智能硬件爆发之年 上游IC厂商只等风来?
如果说2013年还处于智能硬件概念刚刚兴起，那么2014年上游供应链厂商纷纷觉醒，将智能硬件领域看成智能手机后下一个将爆发的巨大市场。创新工程创始人李开复日前就表示，未来5年，包括PC、手机、平板、可穿戴设备，以及联网的电视、汽车、智能家居等加起来的智能设备将达到400亿台，这个数目将远远超越目前的60亿台移动设备。
种种迹象表明，2015年将成为智能硬件的爆发之年，而资本也开始对智能硬件的上游供应链表现出浓厚的兴趣。春江水暖鸭先知，作为产业链上游的半导体公司是最敏感也是最先行动起来的，纷纷调整组织结构，推出了相关产品，其中不乏过去专注嵌入式领域的芯片厂商。而更上游的芯片代工厂商也都针对该领域推出了有针对性的工艺和技术。
各大半导体厂商纷纷布局
在过去的2014年中，几乎每一家公司都宣称自己进军物联网领域，开辟智能硬件业务。据了解，高通已面向全球超过20个国家推出了15款物联网设备，包括眼镜、儿童跟踪器、智能手表等。台湾联发科技也计划在2015年举办面向智能家居和穿戴设备的产业链大会。
2010年，英特尔成立了在线业务部，希望借助互联网的形式构建一种快速、便捷的智能硬件支持服务平台，提供从智能硬件项目预研到项目量产的各个阶段的技术支持和相关服务。并在2013年推出了Edison计算平台，致力于帮助开发者攻克技术难关。在2015年的CES上，英特尔发布了英特尔?Curie?模块，一个用于可穿戴解决方案、纽扣大小的硬件产品，拥有包括蓝牙、电池充电、回转等技术，适用于各种不同类型的设备，产品将在下半年上市。
Marvell也早在几年前开始布局(物联网)IoT领域，不但成为苹果HomeKit合作伙伴，其高性价比EZ-ConnectIoT平台和无线控制器更是在全球无数的智能硬件和联网中得到应用，包括中国国内领先的智能家居、可穿戴设备开发商也已经或即将推出基于Marvell平台方案的创新产品。
Marvell技术方案支持总监孟树表示，Marvell在2014年成了IOT的部门，将盒子、电视、智能家居的产品线都放到了这个部分。“智能家居肯定是我们发展的重点。Marvell已经做了全线的布局。整个IOTBU从网络设备到网络核心部件其实都有布局。在无线连接方面，基于WIFI、蓝牙、Zigbee三个方向上都有自己的产品线，我们的技术比较全，从MCU到无线都有，能提供非常全面的解决方案。”孟树表示，尽管没有大肆宣传，但其实Marvell已经悄悄布局完成。
目前在智能家居领域，Marvell的市场份额上占比是非常多的。“智能硬件方案在京东、小米的智能设备中得到了广泛的使用。一些家电厂商我们也在积极的合作，相信近期也陆续会有一些产品积极的推出。”他同时特别提到在智能照明领域，Marvell已经与欧司朗、GE、贝尔金等厂商达成合作，出货已经达到了几百万。
作为一家面向物联网(IoT)等领域提供半导体平台化服务的SiPaaS(Silicon Platform as a Service)企业，芯原微电子主要为客户提供定制化的智能硬件平台、相关的IP授权以及ASIC定制与量产服务。
芯原微电子销售副总裁王锐表示，芯原目前已针对该领域积累了丰富的MCU定制及周边模拟、混合信号IP平台、蓝牙/WiFi/GGE/LTE连接性IP平台、低功耗SoC设计与量产、以及SiP设计、仿真与量产的经验，可以为客户提供完整的一站式的设计与量产服务。
除了自行研发外，不少半导体厂商还通过收购的方式加强布局。2015年1月30日，SilliconLabs收购短距离无线网络连结解决方案和物联网(IoT)软件供应商BluegigaTechnologies，这次策略性的收购大幅扩展了SiliconLabs在物联网中无线网络硬件和软件的解决方案。而在去年3月，SilliconLabs还收购了加州Touchstone Semiconductor公司全系列产品及知识产权，通过收购强化了SiliconLabs在物联网(IoT)市场上的嵌入式产品阵容，包括节能微控制器(MCU)、无线产品和传感器。
SiliconLabs亚太区资深现场市场经理陈雄基表示，目前公司重点布局智能家居和穿戴领域，并且已经有了不少知名企业进行合作。“Google之前收购的Nest里面的温控器就应用到我们的Zigbee的芯片。”
Atmel微控制器业务高级产品营销经理Andreas Eieland表示，Atmel为物联网打造的产品线包括BLE、WiFi和802.15.4解决方案及Atmel|SMART系列低功耗、高性能、基于ARM架构的微控制器产品。产品遍及适用于人机交互界面的高端产品SAMQ5系列，以及带有内置电容式触摸感应、协议栈支持和加密功能的尺寸小巧的SAMD系列产品。除了无线和微控制器之外，Atmel还提供一系列硬件加密产品。随着互联互通的日益普及，不仅是安全问题，而且隐私问题的重要性也会与日俱增。使用Atmel系列产品，用户不仅可以得到互联体验，还能够在低功耗性能以及安全性方面得到更好的保障。
对于低功耗性能，Atmel最近发布了SAML21系列的Atmel|SMART基于Cortex-M0+供电微控制器。SAML21系列最大可有256kB闪存和32kB静态随机存储器，激活模式仅耗能35uA/MHz，而在休眠模式(关闭模式)大约耗能900nA。大容量闪存和静态随机存储器以及超低耗电性能将是以电池驱动、运行大型(甚至多个)无线网络堆栈的应用所必不可少的功能。
产品定义方式正在改变
由于智能硬件领域追求的并非更高的性能，而是更低的功耗以及成本，特别是针对可穿戴领域，更小的尺寸也非常重要。台积电(简称TSMC)中国区业务发展副总经理罗镇球表示，高度集成的工艺可以进一步的降低成本和尺寸。“我们现在做的事就是把功耗降下来，集成度做好，功能做强。”他表示，针对智能硬件市场，超低功耗、特殊工艺集成、先进封装三点缺一不可，TSMC目前的智能硬件产品涵盖RF、嵌入式、闪存、逻辑、传感器等领域，工艺主要集中在28、44、55nm。
联华电子股份有限公司副总经理王国雍表示，智能硬件的产品定义的方式也发生了变化，“有趣的是，我们第一次看到IC供应商在这个领域比较彷徨。”他表示，今天IC的规格定义需要能够提供大数据的系统服务商才比较清楚，这也对IC设计公司提出了更大的挑战。罗镇球对此表示，未来5~10年，整个半导体的产业链垂直整合会越来越多。
Foundry厂商不仅要跟设计公司或IDM厂商沟通，还要跟系统厂商，甚至更下一级的客户去直接交流。Atmel微控制器业务高级产品营销经理AndreasEieland就对此表示，Atmel为了适应物联网/智能硬件产品快速发展的需求，正在广泛与具备MEMS感应器和云端连接解决方案等互补型技术的企业开展合作，以确保概念和上市产品之间不存在巨大的鸿沟。
中芯国际市场部资深副总裁徐总则表示，过去在手机领域，中国IC设计公司Designin还是比较少的，原因是AP和Baseband还是垄断在某几家国际化的大公司手中，原因在于这个领域需要追求先进工艺的投入，比如14、16nm。他认为，智能硬件带来可以“弯道超车”的机会，就在于中国IC设计公司可以更多在成熟工艺上下功夫，这点与国际厂商是站在同一起跑线上的。“智能硬件的技术不是新的，所有智能手机的技术和工艺都可以拿来用。”
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瓶颈及挑战：硬件设计与商业模式
尽管智能硬件的工艺主要采用成熟工艺，但是半导体厂商仍将面临巨大挑战。王国雍认为，目前包括指纹识别、RFIC、PMIC等都需要8寸的生产线，加上整个手机产业从3G转向4G，所以8英寸的产能严重不足问题会越来越高。“这是一个结构性问题，我们2013年就开始发现这个现象。越往下看发现这个状况越严重。”为了应对产能不足，联华电子已经开始扩充8英寸产能，中芯国际位于深圳的8英寸晶圆厂日前也正式投产，这中国华南地区第一条投入使用的8英寸生产线。预计到2015年年底至少要达到2万片/月，最终达到5万片/月的产能规模。
除了产能不足面临的挑战，智能硬件的设计也比过去更加复杂。英特尔中国区在线业务部总经理王稚聪表示：“以前厂商只需要考虑单独一个硬件系统的输入输出以及和环境和人之间的互动就完了，然而现在任何一个硬件第一要考虑作为一个独立设备和人和环境的共存是什么样的。此外还要思考和互联网云端是不是能形成一个共同的商业模式;要整体去考虑在环境、场景里面的情况。”他认为，由于消费者对产品外观带有很强的感情色彩，因此传统做硬件设计的工程师需要和产品功能与外观一体化设计方面强的公司结合，才能呈现真正有魅力的产品。
从技术角度来看，目前智能硬件的传感器也比较单一。“比如在医疗领域的传感器，在人体没有任何创伤的情况下，体表测量的信号非常微弱，需要传感器有特别精密的插分电路，在电路这层将噪音滤除，然后再转成数字信号进行后期处理，这种传感器的成本比较高昂。以前这个类型的传感器主要提供给医院做仪器，这种量级起不来，比不上普通消费类电子。”王稚聪表示。
此外，目前智能硬件还缺乏产业链的协作和灵活的商业模式。Atmel微控制器业务高级产品营销经理AndreasEieland表示，目前智能硬件最大的挑战是做到轻松地开发复杂系统，将创意快速转换为产品。这也是为何许多智能硬件投入市场1年不到时间，已经被业界斥为“过时产品”。AndreasEieland认为，面对未来越来越灵活的硬件创新与业务模式，有待于全产业链共同去研究，真正推出有价值的、有具体使用场景的产品。
智能硬件发展方向：更好的感知与互联
展望未来，智能硬件的产品形态及技术将呈现何种变化?芯原微电子销售副总裁王锐表示，智能硬件今后将越来越体现出“感知与互联”的特色。硬件中将整合更多样的传感与定位(包括室内定位和室外定位)，通过无线连接，获取智能手机甚或互联网云服务器强大的软件处理功能，为用户提供更丰富的体验和更便捷的服务。而智能硬件的形态，也将呈现多样化和碎片化的局面。
王稚聪则表示，2015年的智能硬件产品发展将呈现三个趋势：第一，产品更加贴近生活实际需求，更加简单、易用;第二：软硬结合更加彻底，体验更加完整。越来越多的互联网厂商可能进入到智能硬件领域，打造体验更加的完整的“软硬结合”产品;第三，人工智能引入硬件让硬件真正智能;第四，硬件接口标准可能被统一，智能硬件将成为标准化产品。
Andreas Eieland则表示，从2014年的发展来看，蓝牙低能耗(BLE)技术逐渐发力，最大的变化在于对无线连接的标准及不同平台间互通性的关注度不断提高。因此，Atmel也在今年1月份于CES展上推出了SMART产品系列的蓝牙低能耗收发器，以顺应对BLE4.1日益增长的需求。“智能硬件要真正取得成功，今后的任务是解决智能楼宇或产品规模和用电领域的挑战。就爱特梅尔公司而言，我司拟通过针对WiFi,蓝牙和802.15.4的、包含Atmel|SMART系列微控制器、无线电收发机及具备灵活性、可扩展性和兼容性的线卡的单片硅来应对这一挑战。”
他认为，不断整合产品，缩减尺寸和减少物料清单，降低功耗是智能硬件取胜的关键。扩大无线连接性，替代当今的有线自动化连接将是未来的一大发展趋势。“如同Atmel所做的那样，保证所有产品较长的使用寿命，对于在拥有长设计周期和认证以及最高达10年或以上使用寿命的市场中取得成功至关重要。”
Marvell技术方案支持总监孟树认为智能硬件最重要的是云、端和人的互动，未来半导体厂商需要尽可能的帮助客户简化这三个要素之间的互动。“在互联互通上，我们希望通过完整的开发平台可以提供通用的标准，实现完美的云、人、端之间的互联互通和互动。”他重点介绍了其EZ-ConnectIoT完整平台中的无线控制器芯片解决方案，即控制器+WiFi/+蓝牙/+ZigBee，几乎涵盖了所有目前智能家居、可穿戴领域主流的无线通信手段，为开发者提供了更大的想象空间。
他认为，在智能家居领域，WIFI会是热点，但并非无所不能。WiFi虽然可以支持高带宽的应用，但相对成本会比较高，功耗也会比较高。相对WiFi而言，Zigbee比较标准化，虽然不同厂商之间的实现可能有差异，但是它在Profile的定义上还是比较完善的。所以它更容易在一些特定领域，比如智能照明、LED照明方面应用得非常多。而且预计未来1-2年会有爆发性增长。“ZigBee跟WiFi、蓝牙比起来，它还有一个重要的优势，它支持mesh，组网能力更强，支持多台设备或信息接入节点，适合未来家庭应用场景。”
哪些是智能硬件的利基市场?
由于智能硬件涉及的范围非常广，行业细分和碎片化严重。对于半导体厂商来说，要更有针对性的开发产品，需要更准确预测可能会爆发的应用市场。王稚聪比较看好伴侣型的行业应用市场，比如工业、医疗、健康、教育等。他认为在医疗领域目前硬件和软件技术不是短板，未来需要改善的是中国医疗服务体系的软环境。AndreasEieland则看好智能照明，改善暖通空调条件，加强建筑控制等。
他同时认为，越来越多的小型企业寻求与市场中大型厂商的兼容性而进入市场及整个行业的生态系统。这些企业包括飞利浦的FriendsofHue、苹果的MFi认证、谷歌的Thread联盟、Intel主导的OIC开放互联联盟、ARM面向IoT的mBed等。此前，小米、三星和苹果已从诺基亚、摩托罗拉、爱立信、黑莓和索尼等手中夺走了整个智能手机市场。其中小米以及中国的互联网公司正在通过资本和联盟的方式大举进入智能硬件领域。
“历史将会重演，在硬件市场中取得成功的新一代企业将再次取代当今的大型企业，或者至少弥补其市场中的部分空白。”Andreas Eieland表示。
