從智能電視產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢出發(fā)，分別從智能制造和智能產(chǎn)品兩方面探討對芯片的創(chuàng)新需求，同時芯片在制造中的應用。

0引言

對于國內(nèi)各大廠商來說，智能制造如今已不僅僅是一個響亮的口號，同時也是國內(nèi)制造業(yè)發(fā)展的一個重要方向。那么，國內(nèi)現(xiàn)在發(fā)展智能制造的必要性有哪些?智能制造中會用到哪些芯片?這些芯片又是如何應用的呢?本文試圖從智能化制造及產(chǎn)品本身智能化兩個方面深入介紹了整機制造企業(yè)對芯片的創(chuàng)新需求。

1制造需求

1.1造產(chǎn)業(yè)驅(qū)動

就目前國內(nèi)制造業(yè)發(fā)展來看，發(fā)展智能制造主要有三個推動因素：

1)政策驅(qū)動。2015年5月8日，國家正式發(fā)布了《中國制造2025》規(guī)劃，智能制造試點示范、標準制定、新模式、互聯(lián)網(wǎng)+、量化融合、綠色制造、機器人裝備提升，各部委各項政策全方位支持，預計將投入5萬億元基金布局中國制造2025。

2)業(yè)務驅(qū)動。隨著我們國家國際化進程的加快，國外訂單總量現(xiàn)在已經(jīng)遠遠超過了國內(nèi)訂單，而國外訂單的特點是訂單數(shù)量多，單張訂單量小。以電視機為例，國內(nèi)市場一年會有將近5000萬臺的體量需求;而在國外，一些國家一年只有幾十萬臺的需求量,有的國家有三四百萬臺的訂單已經(jīng)算很多了。因而國內(nèi)廠商要逐漸適應這種柔性化的生產(chǎn)模式。

3)用工驅(qū)動。自2005年起的10年間，我國勞動力成本上升了5倍，相較1995年的勞動力成本則上升了15倍。目前在珠三角地區(qū)雇用一個一線產(chǎn)業(yè)工人所需費用一年要8萬元左右，勞動力成本的提升給制造成本帶來了巨大的壓力。而預計在未來3年，勞動力成本將會繼續(xù)上漲6成，5年翻番，10年再翻番。

因此，在國內(nèi)政策的推動下，再加上產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求及用工成本的劇增，生產(chǎn)自動化及智能制造就迅速由最初的提出，開始進入細化執(zhí)行階段。

1.2造整體的解決方案

從設計、工藝、生產(chǎn)、服務保障、管理等方面進行智能制造頂層方案設計，消除信息孤島，搭建能有機整合MES、ERP、PLM、數(shù)字化車間等智能制造各子系統(tǒng)的智能制造平臺框架。

整個智能制造解決方案主要分為三層(如圖1)，從下到上依次是現(xiàn)場設備、傳輸網(wǎng)路和數(shù)據(jù)中心。

首先是最底層現(xiàn)場設備，包含工業(yè)機器人、自動物流、自動控制PLC以及現(xiàn)場感知，這是智能制造的第一層。

第二層是傳輸網(wǎng)絡。主要完成的工作是將現(xiàn)場設備及產(chǎn)品上傳來的數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)關進行收集，通過eLTE及工業(yè)交換機實現(xiàn)設備之間的互聯(lián)互通，并將收集到的數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)中心。

第三層是數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心又可以分為支撐平臺和應用平臺，其主要功能是實現(xiàn)對產(chǎn)品及設備的控制，即為制造執(zhí)行系統(tǒng)(ManufacturingExecutionSystem，MES)主要實現(xiàn)的功能。MES系統(tǒng)承擔了整個智能過程中生產(chǎn)的調(diào)度、技術的管理、作業(yè)人員的調(diào)配、產(chǎn)品的追溯、柔性生產(chǎn)、能耗管理、物料管理、應急處置等。通過MES系統(tǒng)將數(shù)字化車間進行聯(lián)通。而MES系統(tǒng)上端則包括智能經(jīng)營、智能設計、智能決策，主要有企業(yè)資源計劃系統(tǒng)(EnterpriseResourcePlanning，ERP)以及產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)(ProductLifecycleManagement，PLM)，將產(chǎn)品生命周期和生產(chǎn)計劃管理連接在一起。

1.3制造對芯片的需求

在整個智能制造過程中，需要考慮兩個問題，即“生產(chǎn)什么產(chǎn)品”和“采用什么生產(chǎn)設備”。本文舉例介紹創(chuàng)維在實現(xiàn)智能制造過程中應用規(guī)模最大的兩類集成電路——射頻識別(RadioFrequencyIdentification，RFID，又稱電子標簽)和可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController，PLC)。

1.3.1RFID芯片應用

RFID可以應用在工裝板上，如圖2所示。傳統(tǒng)的工裝板只是一個插22V電源插頭的工裝板，而智能工裝板內(nèi)置了RFID芯片作為產(chǎn)品信息化的接口，使得整個產(chǎn)品的數(shù)據(jù)和生產(chǎn)情況全部被記錄下來，避免了生產(chǎn)過程中諸如標簽貼錯、物料放錯等問題，如果產(chǎn)生這些問題，系統(tǒng)就會產(chǎn)生報警。從而實現(xiàn)了與MES系統(tǒng)、智能產(chǎn)線、自動化設備的互通。另外，將RFID加裝到工裝板上，采用周期回收的方式，從而降低了投入成本。

RFID可以應用在倉儲管理系統(tǒng)(WarehouseManagementSystem，WMS)中，如圖4。原來產(chǎn)品的流通，包括產(chǎn)品從生產(chǎn)線到整機倉庫，然后運到海外各地的各個分公司，這些都是人工完成的，人工執(zhí)行就難免會出錯。現(xiàn)在通過在托盤和貨架安裝RFID芯片作為WMS系統(tǒng)中的信息入口，從而實現(xiàn)了物料的入庫管理、出庫管理、盤點管理等，通過建立物料全過程批次管理，從而實現(xiàn)生產(chǎn)端、銷售端和物料的雙向追溯管理。

RFID芯片可以直接利用現(xiàn)有的SMT工藝植入電視機機芯的PCB板上，如圖5。為什么要這樣做呢?主要有兩方面的原因。

第一，對售后產(chǎn)品進行追溯。電視機什么時候生產(chǎn)的，由哪個工人操作的，里面用的物料是由哪一個生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的，只要售后服務人員發(fā)現(xiàn)機芯有問題，這些信息就很容易通過RFID芯片查出。

第二，防止串貨。例如某臺電視是賣給湖南的，如果在湖北發(fā)現(xiàn)了，我們就知道這個電視機是由湖南串到了湖北，串貨會對公司整個價格體系造成影響。之前為防止串貨，會在電視機上貼標簽，而現(xiàn)在這種老辦法已經(jīng)不管用了，一些串貨人員很容易就可以將標簽換掉。通過這一手段，可以有效避免串貨現(xiàn)象。

1.3.2PLC的應用

PLC主要實現(xiàn)在智能制造過程中對生產(chǎn)設備的實時數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。通過人機界面實現(xiàn)遠程監(jiān)控和操作相應的自動化設備，并實現(xiàn)全線生產(chǎn)設備的產(chǎn)品信息采集、狀態(tài)顯示、報警及故障處理功能，幫助操作員和管理者快速診斷出系統(tǒng)故障。例如，在系統(tǒng)中，包括視覺機器人、打螺釘機器人、貼標機器人，這些機器人有時需要同時作業(yè)，有時又需要分開作業(yè)，如何控制并有序地調(diào)度這些機器人適時地工作就是通過PLC來實現(xiàn)的。

2智能電視

2.1發(fā)展和趨勢

就當下全球市場發(fā)展來看，智能電視主要有三大發(fā)展趨勢：大屏化、高清化和智能化，如圖6所示。2017年，60英寸電視在全球市場總量占比已經(jīng)達到7%，4K電視占比達到35%，智能電視在占比達到48%。

如圖7所示為2014～2017年中國智能電視零售量及零售量滲透率趨勢具體狀況。由圖中數(shù)據(jù)可知，國內(nèi)智能電視目前的滲透率已經(jīng)接近90%。

2.2智能電視對芯片的創(chuàng)新需求

隨著國際和國內(nèi)大屏化、高清化和智能化的發(fā)展趨勢，也將對芯片產(chǎn)業(yè)提出新的需求。

第一，智能電視需要更快的CPU處理器。2016年之前電視機CPU一般都是32位的，而從2016年下半年開始，采用64位的CPU電視機已經(jīng)成為當下4K電視的主流配置。由于現(xiàn)在智能電視會內(nèi)置一些大型游戲和應用，這些游戲及應用是手機游戲無法比擬的，而大型游戲和應用的CPU64位的趨勢已經(jīng)很明顯，這就導致了對64位CPU開始產(chǎn)生高要求。同時“64bit”也是安卓8.0主要提升的功能之一，當下“64位CPU+安卓8.0+DDR4”的“三位一體”將會是智能電視新配置要求，這樣的配置也會使得智能電視的功用有更完美的發(fā)揮。

第二，智能電視需要更強大的圖形及運算能力的GPU。由于未來4K游戲?qū)D形處理會有更高要求，因而智能電視需要GPU有更高性能。眾多GPU廠商也針對這一趨勢推出了更高性能的GPU，例如ARM推出了T6系列及以上的GPU。

第三，智能電視要求更高的芯片工藝。創(chuàng)維2017年4月推出的全新OLED電視，其厚度只有3.6mm，這個厚度約為蘋果手機厚度的一半，因而創(chuàng)維稱之為wallpaper(墻紙電視)的概念。而超薄電視則對我們的芯片工藝產(chǎn)生了更高的需求，之前42nm的芯片工藝已經(jīng)無法滿足當下智能電視對超輕薄的需求，智能電視的芯片開始需要28nm及以上的芯片工藝。

第四，智能電視需要更大的存儲空間。要滿足用戶對大型游戲及應用的極致體驗，尤其是大型游戲需要更好的用戶體驗，因而需要速率更快、延時更小的eMMC5.0標準的閃存及DDR4。

第五，智能電視需要有更多的超清信號入口。如今業(yè)內(nèi)誕生了諸多新標準，例如HDMI2.0、USB3.1、MHL3.1以及802.11A.C等新標準的出現(xiàn)。創(chuàng)維電視現(xiàn)在已經(jīng)可以支持USB3.1，MHL3.0等新標準，新的標準也對智能電視的芯片產(chǎn)生了新的要求。

第六，還有智能電視現(xiàn)在已經(jīng)不僅僅是看電視，加入了諸多如游戲、購物等需要和用戶互動的功能，因而也需要應用更多新技術，例如手勢識別，因為電視機內(nèi)部有很多互動游戲需要用到手勢識別技術;再如人臉識別，智能電視配備人臉識別功能后，就可以快速地登錄和進行無人關機、個性化配置等，例如如果智能電視識別出觀看者是老人，就可以推出一些老電影和老電視劇，如果是小朋友，就可以推送一些兒童節(jié)目，另外，如果小孩在看一些暴力電影，也可以自動關掉電視。另外，6~9軸的空鼠控制(尤其是游戲應用)也會是智能電視的必備功能。這也是智能電視的一些新的應用及技術需求。

第七，智能電視的主芯片要適應多操作系統(tǒng)。我國家電產(chǎn)品出口的到世界各地，而不同的用戶人群由于用戶習慣及專利等問題對界面及操作系統(tǒng)需求不同。例如，美國更傾向于用Linux操作系統(tǒng)，南美更傾向于用安卓操作系統(tǒng)。因而要求智能電視在設計的時候，主芯片必須兼容安卓和Linux這兩種，甚至更多的操作系統(tǒng)。

第八，智能電視需要適應全球平臺化需求。全球地面數(shù)字廣播飛速發(fā)展，例如美國的ATSC已經(jīng)到了3.0，歐洲的DVR已經(jīng)進入第二代(DVR-T2)，我國的DTMB也已經(jīng)發(fā)展到第二代。因為全球地面發(fā)射的標準都在發(fā)生非常大的變化，也都在適應高清的發(fā)展，所以這些新的標準也對智能電視芯片又產(chǎn)生了諸如軟件體系繁重，需要快速適應市場;要求單一平臺全球化，內(nèi)置多任務解調(diào)器;通過安裝不同APK適應不同區(qū)域電視功能等新要求。

第九，智能電視需要整合人工智能技術?，F(xiàn)在非常火熱的就是人工智能，人工智能在智能電視上也已經(jīng)從今年開始得到大規(guī)模應用，在高端產(chǎn)品甚至中端產(chǎn)品上，都已經(jīng)植入了人工智能。包括語音控制和人臉識別兩個方面。

第十，智能電視需要整合AR技術。當下的智能電視其實已經(jīng)實現(xiàn)了AR功能，用戶可以在智能電視上體驗AR游戲，通過真實的人與虛擬的游戲場景結(jié)合，加深用戶體驗。另外，現(xiàn)在通過智能電視的電視購物，用戶可以試穿喜歡衣服，從而方便選出更適合你穿的衣服。

3結(jié)論

由芯片推動產(chǎn)品智能化及產(chǎn)品的智能化制造首先對于消費者而言，滿足個性化的定制需求，提升了產(chǎn)品智能型提高生活品質(zhì)，同時可以追溯產(chǎn)品的透明化及信息化保障合法權益;對企業(yè)而言，產(chǎn)品智能性能提升加大產(chǎn)品在市場的占有率，同時加強企業(yè)對于產(chǎn)品的管控能力，解決銷售的串貨問題，實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題的快速追溯與召回;對市場而言，有利建設遵法守法誠信的市場環(huán)境，完善產(chǎn)品的監(jiān)督機制，提升產(chǎn)品在國際商場的綜合競爭力;對技術領域而言，提升中國芯片在市場上的占有率及競爭力，促進我國芯片行業(yè)的快速發(fā)展。