可穿戴、物聯網是當前最為熱門的兩個詞語。不管是半導體芯片公司如國際大廠英特爾、高通、博通，國內廠商北京君正、炬芯等；來自手機、平板等領域的諸多方案公司；終端廠商如三星、LG、華為等；互聯網廠商如騰訊、360等……紛紛圍繞這兩大領域布局自己的生態系統。典型的以騰訊為例，在2015全球移動互聯網大會（GMIC）上，騰訊發布的“TOS+”智能硬件開放平臺和TencentOS系統，圍繞其豐富的應用資源包括互聯技術、語音服務、服務器等內容，整合從芯片、硬件到應用開發等產業鏈上資源，構建自己完善的生態系統。

在物聯網時代，各類技術已然富足，產業發展的主動力來自用戶和應用，之后基于用戶和應用需求進行技術整合。那么，作為底層技術的芯片企業，如何轉型迎合這一趨勢。我們從最近Intel IDF 2015、高通合作伙伴峰會等，都可以看出以往高高在上的處理器廠商，開始跟更多產品應用企業、周邊配套公司、軟件廠商等合作，從而構建生態圈。

針對智能手表和智能眼鏡的處理器，高計算和低功耗如何兩全

來自調研機構的數據顯示，2014年全球可穿戴式設備的出貨量達到4，950萬，預計2020年出貨量將突破2億部。

經過這幾年的發展，可穿戴設備已經擁有了比較明顯的產品形態，其中以智能手表、智能眼鏡兩類產品為主。智能手表，經過谷歌Android Wear以及圍繞Android Wear各個品牌廠商出的智能手表，還有近期Apple Watch的發布，智能手表已經成功被消費者接受；智能眼鏡，谷歌三年前就推出Google Glass，但是一直在研發、工程階段，更多的是愛好者、發燒友用戶在使用，也有不少行業用戶。

以智能手表為主要代表的穿戴式設備的主控處理器主要集中在功能簡單、功耗較低的MCU和在手機平板中大量使用的AP處理器兩大類。具體可分為兩大陣營：一是現在市面上很多山寨白牌產品采用的MTK的手表手機方案，幾乎都是從MTK功能機（Feature Phone）的方案裁剪下來，屬于MCU方案，這類平臺對大量的計算性能要求較低但對功耗的要求較高，只能完成現在手表上的基本功能，不具備太大的擴展性。二是要求高性能、計算密集、需要跑Android或者其他操作系統的可穿戴式產品，采用的AP處理器方案，如早期的Moto 360用的是TI OMAP3630處理器，三星Gear Live以及華碩（Asus）、華為、LG等的智能手表采用的是高通APQ8026（手機用四核A7處理器）；另外還有本土處理器芯片廠商北京君正的處理器方案，國內第一批智能手表如果殼一代/果殼圓表、土曼一代/二代等很多都是采用其JZ4775方案。

現在可穿戴AP處理器方案（也稱之為MPU）主要都是從以前智能手機高端應用處理器優化而來，在封裝尺寸、計算能力以及周邊外設的集成等多方面都做了定制化優化，提高了集成度并降低了功耗。但如若想要擁有更好的擴展性，實現一個平臺開發包括應用開發、應用商城（Market）上下載應用程序等，還是需要專門針對可穿戴應用開發的處理器方案。就目前看來，市場上只有北京君正專門針對可穿戴應用開發推出了專用處理器芯片和平臺——M200處理器芯片和Newton2平臺，不僅能夠提供強有力的硬件支撐能力，還是整個平臺型的服務，包括從硬件參考設計到軟件參考設計、以及上層豐富應用資源等。

據介紹，M200是北京君正專門針對智能手表和智能眼鏡等市場設計的一款高端定制芯片，基于其自主研發的MIPS XBurst內核設計（內置高性能、低功耗雙核），采用40nm制程工藝，運行功耗低，全速運行功耗只有150mW，待機功耗為200uA。同時該產品還支持3D圖形加速、720P視頻壓縮以及語音喚醒功能等，BGA封裝尺寸只有7.7mm*8.9mm*0.76mm。Newton 2平臺則基于M200設計，同時集成了WiFi/BlueTooth4.1 + eMCP + MEMS傳感器 + Display + 電源管理IC + 多個擴展接口等各器件（支持Android 4.4/5.x系統），擁有極強的擴展能力，能夠支撐開發并運行豐富的應用，板子整體面積比一塊錢硬幣的還要小。如今，北京君正成為騰訊TOS+戰略合作伙伴，從側面進一步很好地凸顯了其強大的硬件平臺優勢——高性能、低功耗。

“功耗的優化是IC設計里面一門很精細的工藝，需要軟硬件結合一起做優化，涉及到芯片設計、操作系統層、軟件架構層等，需要針對各種場景對運行功耗和待機功耗等做優化，平衡計算各種場景下CPU的運算能力，更好調度每個單元的工作，從而將功耗降到最低。”北京君正集成電路股份有限公司副總經理冼永輝說道。從實測的數據來看，基于北京君正平臺開發的整機產品的功耗只有競爭對手的二分之一以下；芯片層方面，在同樣的性能和集成度下，功耗只有競爭對手的三分之一到二分之一；光CPU內核的話，則只有競爭對手的三分之一到四分之一。“我們之所以能夠擁有很好的高性能、低功耗優勢，一方面是MIPS架構本身就有利于低功耗的設計，另一方面在具體的實現上，在這些精細的IC設計能力方面，我們擁有十幾年的核心技術積累。”他介紹說。

可穿戴、物聯網是當前最為熱門的兩個詞語。不管是半導體芯片公司如國際大廠英特爾、高通、博通，國內廠商北京君正、炬芯等；來自手機、平板等領域的諸多方案公司；終端廠商如三星、LG、華為等；互聯網廠商如騰訊、360等……紛紛圍繞這兩大領域布局自己的生態系統。典型的以騰訊為例，在2015全球移動互聯網大會（GMIC）上，騰訊發布的“TOS+”智能硬件開放平臺和TencentOS系統，圍繞其豐富的應用資源包括互聯技術、語音服務、服務器等內容，整合從芯片、硬件到應用開發等產業鏈上資源，構建自己完善的生態系統。

在物聯網時代，各類技術已然富足，產業發展的主動力來自用戶和應用，之后基于用戶和應用需求進行技術整合。那么，作為底層技術的芯片企業，如何轉型迎合這一趨勢。我們從最近Intel IDF 2015、高通合作伙伴峰會等，都可以看出以往高高在上的處理器廠商，開始跟更多產品應用企業、周邊配套公司、軟件廠商等合作，從而構建生態圈。

針對智能手表和智能眼鏡的處理器，高計算和低功耗如何兩全

來自調研機構的數據顯示，2014年全球可穿戴式設備的出貨量達到4，950萬，預計2020年出貨量將突破2億部。

經過這幾年的發展，可穿戴設備已經擁有了比較明顯的產品形態，其中以智能手表、智能眼鏡兩類產品為主。智能手表，經過谷歌Android Wear以及圍繞Android Wear各個品牌廠商出的智能手表，還有近期Apple Watch的發布，智能手表已經成功被消費者接受；智能眼鏡，谷歌三年前就推出Google Glass，但是一直在研發、工程階段，更多的是愛好者、發燒友用戶在使用，也有不少行業用戶。

以智能手表為主要代表的穿戴式設備的主控處理器主要集中在功能簡單、功耗較低的MCU和在手機平板中大量使用的AP處理器兩大類。具體可分為兩大陣營：一是現在市面上很多山寨白牌產品采用的MTK的手表手機方案，幾乎都是從MTK功能機（Feature Phone）的方案裁剪下來，屬于MCU方案，這類平臺對大量的計算性能要求較低但對功耗的要求較高，只能完成現在手表上的基本功能，不具備太大的擴展性。二是要求高性能、計算密集、需要跑Android或者其他操作系統的可穿戴式產品，采用的AP處理器方案，如早期的Moto 360用的是TI OMAP3630處理器，三星Gear Live以及華碩（Asus）、華為、LG等的智能手表采用的是高通APQ8026（手機用四核A7處理器）；另外還有本土處理器芯片廠商北京君正的處理器方案，國內第一批智能手表如果殼一代/果殼圓表、土曼一代/二代等很多都是采用其JZ4775方案。

現在可穿戴AP處理器方案（也稱之為MPU）主要都是從以前智能手機高端應用處理器優化而來，在封裝尺寸、計算能力以及周邊外設的集成等多方面都做了定制化優化，提高了集成度并降低了功耗。但如若想要擁有更好的擴展性，實現一個平臺開發包括應用開發、應用商城（Market）上下載應用程序等，還是需要專門針對可穿戴應用開發的處理器方案。就目前看來，市場上只有北京君正專門針對可穿戴應用開發推出了專用處理器芯片和平臺——M200處理器芯片和Newton2平臺，不僅能夠提供強有力的硬件支撐能力，還是整個平臺型的服務，包括從硬件參考設計到軟件參考設計、以及上層豐富應用資源等。

據介紹，M200是北京君正專門針對智能手表和智能眼鏡等市場設計的一款高端定制芯片，基于其自主研發的MIPS XBurst內核設計（內置高性能、低功耗雙核），采用40nm制程工藝，運行功耗低，全速運行功耗只有150mW，待機功耗為200uA。同時該產品還支持3D圖形加速、720P視頻壓縮以及語音喚醒功能等，BGA封裝尺寸只有7.7mm*8.9mm*0.76mm。Newton 2平臺則基于M200設計，同時集成了WiFi/BlueTooth4.1 + eMCP + MEMS傳感器 + Display + 電源管理IC + 多個擴展接口等各器件（支持Android 4.4/5.x系統），擁有極強的擴展能力，能夠支撐開發并運行豐富的應用，板子整體面積比一塊錢硬幣的還要小。如今，北京君正成為騰訊TOS+戰略合作伙伴，從側面進一步很好地凸顯了其強大的硬件平臺優勢——高性能、低功耗。

“功耗的優化是IC設計里面一門很精細的工藝，需要軟硬件結合一起做優化，涉及到芯片設計、操作系統層、軟件架構層等，需要針對各種場景對運行功耗和待機功耗等做優化，平衡計算各種場景下CPU的運算能力，更好調度每個單元的工作，從而將功耗降到最低。”北京君正集成電路股份有限公司副總經理冼永輝說道。從實測的數據來看，基于北京君正平臺開發的整機產品的功耗只有競爭對手的二分之一以下；芯片層方面，在同樣的性能和集成度下，功耗只有競爭對手的三分之一到二分之一；光CPU內核的話，則只有競爭對手的三分之一到四分之一。“我們之所以能夠擁有很好的高性能、低功耗優勢，一方面是MIPS架構本身就有利于低功耗的設計，另一方面在具體的實現上，在這些精細的IC設計能力方面，我們擁有十幾年的核心技術積累。”他介紹說。

圖1：基于M200開發的穿戴式應用平臺Newton2，板子整體面積比一塊硬幣還要小。

物聯網不僅僅是無線聯網，更多內容和服務會提升對處理器的要求

當前的物聯網芯片更多的是MCU加上互聯技術做的一個模組，如小米、慶科推出的物聯網模塊都是這個概念。國內最近兩年比較熱的智能硬件，包括各種孵化器里面創客做的智能硬件，很多都是采用主頻為幾十兆到一兩百兆的ARM Cortex-M系列（M0-M7） MCU處理器，集成512K以下的內存，以及WiFi/藍牙/ZigBee通訊模塊，運行的是RTOS操作系統，或者就只運行簡單的應用程序。這種簡單MCU+通訊模塊的方案實現功能僅限于以無線連接為核心智能點的硬件產品，如智能燈、智能插座等。

除了簡單的網絡連接，物聯網智能化還會涉及更多的內容和服務，例如智能視頻監控中的視頻分析、智能洗衣機的數據模型算法，這些會對本地計算、存儲和數據處理能力提出新的要求，同時會產生新的差異化的物聯網方案的應用。

“盡管當前對于物聯網，我們也還在探索階段。但產品設計需要進行提前布局。”北京君正的冼永輝說道。面向物聯網應用，北京君正基于其M150處理器開發了Halley平臺，包含Wi-Fi IEEE 802.11b/g/n+藍牙4.1模塊等（支持開源Linux 3.10系統），支持LCD、audio、SD card、USB、UART、I2C、SPI、ADC、PWM、GPIO等外部擴展。M150是在JZ4775的基礎上做了封裝的改進，集成了一顆128M的LPDDR，現在被用于智能家居、智能家電、WiFi音箱等，以及一些傳統的行業市場領域。“另外，今年我們還將會推出專門針對物聯網應用開發的X1000系列處理器產品，支持語音喚醒（voice trigger）和識別功能，能夠運行Linux操作系統。該平臺提供的是包括芯片、參考設計、系統層（SDK）等在內的一整套技術方案，同時還將為客戶解決云端服務的問題。”冼永輝透露說。

圖2：北京君正物聯網應用平臺Halley集成了M150處理器+博通43438 WiFi/藍牙芯片等。

從優秀的處理器技術出發，構建差異化生態系統

如今產業鏈上各家公司都圍繞各自的技術優勢在布局生態系統。半導體芯片廠商以北京君正為代表，透過其高性能、低功耗的處理器技術向外延伸，面向可穿戴、物聯網提供一整套完整的解決方案，不僅包括上述所說的硬件設計方案，還包括軟件生態、好的應用開發環境。

深圳君正時代集成電路有限公司副總經理劉將指出：硬件碎片化、服務缺失、可擴展性差、盈利點單一是當前智能硬件市場發展的瓶頸，需要整個產業鏈來共同完善和呵護，君正是最早進入并耕耘該領域少有的芯片原廠，處于解決方案提供方的源頭，在應對這些挑戰過程中選擇了承擔和開放的態度。首先，在硬件和基礎系統方面依靠多年的積累和迭代保證產品的穩定性和一致性。其次，在基礎服務方面聯合各大服務提供商一起做開放的服務平臺（包括互聯服務、語音服務、傳感器服務、定位服務、云存儲、云控制等服務），從解決方案的層面把這些服務集成到系統，以統一的API的形式為應用開發者和廠商做好前期的準備工作，應用開發者只需實現自己創意的點子和想法。第三，在差異化定制方面，開放足夠的資源，讓每一個做產品的公司、做應用的公司能有屬于自己特色的產品和應用。最后，在這樣的一個生態鏈里面力爭讓每一個參與方都能夠各有所獲，皆是受益方，從而形成一個可持續發展的良性生態。

器件選型方面，君正整合包括心率、手勢、姿態、計步、UV、氣壓等功能的傳感器資源，顯示屏支持非常全面，市面上可共享到的各類型（包括E-ink、TFT、半反半透、AMOLED等），各種接口，各個分辨率（240*240、320*320、360*360、400*400等），各種形狀（圓形、方形）都已經有驗證；服務接入方面目前也已經和騰訊、科大訊飛、機智云、阿里云等實現對接。……

圖3：北京君正在積極整合多方面資源，和產業鏈一起完善智能手表生態系統

就北京君正、騰訊等等不同類型的公司當前對各自生態系統的布局來看，它們均是圍繞充分發揮自己的技術優勢和在產業鏈中的地位優勢，整合上下游資源的策略來展開的。不過在這個布局中，務必時刻明確自己最擅長的東西，評估自身實力，切記隨波逐流。期待國內半導體芯片廠商給我們大家帶來驚喜！

圖1：基于M200開發的穿戴式應用平臺Newton2，板子整體面積比一塊硬幣還要小。

物聯網不僅僅是無線聯網，更多內容和服務會提升對處理器的要求

當前的物聯網芯片更多的是MCU加上互聯技術做的一個模組，如小米、慶科推出的物聯網模塊都是這個概念。國內最近兩年比較熱的智能硬件，包括各種孵化器里面創客做的智能硬件，很多都是采用主頻為幾十兆到一兩百兆的ARM Cortex-M系列（M0-M7） MCU處理器，集成512K以下的內存，以及WiFi/藍牙/ZigBee通訊模塊，運行的是RTOS操作系統，或者就只運行簡單的應用程序。這種簡單MCU+通訊模塊的方案實現功能僅限于以無線連接為核心智能點的硬件產品，如智能燈、智能插座等。

除了簡單的網絡連接，物聯網智能化還會涉及更多的內容和服務，例如智能視頻監控中的視頻分析、智能洗衣機的數據模型算法，這些會對本地計算、存儲和數據處理能力提出新的要求，同時會產生新的差異化的物聯網方案的應用。

“盡管當前對于物聯網，我們也還在探索階段。但產品設計需要進行提前布局。”北京君正的冼永輝說道。面向物聯網應用，北京君正基于其M150處理器開發了Halley平臺，包含Wi-Fi IEEE 802.11b/g/n+藍牙4.1模塊等（支持開源Linux 3.10系統），支持LCD、audio、SD card、USB、UART、I2C、SPI、ADC、PWM、GPIO等外部擴展。M150是在JZ4775的基礎上做了封裝的改進，集成了一顆128M的LPDDR，現在被用于智能家居、智能家電、WiFi音箱等，以及一些傳統的行業市場領域。“另外，今年我們還將會推出專門針對物聯網應用開發的X1000系列處理器產品，支持語音喚醒（voice trigger）和識別功能，能夠運行Linux操作系統。該平臺提供的是包括芯片、參考設計、系統層（SDK）等在內的一整套技術方案，同時還將為客戶解決云端服務的問題。”冼永輝透露說。

圖2：北京君正物聯網應用平臺Halley集成了M150處理器+博通43438 WiFi/藍牙芯片等。

從優秀的處理器技術出發，構建差異化生態系統

如今產業鏈上各家公司都圍繞各自的技術優勢在布局生態系統。半導體芯片廠商以北京君正為代表，透過其高性能、低功耗的處理器技術向外延伸，面向可穿戴、物聯網提供一整套完整的解決方案，不僅包括上述所說的硬件設計方案，還包括軟件生態、好的應用開發環境。

深圳君正時代集成電路有限公司副總經理劉將指出：硬件碎片化、服務缺失、可擴展性差、盈利點單一是當前智能硬件市場發展的瓶頸，需要整個產業鏈來共同完善和呵護，君正是最早進入并耕耘該領域少有的芯片原廠，處于解決方案提供方的源頭，在應對這些挑戰過程中選擇了承擔和開放的態度。首先，在硬件和基礎系統方面依靠多年的積累和迭代保證產品的穩定性和一致性。其次，在基礎服務方面聯合各大服務提供商一起做開放的服務平臺（包括互聯服務、語音服務、傳感器服務、定位服務、云存儲、云控制等服務），從解決方案的層面把這些服務集成到系統，以統一的API的形式為應用開發者和廠商做好前期的準備工作，應用開發者只需實現自己創意的點子和想法。第三，在差異化定制方面，開放足夠的資源，讓每一個做產品的公司、做應用的公司能有屬于自己特色的產品和應用。最后，在這樣的一個生態鏈里面力爭讓每一個參與方都能夠各有所獲，皆是受益方，從而形成一個可持續發展的良性生態。

器件選型方面，君正整合包括心率、手勢、姿態、計步、UV、氣壓等功能的傳感器資源，顯示屏支持非常全面，市面上可共享到的各類型（包括E-ink、TFT、半反半透、AMOLED等），各種接口，各個分辨率（240*240、320*320、360*360、400*400等），各種形狀（圓形、方形）都已經有驗證；服務接入方面目前也已經和騰訊、科大訊飛、機智云、阿里云等實現對接。……

圖3：北京君正在積極整合多方面資源，和產業鏈一起完善智能手表生態系統

就北京君正、騰訊等等不同類型的公司當前對各自生態系統的布局來看，它們均是圍繞充分發揮自己的技術優勢和在產業鏈中的地位優勢，整合上下游資源的策略來展開的。不過在這個布局中，務必時刻明確自己最擅長的東西，評估自身實力，切記隨波逐流。期待國內半導體芯片廠商給我們大家帶來驚喜！