作者：电子创新网张国斌
全球排名第一的中国家电业在人工智能大潮下如何创新？如何与芯片企业协同？整机企业对芯片企业有哪些需求？在9月26日召开的2024中国集成电路设计创新大会暨第四届IC应用展高峰论坛上，中国家用电器研究院部长石文鹏发表了《新形势下智能家电芯片应用趋势分析》的主题演讲，对芯片企业与整机该如何协同推动中国智能家电创新进行了分析。
石文鹏表示中国家电行业产业规模一直稳居世界第一，在主要白电产品里，空调产量一般保持在全球产量的70%-80%，冰箱、冷柜、洗衣机保持在50%以上。2023年，家电总体规模已经达到了1.84万亿。在这样的状态下，国内市场零售大概7000多亿，出口额大概6000多亿。
“我们空调一年产能已经达到了2.4亿台，冰箱和洗衣机在1亿台左右，这里蕴藏着大量的芯片应用空间。”他指出，“ 家电产业链自主可控程度比较高，但这里也有一些短板。家电行业对于上游产业各种材料、零部件、器件的拉动能力是非常强大的。这张图（下图）是空调产业链全景图，我们从空调整机、装配流程上梳理出来这些关键环节，以及每一个关键环节所需要的零部件、原材料、核心器件。里面这些色块，彩色的是国产企业，黑色条条是进口的，比较密集的区域在MCU和IPM这一块。”
他指出中国家电几大龙头企业基本上在引领着全球家电科技的创新，海尔、美的、格力、小米，连续入围世界500强。家电行业专利申请量也是居全球专利申请量的首位，家电产品现在在加速朝着泛家居、泛智能方向演进。
这个过程中的智能化，尤其系集成电路功不可没，这里几大企业也都取得了不同程度的发展，下面的这些芯片企业提供了巨大的支撑，包括士兰微、小华、华润微等很多没有列在图上的企业也都跟家电行业有着紧密的合作。合作的层级并不一样，有些是自己建还有更多的与集成电路企业合作，有设计层面合作，也有晶圆、封测、制造层面的合作，层次非常丰富。
他以空调为例做了具体分析，指出空调不仅仅是原有的制冷功能，更多地和气象大数据对接，和人体居家健康的数据对接，同时和千家万户的空调使用数据进行对比，空调实时运行过程中要处理的数据量非常大。图上列的摇控器所需要的芯片，已经百分百实现国产化了；室内机主控芯片国产替代也进展的很快。室外的MCU上还有很大空间可以提升，现在这块主要还是国外的品牌。冰箱比空调好很多，比如食品的保鲜、食材的管理、气味的识别，有很大的芯片传感方面的需求。洗衣机简单得多，它有关于衣物的识别，水质的识别，包括气味的识别等等这些方面的需求。
德国IFA、美国CES和中国AWE三大家电消费电子展是家电相关科技创新发布的主要平台。九月份在德国IFA展上发现了几个产品比较有意思，左边第一张图热泵和燃气热水器混合供能的系统，看到这个产品，我想到了汽车在最开始发展新能源的时候，用燃气、用电成本更高，或热泵足够家庭热水使用时，就完全使用热泵，其他的情况可以完全燃气。有一些交叉的场景，这两种方式都可以为这个家庭供热。在切换过程中，我相信应该会有很多的计算需求在里面。
左边第二张图是一个冰箱，它把所有的制冷模块集成在一起了，不仅方便维修，也为产品提供了更大的存储空间。大家从芯片角度觉得家电行业不会需要太高集成化、更高制程的芯片，在这个趋势之下，很有可能我们的家电集成度也会越来越高，要给用户提供更多的使用空间，要压缩产品部件的空间，一定会对家电芯片提出更高的需求。
第三张图是洗衣机把滚动洗衣机和扫地机器人组合在一起，也是一种产品级的集成创新，解决了扫地机器人经常要换水的操作流程。用扫地机器人比较麻烦，要添干净水，要倒污水，图上的产品把它们集成在一起，解决上下水的问题，还是有一些创新点的，在这个过程中肯定也会增加对产品集成的控制。
右边这张图是连个叠摞在一起的洗衣机和干衣机，以前两个机器叠摞在一起，这个机器把两个机器的控制模块集成在一块板子上，这种集成化也会对我们芯片的应用带来一些新的思路。
放大到整个智能家居的层面，左上角的图是家庭的能源管理，欧洲IFA上基本不怎么使用空调，但是对热泵的需求还是很大的，热泵产品既可以制冷，也可以制热，冷量进来分配给谁，热分配给谁，波峰波谷电价怎么分配，能源消耗是智能家居层面很重要的要管理的事情。
左下角这张图，是海尔在IFA上刚刚发布的智能家居系统，洗衣机可以通过手机识别织物材质，自动设置洗涤程序。不管是单品，还是现在的智能家居，对芯片的需求总结下来就是“三高两低”，即高性能、高可靠、高集成、低功耗、低成本。可能大家会觉得家电行业对上游要求太高了，还要求服务好。家电行业非常卷，充分市场竞争这么多年，到现在对于成本，对于用户的口碑还是非常的看重的。
他认为智能家居有两个重点发展方向，一个是前面提到了家庭能源管理，现在国家也在推进光储直柔。所谓光储直柔，是在光伏、储能加上直流电器，柔性调配，相当于家电行业、建筑行业、电力行业融合。在这样的融合之下有一个巨大的需求，要把原来家里的交流设备转换成直流设备。上面列的照明、空调、储能、电池，包括其他电器设备，本来它的运转机构是直流的，现在要适配交流电网，要进行AC/DC转换，有些地方是光伏，还要从光伏的直流再转换成交流，并入到电网。如果今后光储直柔系统在全社会落地，完全可以直流对直流，不需要转换的过程。我们相信在这样一个趋势之下，电源芯片和电源管理类的解决方案，一定会是家电行业未来比较大的需求点。
另一个是居家的健康管理，家电产品一开始开发出来，或是为了替代人的劳动，或者为人提供舒适的生活环境，具有十分充分的健康属性。到了智能家居这个层面，很多年来一直说智能家居没有应用场景，只会控制一些窗帘，只会弄一个智能门锁。其实远远不是这样，智能家居场景可以应用在大健康领域，特别是在“治未病”理念指导下的中医大健康。在这样的框架之下，每一个家庭都是为人服务，有感知端，要感知到人的状态。
按照常规的方法，通过这个手环可以检测到人的血压、血氧、体温等。人在家里的日常饮食习惯、睡眠状态、运动习惯，这是对人的健康有很大价值的大数据。将这些数据整合起来，在医学理论的指导下，通过它的计算，能够形成一个人在这个家里面的生活状态，可以看出来他是健康，还是亚健康。每个人在这样的状态之下，我们可以提供很好的干预方案，刚好这个干预方案是所有家电产品能够提供的功能。我们可以在人的日常生活中，给他提供帮助。现在的家电行业，智能家居在朝着这样一个大健康的发展方向在推进。在这个过程中，对于芯片，对于传感器，对于计算的需求也是非常大的。
他表示在人工智能和机器人方面，家电企业跟进很快，海尔、美的都推出了自己的家电专业大模型，跟刚才讲到的能源管理、健康管理有相通的地方，就是把居家场景中各种各样生活因素和产品使用因素知识组合起来，使得家庭知识得到增强，家电专业知识得到增强，能够给更多的应用场景提供解决方案。
年初斯坦福的ALOHA机器人给我们提供了一个新的思路，原来的思路是家电智能化只是要智能化家电设备，现在机器人可以智能化操作家电。这个机器人对行业影响非常大，它可以直接操控洗衣机，可以操控一些厨房电器，可以炒菜，可以给人用剃须刀刮胡子。这些事情让家电企业会感觉到我们生产出来智能化设备的意义在哪儿，高人工智能的机器人进入家庭以后，这些智能化完成都可以解决了。家用智能服务机器人可能也会为家电再增加一个品类，它还是会归到家电这样一个范畴。
在智能化发展过程中，不管是智能家居，还是人工智能，我们在智能家居的环节都在讨论一个问题，就是到底发展数字方向，还是物理方向。最早智能家电的概念出来，它可能就是替代一些遥控器的功能，通过手机就可以操控，后来又可以了解到产品各种方面的状态，再后来可以和人有更多的交互，最终家电、家居还是要实现物理的功能的。车要在路上跑，家电要提供凉爽的空气，要能加热食物，要能洗净衣服，要能扫地，要能干各种各样的实体功能。这些功能都是来自现实的、物理的，而不是虚拟的、数字的。
我们希望广大的芯片企业，能够和整机企业配合在一起，更多的往这个层面去花精力研究。有一个典型的例子，变频，变频是通过电机运转速度的变化来给用户提供更节能的方案，提供使用舒适性更好的制冷方案。在这个思路之下，家电还有很多的需求需要解决，而不仅仅是解决一些信息传输和内容层面的问题。
在家电和芯片两个行业协同发展方面，他指出芯片是很关键的一个环节，在这里面，我们的设计企业和这些家电企业的研发部门有了很密切的合作。每一次我去到家电企业，跟他们研发老总沟通，都在说每天都有很多设计企业登门拜访，聊了很多，但是最后能能落地、能谈下来合作的不是很多，这块有很多问题。
“整机企业对上游有很多微词，比如设计企业对于整个的供应链的掌控能力不足，多批次间的品质不稳定，芯片企业与整机企业生产模式不协调。以前我本人对集成电路的全产业链并不是特别的了解，今天早上我到展会上走了一圈，确实发现跟家电的生产模式完全不同，家电只是最终的一个各种器件的组装。对于芯片来说，有前面的高端制造，完全不一样。那么我们这两个行业怎么样很好地对接起来，这确实是一个课题。”他指出，“几次调研过程中，我们和芯片企业也在沟通，咱们反映的整机问题，设计能力有限，过分依赖于国外的方案，因为家电本来也不是我们中国人自己发明的。对于这些成本、风险的控制，验证周期非常长，这是家电企业给整机企业存在的问题。”
技术层面，在Pin-to-Pin直接替代的模式下，规格书并不是我们要做的全部，有很多隐藏在规格书之后的技术和风险，有一些要积累的东西还没有积累够。刚才讲到的空调室外机存在比较严重的问题，空调室外机运行环境非常严苛，中国乃至全世界那么多种气候类型，海拔也不一样，要每天长时间的在户外去运行。按我个人的理解，空调这个室外机的主控芯片，应该不亚于车规级的标准，但家电一直被定义在消费级，应该在行业对接和行业标准层面有一个提升。
刚才讲到了整机设计的问题，2024年应用量在30%左右，比往年有了很大的提升，至于什么时候能够翻盘，说国产能够占比更多，我们可以拭目以待。我觉得真正的行业业态应该是国产进口，要不要替代怎么替代以及在创新模式下替代，应该是在充分市场竞争环境之下的自然而然的选择。从AI的角度，我们认为是创新的核心点、关键点，上下游两个行业应该紧密地结合在一起，把家电和AI芯片组合在一起，这才是我们行业未来发展需要的好的智能家居！
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