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可穿戴设备芯片变革:从依赖进口到国产芯片的崛起

导读: 与其他消费电子产品不同,可穿戴设备对单一元器件和系统功耗的管控更为严格,例如芯片、传感器、显示屏、无线模块等均需经过精确的测量,尤其是芯片,决定了可穿戴产品的性能好坏。

可穿戴设备芯片变革:从依赖进口到国产芯片的崛起

目前市面上售卖的智能手表,其外形和普通手表差不多:由一块屏幕与一条表链构成。屏幕尺寸可能在1.5英寸以内,重量小于50g,拥有一定计算存储能力,具备短信、电话等通讯功能,支持iOS、Android等第三方应用,能与手机、平板、PC等数据同步传输。

数据显示,2017年中国智能可穿戴市场规模达到352.6亿元,增长率达到35.7%。随着可穿戴行业技术的逐步成熟、产业的推广普及,预计2018年中国可穿戴市场将进一步扩大,市场规模达到446.0亿元,增长率为26.5%。

与其他消费电子产品不同,可穿戴设备对单一元器件和系统功耗的管控更为严格,例如芯片、传感器、显示屏、无线模块等均需经过精确的测量,尤其是芯片,决定了可穿戴产品的性能好坏。

如此庞大的可穿戴市场,消费者图的是新鲜及便捷,对于厂商来说,如何获取最为先进的技术则是重点。拿智能手表的厂商举例,主要处理器由高通及旗下骁龙、德州仪器 、ST、MTK等长期占霸主地位。而对于国产芯片而言,君正是小米可穿戴设备的芯片供应商,此外也已经有不少公司采用了君正芯片用于智能穿戴产品。

中国芯片企业虽然经过多年的发展,在设计、制造以及封测领域已经形成了一批规模不小的企业,但与全球芯片巨头的技术水平相比仍有差距。芯片设计软件是芯片公司设计芯片结构的关键工具,目前芯片的结构设计主要依靠EDA(电子设计自动化)软件来完成。

奋起直追的国产芯片

一直以来,中国芯片市场大多被国外公司垄断,每年芯片进口费用超过石油进口的所耗费的资金。虽然在小米手表之前,国内商家推出了不少可穿戴产品,但其中最关键的芯片和软件大多是国外产品。华为智能手表用的就是高通的ARM芯片方案和谷歌的安卓系统,在核心技术方面乏善可陈。

隶属于小米生态链的华米AMAZFIT则搭载的是君正的芯片,是君正M200首次被有影响力的大公司所采用,而小米也借此一举实现在智能手表上实现芯片自主化。

可穿戴设备芯片变革:从依赖进口到国产芯片的崛起

M200芯片框图

君正和龙芯一样采用mips指令集,君正和龙芯同属于MIPS阵营,龙芯更富有理想化,走的是独立自主路线,龙芯的指令扩展、编译器开发、微结构设计、SOC集成、操作系统开发、软件生态构筑、产业联盟建设都要自己做。

虽然国内ARM阵营的IC设计公司也推出了自己的物联网芯片和可穿戴芯片,但都是购买ARM的微结构集成SOC的产品,比如Cortex A内核、Cortex M内核,谈不上自主知识产权。

君正是国内最早专注于可穿戴、物联网领域的本土IC设计公司之一,最大的特点就是超高的功耗和较高的性能功耗比,君正的XBurst动态功耗是市场同类平台的三分之一,采用君正芯片的产品整机待机功耗是同类平台的二分之一。

M200芯片方案最大的优点就是续航,在采用了M200的Ingenic Glass 和Google Glass的数据对比中显示,在续航、发热、温度、尺寸和成本上,Ingenic Glass都更胜一筹。

在智能手表上,采用君正M200的产品往往拥有更好的续航能力,以华米AMAZFIT运动手为例,相对于苹果手表不足一天的续航能力,以及华为手表2天的续航时间,在280mAH大容量锂聚合物电池的配合下,华米AMAZFIT运动手表拥有11.6天的最大续航能力——君正自主设计的XBurst在智能穿戴产品上的低功耗优势尽显。

也正是因此,在小米采用君正M200芯片之前,inWatch T、锐动X3、GEAK Watch II、CoolGlass ONE、众景智能眼镜、果壳的第一代智能手表、土曼一代、土曼二代智能手表等产品采用君正的芯片方案。

国产芯片突围之路

我国目前有接近九成的芯片产品是依靠进口,每年进口额高达2000多亿美元,折合1万多亿人民币,远超过了石油的进口规模。小小芯片究竟有何魔力?我们与国外芯片产业相比,究竟差在哪?

近年来,申威26010被用于神威太湖之光、飞腾2000在性能上基本追平Intel E5服务器芯片,龙芯3A3000的性能完全能够满足党政军办公普通用户的日常使用……除了软件生态方面的原因之外,真正让国产芯片绝迹于市场的原因在于科研单位或自主芯片公司与作为整机厂的商业公司缺乏联系与合作。

相对于采用国产CPU,国内的整机厂更加愿意采用国外芯片,这就导致自主研发的处理器即便在性能上完全能够满足基本需求,也很难打入商业市场。自主芯片并非没有商业市场,也并非只能靠政府输血过日子,龙芯和君正都已经用实践证明了这一点。

2017年1月6日美国总统科技顾问委员会在其发表的《确保美国在半导体领域长期领导地位》报告中认为,中国芯片业已经对美国相关企业和国家按照造成严重威胁,虽然目前中国芯片产业仍然落后,但有机会通过产业政策缩小与美国的技术差距,再通过更低的价格取而代之,建议美国总统对中国芯片产业进行更严密的审查。当时报告中还提及,目前中国集成电路的进口产品有接近50%来自美国。

中国芯片进口额屡创新高,进口金额更是早已超过石油进口额,缺“芯”已经成为“中国制造”的一块“芯”病。为实现芯片的国产化替代,中国政府和民间资本都投入大量资金。

小结

在可穿戴领域及更多的智能硬件产品上,我国在智能芯片的一些领域取得了突破,但是与西方国家相比还有很大差距,今后首先要在成熟的技术路线上追赶;第二要在一些新兴领域与巨头并跑;敢于在国际前沿的无人地带自主创新,打造新动能、新模式和新的产业链,实现领跑,如此才能彻底改变目前进口芯片霸占市场的局面。

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