單祥茹

隨著5G、AI、云計(jì)算等技術(shù)的發(fā)展，智能化產(chǎn)品已經(jīng)滲透到我們生活的方方面面。根據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，中國(guó)智能家居市場(chǎng)容量巨大，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)在2021年將突破4000億元。面對(duì)頗具潛力的海量市場(chǎng)，進(jìn)入該領(lǐng)域的企業(yè)非常多。本刊記者在采訪(fǎng)了賽普拉斯（Cypress）、恩智浦（NXP）、艾邁斯半導(dǎo)體（ams）等智能家居行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)之后，有一個(gè)突出的感受，那就是，智能家居產(chǎn)品的市場(chǎng)化進(jìn)程不斷加快，企業(yè)非?？春弥悄芗揖拥那熬?，并推出了相應(yīng)的解決方案。然而，該行業(yè)普遍存在于標(biāo)準(zhǔn)、安全、用戶(hù)體驗(yàn)等三個(gè)方面的挑戰(zhàn)卻遲遲不能得到解決，因此嚴(yán)重制約了智能家居市場(chǎng)的發(fā)展。

智能家居行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

智能家居是以住宅為平臺(tái)，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、軟件系統(tǒng)、云計(jì)算平臺(tái)構(gòu)成的家居生態(tài)圈，通過(guò)數(shù)據(jù)收集，分析用戶(hù)行為數(shù)據(jù)，從而為用戶(hù)提供個(gè)性化的服務(wù)。在所有智能家居中，以家電智能化居多?？梢哉f(shuō)，現(xiàn)在我們的生活中已經(jīng)出現(xiàn)了很多智能家電的身影，比如，我們可以遠(yuǎn)程通過(guò)智能手機(jī)、智能音箱指揮掃地機(jī)器人、電視機(jī)等家電的工作。

目前，傳統(tǒng)家電行業(yè)的發(fā)展逐步放緩，多數(shù)傳統(tǒng)品類(lèi)呈現(xiàn)了下滑趨勢(shì)。公開(kāi)的資料顯示，2019年全球智慧家庭的市場(chǎng)空間達(dá)到1030億美元，預(yù)計(jì)2023年將增長(zhǎng)到1570億美元。從智能家居的細(xì)分領(lǐng)域來(lái)看，除了智能家電，智能安防、智能照明、智能音響等市場(chǎng)也在不斷擴(kuò)大。

對(duì)此，艾邁斯半導(dǎo)體（ams）認(rèn)為，智能安防在家庭中將逐漸扮演重要的角色，像智能門(mén)鎖、智能攝像、智能安防傳感器等或?qū)⒊蔀橄乱粋€(gè)爆發(fā)點(diǎn)，尤其是在一些有老人和孩子的家庭，他們對(duì)于智能安防類(lèi)產(chǎn)品的需求會(huì)更大。

智能家居可以細(xì)分為智能家電、智能影音、智能照明、家庭安防、智能連接與控制等多個(gè)方面。隨著人工智能技術(shù)的不斷完善，智能家居產(chǎn)品種類(lèi)日益增多。恩智浦大中華區(qū)高級(jí)業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理吳建斌在接受本刊記者采訪(fǎng)時(shí)提出，從產(chǎn)品形態(tài)看，智能家居還可以分為單品智能化、單品之間聯(lián)動(dòng)、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化三個(gè)階段。在AI和IoT技術(shù)的發(fā)展帶領(lǐng)下，國(guó)內(nèi)智能家居熱度不減，行業(yè)蓬勃興起，互聯(lián)網(wǎng)巨頭及新興創(chuàng)業(yè)公司從硬件、技術(shù)、系統(tǒng)解決方案等不同角度進(jìn)行布局，智能家居系統(tǒng)初顯。就目前市場(chǎng)而言，整個(gè)行業(yè)正處于單品聯(lián)動(dòng)到系統(tǒng)智能化的過(guò)渡階段，并且趨勢(shì)明顯。

賽普拉斯物聯(lián)網(wǎng)微控制器及無(wú)線(xiàn)事業(yè)部高級(jí)市場(chǎng)總監(jiān)陳麗華（Amy Chen）認(rèn)為目前智能家居依然處于剛剛起步的階段。她表示，判斷智能家居是否成熟的關(guān)鍵在于這些智能家居產(chǎn)品究竟能給我們的日常生活帶來(lái)哪些便利，最終的使用者是不是真正認(rèn)同智能家居產(chǎn)品的價(jià)值，并且愿意為此買(mǎi)單。在目前這個(gè)階段，大家基本停留在構(gòu)建智能家居應(yīng)用場(chǎng)景的初級(jí)階段，雖然在很多點(diǎn)上取得了不小的進(jìn)展，比如說(shuō)廚電聯(lián)動(dòng)、智能音箱、mesh LED、電子門(mén)鎖、樓宇監(jiān)控和門(mén)禁系統(tǒng)等，但基本上沒(méi)有形成一個(gè)完整的體系。另外，目前大多數(shù)智能家居行業(yè)的參與者還是把精力放在已經(jīng)有一定市場(chǎng)規(guī)模的IoT硬件產(chǎn)品的成本上，而在如何構(gòu)建和拓展有意義的應(yīng)用場(chǎng)景上的投入相對(duì)較小。不過(guò)，令人欣喜的是，很多家電以及互聯(lián)網(wǎng)龍頭企業(yè)正在建立專(zhuān)門(mén)的IoT部門(mén)，在各個(gè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)聯(lián)盟的框架下積極推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的建立。

哪些因素影響了智能家居的快速推廣和應(yīng)用？

智能家居一直是近幾年的市場(chǎng)熱門(mén)話(huà)題，真實(shí)的情況卻是“雷聲大，雨點(diǎn)小”。要想快速推廣和應(yīng)用智能家居，恩智浦公司的吳建斌提出需要在三個(gè)方面入手：一是盡快建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。智能家居核心玩家眾多，且橫跨眾多細(xì)分領(lǐng)域，覆蓋傳統(tǒng)家電廠商、手機(jī)廠商與互聯(lián)網(wǎng)等巨頭。他們各自搭建生態(tài)，在一定程度上影響了終端用戶(hù)的體驗(yàn)。就目前而言，歐美市場(chǎng)的智能家居行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化相對(duì)成熟。亞馬遜、谷歌和蘋(píng)果公司已達(dá)成一項(xiàng)合作，稱(chēng)為“基于IP的互聯(lián)家庭項(xiàng)目”（Project Connected Home over IP），致力于為智能家居創(chuàng)建一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)，讓不同物聯(lián)網(wǎng)連接規(guī)范能彼此互通。而智能家居產(chǎn)品的包裝盒上將來(lái)也會(huì)印有一個(gè)認(rèn)證Logo，以便讓消費(fèi)者知道它是否由該項(xiàng)目構(gòu)建和支持。這樣，人們?cè)谫?gòu)買(mǎi)產(chǎn)品時(shí)就能知道是否可以與家里的智能系統(tǒng)相兼容，并且確保這些產(chǎn)品是安全的。除了蘋(píng)果、谷歌和亞馬遜，ZigBee聯(lián)盟的多家成員公司也將加入這一合作項(xiàng)目，當(dāng)然也包括恩智浦半導(dǎo)體。二是確保智能家居設(shè)備的信息安全。智能家居設(shè)備雖然能帶來(lái)便捷舒適的生活體驗(yàn)，但大多數(shù)產(chǎn)品存在安全隱患。智能家居存在的安全問(wèn)題是全方位的，除了個(gè)人信息泄露，還可能因?yàn)橹悄芗揖釉O(shè)備喪失功能或者功能紊亂，造成家庭財(cái)產(chǎn)損失。更有不法分子利用被惡意控制的智能家居設(shè)備，進(jìn)行人身攻擊和網(wǎng)絡(luò)攻擊。因此，智能設(shè)備所感知的數(shù)據(jù)以及根據(jù)數(shù)據(jù)做出的決策都必須可靠，且在設(shè)備的整個(gè)使用期限內(nèi)都必須確保這一點(diǎn)。三是要進(jìn)一步提升人機(jī)交互體驗(yàn)。當(dāng)前智能家居產(chǎn)品的用戶(hù)使用粘性偏低，用戶(hù)反饋的問(wèn)題集中體現(xiàn)在“產(chǎn)品不穩(wěn)定”、“易損壞”、“部分功能無(wú)價(jià)值”等方面?，F(xiàn)有的智能化產(chǎn)品，基本停留在遠(yuǎn)程或手機(jī)控制這一初級(jí)層面。真正的智能化產(chǎn)品，它應(yīng)該具備感應(yīng)能力、自適應(yīng)能力及自學(xué)習(xí)能力。

在這個(gè)話(huà)題上，ams的觀點(diǎn)與恩智浦公司吳建斌的觀點(diǎn)相一致，ams認(rèn)為，智能家居概念提出來(lái)已經(jīng)有很多年，但市場(chǎng)爆發(fā)期一直沒(méi)有出現(xiàn)。影響智能家居快速普及的因素有很多，歸結(jié)起來(lái)，缺乏統(tǒng)一的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、存在安全隱患，這些問(wèn)題已是大多數(shù)廠商的共識(shí)。

急需整合并推出統(tǒng)一的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)：ams認(rèn)為目前智能家居還沒(méi)有快速推廣和應(yīng)用的原因之一就是行業(yè)內(nèi)缺乏統(tǒng)一的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。智能家居的理想形態(tài)一定是多場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)的全屋智能。雖然目前智能家居眾多單品放量，但由于品牌眾多、通信協(xié)議復(fù)雜，智能家居生態(tài)處于割裂狀態(tài)，設(shè)備之間相互獨(dú)立，用戶(hù)體驗(yàn)相對(duì)單一。而打破這個(gè)壁壘的關(guān)鍵在于互聯(lián)互通，即融合各個(gè)品牌云、打造一個(gè)業(yè)內(nèi)統(tǒng)一的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。

在ams看來(lái)，智能家電很可能率先成為智能家居的突破口。隨著生活水平的提高，消費(fèi)者對(duì)智能化的需求越來(lái)越高，一些系統(tǒng)穩(wěn)定、體驗(yàn)感強(qiáng)的智能家電將越來(lái)越被認(rèn)可。在全部的智能家居應(yīng)用中，智能影音和娛樂(lè)類(lèi)產(chǎn)品市場(chǎng)份額約占40%。智能電視、智能投影、智能音響類(lèi)產(chǎn)品市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速。2019年8月，華為發(fā)布了榮耀電視“智慧屏”，更是將智能電視市場(chǎng)推向新高度。智能馬桶、智能冰箱、智能洗碗機(jī)等家電把人們從繁瑣的家務(wù)勞動(dòng)中解救出來(lái)。

家電的智能化可根據(jù)周?chē)h(huán)境的不同自動(dòng)做出響應(yīng)，這種自動(dòng)感知離不開(kāi)傳感器的參與。因此，先進(jìn)的傳感技術(shù)是支持智能家居發(fā)展的重要因素。目前應(yīng)用在智能家電上的傳感器主要有四大類(lèi)，即紅外對(duì)管、接近傳感器、1D飛行時(shí)間傳感器和三角距離傳感器。其中，紅外對(duì)管和接近傳感器有成本小、功耗低的優(yōu)勢(shì)，但容易受到外界因素影響，比較適用于自動(dòng)翻蓋和自動(dòng)掀馬桶圈的衛(wèi)浴、自動(dòng)水龍頭等對(duì)精度要求不高的場(chǎng)景。1D飛行時(shí)間傳感器的價(jià)格偏貴，但性能較高，適用于掃地機(jī)器人的障礙物識(shí)別和樓梯檢測(cè)，以及智能電視的人體靠近檢測(cè)、智能燈的靠近點(diǎn)亮、投影儀的人眼保護(hù)以及自動(dòng)對(duì)焦功能、3D智能門(mén)鎖等應(yīng)用場(chǎng)景。

除了傳感技術(shù)，ams認(rèn)為，人工智能、5G、大數(shù)據(jù)等技術(shù)都是推動(dòng)智能家居發(fā)展的關(guān)鍵。因?yàn)橹悄芗揖硬粌H提供了傳統(tǒng)家居的居住功能，同時(shí)還兼?zhèn)淞嗽O(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、設(shè)備信息化以及設(shè)備自動(dòng)化，具備全方位交互信息的功能。比如，人工智能中的語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別等基礎(chǔ)技術(shù)，是智能家居的標(biāo)準(zhǔn)配置。5G速度快、頻段多、功耗低和低時(shí)延的特點(diǎn)，使智能設(shè)備之間的“感知”更精確更迅速，這有利于提高整個(gè)智能家居控制系統(tǒng)的智慧化程度。

智能家居解決方案和產(chǎn)品越來(lái)越豐富

IoT市場(chǎng)一直是賽普拉斯半導(dǎo)體的重中之重，而智能家居則是其IoT市場(chǎng)戰(zhàn)略的重點(diǎn)。陳麗華表示，在并入英飛凌之后，公司將會(huì)在更廣闊的平臺(tái)上繼續(xù)加強(qiáng)MCU、WiFi以及BT、BLE相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)，今年5月份推出的IoTAdvantEdge物聯(lián)網(wǎng)一站式解決方案平臺(tái)（圖2），簡(jiǎn)化了安全、高性?xún)r(jià)比物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備的開(kāi)發(fā)，助力客戶(hù)更快將產(chǎn)品推向市場(chǎng)。該平臺(tái)包括經(jīng)預(yù)先認(rèn)證的各種方案，整合了包括無(wú)線(xiàn)連接、云安全、設(shè)備管理和維護(hù)、中間件和低功耗芯片等IoT基本構(gòu)建模塊。

陳麗華認(rèn)為圖2的智能家居場(chǎng)景圖可以很好地展現(xiàn)賽普拉斯在智能家居中的布局。

值得一提的是，賽普拉斯的PSoC 6產(chǎn)品線(xiàn)為門(mén)鎖提供了單芯片門(mén)前控制方案，把上一代產(chǎn)品需要3～4顆芯片完成的工作用一個(gè)高集成度的PSoC 6實(shí)現(xiàn)，其中包含集成國(guó)內(nèi)頂尖的指紋識(shí)別算法、訪(fǎng)問(wèn)控制單元、觸摸控制和BLE連接。同時(shí)在保持觸摸喚醒和BLE廣播的條件下達(dá)到35uA的深度睡眠功耗?，F(xiàn)在，PSoC 6系列已被各大國(guó)內(nèi)外廠商應(yīng)用在智能手環(huán)和手表上。

智能家居市場(chǎng)潛力巨大，匯聚了眾多的方案提供商。恩智浦屬于進(jìn)入智能家居市場(chǎng)較早的企業(yè)，現(xiàn)在擁有“一站式”智能家居解決方案。其芯片級(jí)解決方案包括廣泛的無(wú)線(xiàn)連接、微控制及處理，以及安全等可擴(kuò)展的產(chǎn)品組合。另外，恩智浦還提供了賦能AI技術(shù)與云端管理的軟件工具與框架。

在無(wú)線(xiàn)連接方面，恩智浦具有涵蓋WiFi、BLE、Zigbee、Thread、NFC等廣泛的無(wú)線(xiàn)協(xié)議產(chǎn)品組合。公司最近推出的超低功耗、多協(xié)議無(wú)線(xiàn)微控制器（MCU）系列K32W061/41，以及引腳兼容JN5189/88（Thread/Zigbee）和QN9090/30（Bluetooth LE）等相關(guān)芯片，為互聯(lián)應(yīng)用提供超低功耗性能，支持現(xiàn)有和新興的智能家居。吳建斌表示，智能家居的應(yīng)用除了依賴(lài)BLE、Zigbee的通信外，還特別依賴(lài)WiFi網(wǎng)絡(luò)的連接。恩智浦WiFi 6解決方案所特有的分布式WiFi架構(gòu)，能夠訪(fǎng)問(wèn)所有的房間設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)，使智能家居系統(tǒng)獲得更高的傳輸速率。此外，WiFi 6設(shè)備的低能耗特點(diǎn)，能有效延長(zhǎng)設(shè)備的電池壽命。眾所周知，恩智浦是NFC技術(shù)的共同發(fā)明者，現(xiàn)在這一技術(shù)已經(jīng)成為市場(chǎng)上的熱門(mén)連接技術(shù)。借助NFC，用戶(hù)只需輕輕一觸即可將家電和聯(lián)網(wǎng)設(shè)備添加到家庭網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)安裝正確的應(yīng)用程序，還能用智能手機(jī)或平板電腦進(jìn)行設(shè)置。

安全和隱私是智能家居解決方案的重中之重，我們可以通過(guò)本地可信執(zhí)行環(huán)境，利用邊緣計(jì)算技術(shù)，將敏感數(shù)據(jù)在本地進(jìn)行“消化”，并且在通信層面加密。據(jù)吳建斌介紹，恩智浦有著廣泛的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，可以幫助用戶(hù)實(shí)現(xiàn)隱私保護(hù)。EdgeLock SE050是恩智浦新一代的產(chǎn)品系列，它增強(qiáng)了基于CC EAL 6+的安全性，可針對(duì)最新攻擊提供強(qiáng)有力的保護(hù)，滿(mǎn)足了對(duì)易于設(shè)計(jì)和可擴(kuò)展的物聯(lián)網(wǎng)安全性日益增長(zhǎng)的需求。

隨著整個(gè)行業(yè)向邊緣計(jì)算遷移，設(shè)備端人工智能（on-device AI）能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)決策將變得更加重要。在數(shù)據(jù)處理方面，從簡(jiǎn)單低功耗的MCU到復(fù)雜高性能的MPU，恩智浦可提供從覆蓋智能單品到智能網(wǎng)關(guān)等全系列的產(chǎn)品。吳建斌表示，接下來(lái)，40納米i.MX RT1010、1GHz i.MX RT系列MCU、超低功耗i.MX 7ULP、多媒體處理器系列i.MX 8M，以及數(shù)字信號(hào)控制器（DSC）等產(chǎn)品也將逐步進(jìn)入市場(chǎng)。在家庭娛樂(lè)領(lǐng)域，從多聲道家庭影院環(huán)繞聲系統(tǒng)到每天使用的手機(jī)，恩智浦的音頻解決方案幾乎覆蓋了家中的所有系統(tǒng)。面向家庭娛樂(lè)市場(chǎng)的Immersiv3D音頻解決方案，將軟件與i.MX 8M Mini應(yīng)用相結(jié)合，支持DolbyAtmos和DTS環(huán)繞音效。借助恩智浦MCU級(jí)別的人臉識(shí)別解決方案，開(kāi)發(fā)者可輕松地將人臉識(shí)別功能添加到他們基于MCU的IoT產(chǎn)品中，縮短了產(chǎn)品上市時(shí)間。此外，吳建斌還特別提到恩智浦賦能AI技術(shù)與云端管理的軟件工具與框架。比如eIQ開(kāi)發(fā)環(huán)境、EdgeScale軟件架構(gòu)和EdgeVerse安全邊緣計(jì)算平臺(tái)，這也是恩智浦在可擴(kuò)展安全邊緣計(jì)算方面做出的全新嘗試。這種完整的“一站式服務(wù)”，非常有利于智能家居實(shí)現(xiàn)從云到端的安全設(shè)備管理，以及更有效的機(jī)器學(xué)習(xí)運(yùn)算能力。

針對(duì)智能家居市場(chǎng)，ams推出了包括0.1℃的高精度溫度傳感器AS6200，可以做溫度控制；應(yīng)用于智能照明方案的AS7221，能自動(dòng)調(diào)整室內(nèi)的燈光亮度和色溫。其他一系列方案還包括：可用于智能掃地機(jī)器人避障的1D TOF測(cè)距方案TMF8801/TMF8701、可用于智能門(mén)鎖的3D方案、可用于智能洗衣機(jī)中的光譜方案等。

ams非?？春?D飛行時(shí)間傳感器在智能家居中的應(yīng)用，以TMF8801為例，其內(nèi)置算法可以根據(jù)測(cè)量的結(jié)果，自動(dòng)切換近距和遠(yuǎn)距離模式，使近距和遠(yuǎn)距的距離計(jì)算更加精準(zhǔn)。將其用于人體接近檢測(cè)，檢測(cè)距離可以達(dá)到2cm～2.5m。此外，1D飛行時(shí)間傳感器還可以搭配智能電視的攝像頭實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦功能。

“以傳感器解決方案打造完美世界”一直是ams的使命，而智能家居是打造世界的第一環(huán)。隨著智能家居的不斷發(fā)展，傳感器也將迎來(lái)更廣闊的發(fā)展前景。

新冠肺炎疫情的爆發(fā)讓消費(fèi)者對(duì)于智能家居有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，對(duì)智能設(shè)備的需求也更加強(qiáng)烈。在特殊時(shí)期，人們普遍希望能用智能設(shè)備代替部分危險(xiǎn)的人工操作，從而更好地保護(hù)人的安全。歸根結(jié)底，任何一種智能家居方案和產(chǎn)品都應(yīng)堅(jiān)持一個(gè)基本點(diǎn)，那就是圍繞用戶(hù)的需求去做產(chǎn)品，讓智能家居的場(chǎng)景真正懂人性。企業(yè)之所以在智能家居面臨的市場(chǎng)挑戰(zhàn)上達(dá)成共識(shí)，也是他們?cè)谑袌?chǎng)上摸爬滾打多年總結(jié)出來(lái)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。只有真正從用戶(hù)體驗(yàn)出發(fā)，你的產(chǎn)品才會(huì)有市場(chǎng)，智能家居行業(yè)才能走得更長(zhǎng)遠(yuǎn)。