的实时数据传感和连接。她说：“在智能家居的不同应用场景中，对mcu的需求不同，未来的发展趋势也不同。比如在每个终端节点中，需要低功耗，小封装，低价格的mcu产品；在和传感器连接的单元中，需要有丰富的传感接口以及较高的传感数据处理能力，需要有传感数据融合的软件支持；在进行各种协议转换的网关类产品中，需要高的运算性能，需要支持各种通讯协议及其间的转换；在各个无线节点，需要能连接无线射频前端，能运行对应协议栈，并具有一定扩展功能的mcu。”
对于mcu+传感器的模块化开发平台，王朋朋的看法是： “将mcu与传感器整合，或者将mcu与其它一些功能单元整合在一起做成soc，在某些特定的应用中，特别是功能比较确定比较单一的应用场景中，确实能达到方便客户开发的目的。”但她同时也特别强调，嵌入式系统应用千变万化，大部分客户或多或少都会有自己的差异化需求；在客户的产品系列规划中，也会有高中低端不同的功能和性能需求；而飞速发展的市场也随时会产生新的要求。这些都是单一的soc产品很难满足的。
因此，“独|立的mcu加独| 立的传感器方案，将更容易满足需求的多样性和灵活性。”她说，“在用户的系统中，可以选择不同厂家不同种类的多个传感器，并根据传感器的数据采集和处理需求选择使用不同功能/性能的mcu，可能是高速度大内存的高端mcu，也可能是中低端的mcu产品。用户的系统可以同时达到最佳性能、最佳性价比和最好的灵活性。”
同样的，新唐和盛群也看好模块化开发而非soc，“目前市场终端产品差异化仍大，对于mcu的规格需求也尚未统一，绝大部分方案商仍是依终端产品的规格要求进行mcu的选型，在我们看来模块化的传感器soc在单一规格的产品应用上其优势较能显现。”崔岱安说。
“soc 化的需求是已经存在的。因为对终端厂商而言可以缩短产品开发时间、简化生产调校流程、获得更好的产品性能以及更小的产品体积，但对soc开发公司而言，除需具备mcu的设计能力，也需具备更多的研发能力，例如传感器的设计及与mcu整合、模块产品的软、硬件应用开发，还有最重要的是产品的成本控制与价格设定。”麦哲鸣说，盛群对模块产品的开发不遗余力，目前已推出的模块产品有“实时时钟”模块（rtc module），另预计在今年底会推出pir模块与温湿度模块两款新产品。
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盛群32位产品开发处系统平台开发部经理麦哲鸣认为，目前智能家居市场上主流应用包含了三类产品：各式小家电（电饭锅、烤箱、灯泡、插座）等；大家电如空调、冰箱、洗衣机等；家用安防、安全检测相关设备等如空气清净机、瓦斯烟雾侦测等。
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智能家居mcu的未来发展趋势
新唐的崔岱安表示，节能无疑的是智能家居的方向之一，因此新唐致力于开发超低高耗mcu技术，将陆续推出更具竞争力的新产品来应对市场需求。盛群的麦哲鸣则表示，除了mcu须强调更低功耗、更低成本、更小封装之外，智能家居主要技术趋势在于无线传输（wi-fi、蓝牙、zigbee等）以及各式传感器整合。他透露，除了将发挥原有mcu领域的专长外，盛群也将开始评估介入无线传输及传感器应用等领域。
恩智浦的王朋朋也坦言，未来的智能家居将实现以人为本的智慧生活，mcu作为其中至关重要的端点和中枢，需提供丰富的实时数据传感和连接。她说：“在智能家居的不同应用场景中，对mcu的需求不同，未来的发展趋势也不同。比如在每个终端节点中，需要低功耗，小封装，低价格的mcu产品；在和传感器连接的单元中，需要有丰富的传感接口以及较高的传感数据处理能力，需要有传感数据融合的软件支持；在进行各种协议转换的网关类产品中，需要高的运算性能，需要支持各种通讯协议及其间的转换；在各个无线节点，需要能连接无线射频前端，能运行对应协议栈，并具有一定扩展功能的mcu。”
对于mcu+传感器的模块化开发平台，王朋朋的看法是： “将mcu与传感器整合，或者将mcu与其它一些功能单元整合在一起做成soc，在某些特定的应用中，特别是功能比较确定比较单一的应用场景中，确实能达到方便客户开发的目的。”但她同时也特别强调，嵌入式系统应用千变万化，大部分客户或多或少都会有自己的差异化需求；在客户的产品系列规划中，也会有高中低端不同的功能和性能需求；而飞速发展的市场也随时会产生新的要求。这些都是单一的soc产品很难满足的。
因此，“独|立的mcu加独| 立的传感器方案，将更容易满足需求的多样性和灵活性。”她说，“在用户的系统中，可以选择不同厂家不同种类的多个传感器，并根据传感器的数据采集和处理需求选择使用不同功能/性能的mcu，可能是高速度大内存的高端mcu，也可能是中低端的mcu产品。用户的系统可以同时达到最佳性能、最佳性价比和最好的灵活性。”
同样的，新唐和盛群也看好模块化开发而非soc，“目前市场终端产品差异化仍大，对于mcu的规格需求也尚未统一，绝大部分方案商仍是依终端产品的规格要求进行mcu的选型，在我们看来模块化的传感器soc在单一规格的产品应用上其优势较能显现。”崔岱安说。
“soc 化的需求是已经存在的。因为对终端厂商而言可以缩短产品开发时间、简化生产调校流程、获得更好的产品性能以及更小的产品体积，但对soc开发公司而言，除需具备mcu的设计能力，也需具备更多的研发能力，例如传感器的设计及与mcu整合、模块产品的软、硬件应用开发，还有最重要的是产品的成本控制与价格设定。”麦哲鸣说，盛群对模块产品的开发不遗余力，目前已推出的模块产品有“实时时钟”模块（rtc module），另预计在今年底会推出pir模块与温湿度模块两款新产品。
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