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汇顶科技切入IoT领域,多元化产品矩阵齐亮相

汇顶科技切入IoT领域,多元化产品矩阵齐亮相

“很多人一提到汇顶,就会想到指纹芯片,也有很多人认为,汇顶的触控芯片后来居上。但其实汇顶所做的远不止这些。”在2021汇顶科技创新技术研讨会上,汇顶科技的演讲嘉宾不但公布了其近年来的产品布局和销售策略规划,同时还介绍了可穿戴传感产品、ToF产品、BLE & NB-IoT产品、蓝牙全场景开放生态、安全芯片产品及其方案。

“很多人一提到汇顶,就会想到指纹芯片,也有很多人认为,汇顶的触控芯片后来居上。但其实汇顶所做的远不止这些。”在2021汇顶科技创新技术研讨会上,汇顶科技的演讲嘉宾不但公布了其近年来的产品布局和销售策略规划,同时还介绍了可穿戴传感产品、ToF产品、BLE & NB-IoT产品、蓝牙全场景开放生态、安全芯片产品及其方案。WMnesmc

正如汇顶科技演讲嘉宾所言,近年来大家只要一提到汇顶科技,就会想到它的指纹芯片、触控芯片产品。因此,汇顶科技在低调了几年之后,2022年5月宣布一系列新品显得如此“高调”。在外界看来,这一系列新产品和解决方案的发布,是汇顶沉淀几年后的集中并发。WMnesmc

切入IoT市场

这家成立于2002年的IC设计公司,在过去的20年里做了多次转型。从最初的固定电话芯片,到电容触控芯片、电容指纹芯片、光学指纹芯片,再到BLE、NB-IoT、ToF等物联网芯片,汇顶科技的每一次转型都紧跟着技术潮流。WMnesmc

随着消费电子设备的迭代速度加快,从之前的以年为单位,到现在新品发售频率不到一年。为了满足消费者和终端厂商的需求,上游的芯片厂也需不断加速产品更新频次。而一颗芯片从有初期概念到能正式量产,需耗费几个月、一年甚至数年时间。对于芯片厂商来说,在选择了新赛道而又尚未量产新品前,会尽量减少对外曝光的频率。WMnesmc

汇顶科技上一次高调亮相还是在2018年,当时该公司的主营业务还是指纹识别芯片和电容触控芯片。消费者对全面屏的执着,促使手机厂聚焦屏下光学指纹方案。那一年,汇顶科技的屏下光学指纹方案,成功应用在vivo X21 UD、华为Mate RS 保时捷设计版、小米8探索版、vivo NEX旗舰版、vivo X23、三星手机Galaxy J7 Duo等主流机型上。WMnesmc

在指纹芯片发展得如火如荼的同时,汇顶科技也在着手并购企业,为自己的下一个发展方向打基础——WMnesmc

  • 2018年3月,汇顶科技通过子公司以1000多万欧元现金的方式,收购了蜂窝IP公司恪理德国有限责任公司(Commsolid GmbH),该公司可提供NB-IoT标准通信解决方案;
  • 2019年8月宣布拟以1.65亿美元现金并购NXP B.V.旗下语音及音频应用解决方案业务,被并购方主要用于智能手机、智能穿戴、IoT等领域,该笔交易于2019年12月获批;
  • 2020年8月,汇顶科技宣布已完成对系统级芯片设计公司德国Dream Chip Technologies GmbH的收购,该起并购有助于深化汇顶科技在智能终端、汽车电子、图像处理等领域的技术创新及应用落地。

现在,汇顶科技的主营业务已经扩展到智能终端、物联网及汽车电子三大领域。其创新产品和解决方案涵盖了无线连接、健康传感器、多功能交互传感器、音频解码器、ToF(飞行时间)测距方案、光线传感器、音频放大器、语音和音频软件方案、智能触觉驱动器、生物识别产品、人机交互产品、安全产品等12类。WMnesmc

至此,汇顶科技已经实现了对万物互联IoT市场的切入。WMnesmc

多元化的产品矩阵

在近日的《2022汇顶科技创新技术研讨会》上,汇顶科技公布了产品布局、销售策略规划,还介绍了可穿戴传感产品、ToF产品、BLE & NB-IoT产品、蓝牙全场景开放生态、安全芯片产品及其方案。在外界看开,这一系列新品的发布,是该公司沉淀几年后的集中并发。WMnesmc

汇顶科技全球销售和技术支持高级副总裁来建超说,随着人类的生产、生活继续朝数字化方向发展,汇顶确定了围绕感知、计算、连接、安全的产品布局,构架出多元化的产品矩阵——WMnesmc

具体来看,传感产品组合包括指纹识别传感器、健康检测传感器、多功能传感器、ToF传感器、光线传感器;交互产品包括触摸屏控制、触控板驱动、主动笔驱动、触摸按键方案以及触摸反馈方案;连接产品包括BLE、NB-IoT、NFC芯片及方案;音频产品包括智能音频放大器、语音音频解决方案比如音频编解码器等;安全产品包括加密芯片eSE芯片。多元化的产品矩阵支撑汇顶科技的销售策略聚焦智能移动终端、物联网、汽车电子三大目标市场。WMnesmc

对此,来建超表示,从2015年到2021年,汇顶科技的研发投入复合增长率超过52%,其中2021年的研发投入占比超过34%,高于半导体公司13.1%的平均水平。高强度的研发投入,带动专利数快速增长,截至2022年3月,公司总专利数累计超过6500件,这将推动未来更多新产品的发布。WMnesmc

IoT领域的新品

在创新产品谈论环节,汇顶科技无线音频和传感器产品线高级总监同伟、汇顶科技指纹与ToF产品线高级总监赵所峰、汇顶科技无线连接产品线高级总监邹景华、涂鸦智能无线连接高级产品总监杨世璋、汇顶科技安全事业部总经理,SVP叶金春,分别针对可穿戴传感产品、ToF产品、BLE & NB-IoT产品、蓝牙全场景开放生态、安全芯片产品及其方案做了介绍。WMnesmc

·可穿戴传感器

据同伟分享,汇顶科技的传感器主要应用于手环、手表、耳机设备,支持各类智能交互功能。随着佩戴穿戴产品成为更多人的日常,穿戴行业有了更多的市场机会,这主要体现在三个方面:WMnesmc

  • 第一,穿戴类产品领域的成长迅速,一直以来处于强劲的状态,消费者对体征和健康监测的需求更强烈。
  • 第二,从早期最简单的计步手环,到现在的测量心率/血氧、监测ECG(心电监护)、血压的智能手表,集成在穿戴设备上的健康体征检测功能越来越多,且这是长期发展的趋势。
  • 第三,产品的智能交互要求增强。例如TWS耳机的交互界面非常小,需要功耗低、体积小又能提供各种功能的传感器,来满足TWS耳机的触控、按压操控的需求。

以上因素促使汇顶科技的穿戴健康产品及解决方案,聚焦于高集成度、超低功耗、完整解决方案、高品质的突破。仅以高集成度和超低功耗为例:健康芯片方案的组合多样,既有芯片+模组的组合,又有心率(HR)+心率变异性(HRV)+血氧(SpO2)+ECG+体温测量多合一的产品组合;超低功耗则体现在10微安心率检测、100微安连续的血氧监测,为全天候检测健康提供了基础。WMnesmc

此外,同伟还分享了汇顶科技的健康传感器和智能交互传感器的产品路线图。WMnesmc

- 健康传感器

  • 2020年,汇顶科技推出了健康传感器模组GH3018,该产品支持心率、血氧以及佩戴检测。
  • 2021年,汇顶科技推出了GH3220和GH3020及GH3020-6,这些产品具备很好的SNR(信噪比)——GH3220支持心率检测和心电图监控,在大厂的穿戴产品上有较好的应用,它可利用EGC信息和心率信息生成心电图,为医疗认证穿戴类产品提供了硬件基础;GH3020和GH3026产品系列在心率和血氧检测方面具备很好的性能。
  • 2022年,汇顶科技还将推出GH3220T芯片,这颗芯片支持PPG、ECG、心电图等多功能,还加入了体温测量功能,可测量皮肤温度。

- 智能交互传感器

  • 第一代GH61x系列是全球首款专用于TWS佩戴检测的芯片,该芯片具备触控能力。
  • 第二代GH621x系列支持触控滑动、压力检测、体温检测,不止能应用于耳机,还可应用于手表、眼镜、AR/VR设备。

同伟总结说,PPG、ECG利用了光的特性,这些技术已经发展了10年。未来3-5年内,基于该技术将会不断推出新传感器,这些传感器可监测到更多的人体数据,他相信这是未来的发展方向之一。“我们的传感器适配多个场景,可实现佩戴检测、接近感应、触控、压感功能,且功耗非常低,整体BOM有优势,是企业低成本、高性价比的选择,适用于对价格敏感的品类。”WMnesmc

·ToF

ToF是基于飞行时间的3D成像技术,它可广泛应用在智能手机、AR/VR、刷脸支付、机器人、无人机以及智能物流领域。汇顶科技的ToF产品主要用在场景成像领域,提供从现实世界到虚拟世界的连接。WMnesmc

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据赵所峰透露,ToF方案内置了ToF图像传感器(GVW8366B)和激光驱动器(GD8573B),支持从点、线、面的方式来深度感知世界。汇顶科技主要为ToF提供了三大创新——ToF调制解调技术,连续波或脉冲波二选一,脉冲波条件下信号更强,抗干扰能力也更强,阳光抑制作用更好;在发射脉冲波或连续波时,随机加入了伪随机脉冲序列,具备多机抗干扰能力;时间闸门HDR技术,根据物体远近有不同的处理方式,可通过单帧或多帧的曝光实现HDR技术。WMnesmc

三项创新带来了以下体验:WMnesmc

为手机提供AR功能、SLAM避障导航、电影模式、背景虚化功能、夜景拍照模式等,搭配汇顶科技ToF方案的手机在这些功能方面有明显优势。第三方评测机构数据显示:搭载汇顶科技ToF方案的手机,在室内和室外模式下的得分更突出,室外夜景模式下配置其他方案的手机略胜一筹。三款测评方案在功耗方面的表现也有不同,汇顶科技ToF方案功耗最低,在基础深度计算、稠密化算法、场景重建方面具备低功耗优势。 WMnesmc

ToF也能使用在扫地机等避障导航应用中。避障导航传统方案基于LDS模块或者VSLAM模块,扫地机器人对设备高度有严格要求,就算机身高1厘米也可能会导致机器无法进入沙发底部进行清扫。ToF技术集导航避障二合一,且安装位置在机身侧面,在尺寸方面具备优势。WMnesmc

针对扫地机,汇顶科技可提供低、中、高三个解决方案:WALLE64F系列、WALLE120F系列、WALLE120LB系列,其中WALLE64F的视角<64°,WALLE120F和WALLE120LB的视角>100°;WALLE64F和WALLE120F这两个系列以避障为主,高端的WALLE 120LB系列通过线阵方式实现避障和导航二合一功能,1传感器+1接收端+2驱动器的组合在成本上更具优势。WMnesmc

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除了智能手机、机器人应用之外,汇顶科技的ToF方案还可应用于人脸识别、飞行器避障、汽车等领域。其中,MOAI系列用于人脸识别,未来的FALCO系列、LENS系列、KARL系列和分别为飞行器避障、移动终端影像及AR还有汽车安全提供解决方案。WMnesmc

·BLE & NB-IoT

- BLE

根据第三方分析报告,从2020年到2024年,BLE的年复合增长率高达24%。邹景华认为,以上数据得益于智能穿戴市场的稳定发展。他解释说,在过去2至3年里,受全球新冠疫情影响,所有需要用到蓝牙的配件都有非常好的增长。WMnesmc

BLE 5.3新规范带来了新应用,比如LE Audio音频、AOA/AOD室内定位等应用也有新增长。还有智能家居、智能照明等概念逐渐落地……以上这些应用,都为BLE的长足发展打下了良好的基础。WMnesmc

在此基础上,汇顶科技发布了全新低功耗SoC GR5526芯片,目标市场包括穿戴、PC配件和BLE SoC。WMnesmc

“作为GR5526的目标市场之一,以智能手表和手环为主的穿戴产品,对图形驱动能力提出了非常高的要求,“图形效果和显示性能如何做到最优?”是我们在定义GR5526芯片之初就一直在思考的问题。”邹景华说,GR5526具备强大的驱屏能力,可带来极致的视觉体验。WMnesmc

这主要是因为,GR5526里内置了一颗2.5D GPU,具备独立显示控制模块,内部可选集成8MB OSPI DDR PSRAM的接口,具备很好的带宽和传输能力,帮助体现更好的显示效果。内核方面,使用了Arm Cortex-M4F内核,主频提升到了96MHz,RAM达到了512KB。WMnesmc

GR5526在DMA方面也做了升级,其内部有两个独立的DMA控制器,每个DMA控制器上都可有6个独立通道,能够实现快速的数据办公。DMA还支持很多高级功能,方便手表左右滑动、上下切换的页面切换。WMnesmc

GR5526里面的GPU有什么作用?从多个维度来给分析,包括了图片着色、旋转、缩放、混合功能,基础图元绘制/填充功能,常见叠加、融合、拉伸、缩放、图形蒙版等图形处理,特效支持等。此前通过CPU或贴图来做每个像素点的计算,有了GPU之后这些功能变得非常简单。原来处理一个像素需要耗费CPU资源,现在只需一个开发板和一个系统,就可完成一个项目的处理。GPU也支持很多种颜色格式和不同颜色格式间的混用,可真正把有限的带宽用在最需要体验效果的地方,帮助字体绘制、抗锯齿处理以及提供很好的图形压缩/解压缩功能。WMnesmc

GR5526是一个符合BLE 5.3的全功能芯片,支持最新的BLE 5.3标准,包括支LE Audio,可为室内定位做创新应用。GR5526目前已经完成了芯片验证,并处在市场阶段。值得注意的是,今年下半年或明年初,汇顶科技还将发布BLE新品GR533x。WMnesmc

- NB-IoT

NB-IoT每年的连接数都在高速增长,2020-2025年期间,平均年复合增长率都超过37%。在智能表计领域比如水表、气表、电表,以及智慧城市、智慧家庭、智能物流、共享经济等新兴领域都有较好的应用。WMnesmc

汇顶科技NB-IoT OpenCPU具备更高集成度、更简单易用及更优BoM成本等优势。邹景华强调说:“在NB-IoT领域,我们重新定义了OpenCPU。我们把内部的CPU资源、外设资源系统Open出来给到终端客户,希望终端客户能够实现成本/性能最优的终端产品开发。”WMnesmc

NB-IoT和BLE一样,对低功耗有着严格要求。汇顶科技的GR8513 OpenCPU全新SoC架构采用AP&CP(应用和通信系统)创新双核架构,实现超低功耗的同时,确保整个系统运行和通信更稳定可靠。目前公司已携手知名行业伙伴成功落地基于该方案的智能水表案例,并正在向表计等更广泛的IoT行业应用全面推广。WMnesmc

另外,汇顶科技无线连接产品拥有丰富的系统外设资源,支持业界主流的集成开发环境,助力客户加速不同应用的设计落地。未来,公司还将与行业伙伴一起,致力于物联网开放生态的构建。WMnesmc

·蓝牙全场景开放生态

涂鸦智能的杨世璋介绍了涂鸦与汇顶科技共同合作的蓝牙全场景开放生态产品及方案。目前,涂鸦智能与汇顶科技的合作方案主要集中于两款芯片,一款是GR5515,主要应用于智能门锁、智能手表产品;另一款是GR5513,主要应用在定位器、传感类型产品上。WMnesmc

WMnesmc

以下是基于汇顶平台的典型案例和方案:WMnesmc

- 手表、手环方案

BLE蓝牙低功耗水手环主要分几大模块,第一是屏幕显示部分,支持短信、来电、微信等应用消息功能,支持设备推送提醒、健康报告工程;WMnesmc

第二是连接控制部分,支持语音控制触屏控制来控制手机音乐、拍照等功能;WMnesmc

第三是数据采集部分,支持卡路里统计、睡眠应用监测、心率血氧等功能,也支持辅助功能,比如久坐提醒、气象查询、来电提示等,这些都基于涂鸦智能的手表手环,在功能层面支持健康数据监测和数据展示;WMnesmc

第四是场景控制方面,不单可控制VR生态体系内的设备,也与第三方生态有紧密互动,比如Google等平台的运动数据,都是蓝牙手表、手环支持的功能。WMnesmc

- 蓝牙智能锁方案

不单支持普通的家用锁、酒店公寓锁,还支持小型的锁,比如保险柜应用。蓝牙门锁也支持主从一体,可连接到蓝牙网关,在连接到网关的同时也支持连接一些锁的配件,可更灵活地进行解锁和落锁。WMnesmc

在功能层面,蓝牙智能锁屏可通过APP解锁、添加/删除指纹。在开锁方式上也支持动态密码、指纹、临时密码和离线密码。WMnesmc

在数据同步上支持本地数据存储,连接APP之后也会上传数据,可以查询到6个月之内的开门记录。WMnesmc

- 蓝牙防丢器方案

凭借着优秀的功耗水平,可帮助带电池设备延长续航能力。防丢器也支持蓝牙保护,在APP退出后可通过双向寻址来寻找手机或者设备。WMnesmc

·GSEA0和GSC10

- 安全芯片:GSEA0

随着移动设备产生大量的个人数据,怎么去保证这些数据的安全显得十分重要,这是安全芯片的新机遇。汇顶科技发布了首款eSE安全芯片GSEA0,据叶金春介绍,GSEA0专为手机、手表、手环、POS等移动设备研发,芯片硬件和安全OS软件均由汇顶科技独立自主研发。WMnesmc

GSEA0有哪些关键特性和亮点?WMnesmc

首先是超级存储。为用户提供了更充裕的安全存储空间,是传统银行卡芯片的7倍,是传统SIM卡芯片的3倍,为用户拓展新型应用提供了可能性。WMnesmc

其次是可靠性更高。汇顶科技与全球知名晶圆厂联合开发了专属的Flash IP,原生擦写次数可以达50万次,是传统Flash的5倍之多。GSEA0还在芯片的硬件上设计了硬件的擦写均衡机制,对关键应用的用户数据支持上亿次的擦写次数,极大保障了应用和关键数据的可靠性。WMnesmc

再次是全面的算法配置。支持几乎所有的国际标准算法、数字车钥匙ECDH/ECDSA算法,以及国密算法SM2/SM3/SM4/SM9等。此外,GSEA0算法引擎支持高速加密功能,可对数据流实时加密,极大提升了摄像头的安全性。WMnesmc

最后是自主研发安全OS系统。安全OS系统支持多任务、多通道并发架构,以十字路口为例,传统的POS系统是没有红绿灯的路口,各个方向来车主要依靠司机自觉地协调,容易造成交通堵塞。安全OS系统相当于给路口加了红绿灯,通过智能调度让用户的体验更加流畅。安全OS系统支持最新的GP3.1的规范和其相应的附录,对应用支撑的覆盖的广度比较好,可支持数字车钥匙应用。WMnesmc

-NFC芯片:GSC10

GSC10是连接芯片,它的典型应用包括刷卡器、门禁、电子支付等,与安全息息相关。GSC10芯片是一个全功能的NFC芯片,它可以工作到读卡器的模式,也可以工作到卡模拟模式,当手机内置了这颗芯片后,就可以当做读卡器来使用,能实现为交通卡充值功能。WMnesmc

GSC10还具备优秀的射频性能,它支持超高的TX发射功率,无需外部的升压电路就可实现,可支持更小的天线尺寸,包括600平方毫米或600平方毫米以下的天线,助力手机厂商的设计更简单;支持单端天线设计,且不需外部Balun器件,仍然能保持良好性能。WMnesmc

叶金春说,无论是GSEA0芯片,还是GSC10芯片,都可单独应用和销售,针对既需要eSE又需要NFC的情况,汇顶科技还提供了eSE+NFC的方案——GS11。GS11芯片适用于公交、地铁、门禁刷卡,数字人民币和POS终端,数字身份、无感闸机的方案,目前GS11芯片获得了量产所需的关键认证。WMnesmc

责编:Clover.li
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李晋
国际电子商情助理产业分析师,专注汽车电子、人工智能、消费电子等领域的市场及供应链趋势。
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