近年來，人工智能技術與物聯網技術逐步深入融合發展，通過物聯網產生、收集海量數據存儲于設備終端、邊緣端和云端，再通過機器學習對數據進行智能化分析，最終實現了萬物數據智聯化，AIoT（智慧物聯網）應運而生。作為AIoT設備的核心部件，芯片的重要性日益凸顯。

隨著物聯網、人工智能和電子終端的普及，SoC芯片已經成為當前集成電路設計研發的主流方向。智能手機應用處理器芯片中蘋果A系列芯片、高通“驍龍系列”芯片和聯發科“天璣系列”芯片均為SoC芯片。SoC芯片主要通過采用更先進的工藝制程優化芯片的“PPA”三個核心指標。

但隨著摩爾定律逐漸接近極限，晶圓制造的工藝制程演進度變慢，SoC芯片的設計開始轉向芯片內部體系架構的創新和封裝方面的創新。此外，根據多樣化的下游應用市場，并不是全部的SoC芯片均需要采用最先進的工藝制程。

通過芯片體系架構的創新，采用相對成熟工藝制程制造的SoC芯片，也可能達到先進一代的工藝制程才能取得的“PPA”。

物聯網智能終端設備的主控芯片屬于SoC芯片。視頻和音頻是物聯網智能終端產品的兩大應用方向。與視頻或和音頻相結合應用的相關主要產品是物聯網攝像機，其主要形態包括智能家居中的家用攝像機、可視門鈴、嬰兒監視器，智慧零售中的視覺采集設備，智慧安防中的安防攝像機、看店監控器，智慧辦公中的視頻會議系統，智能汽車中的全景攝像機、倒車后視鏡、行車記錄儀、視覺感知器，工業應用中的工業視覺系統等。僅與音頻相關的應用包括TWS耳機、藍牙音箱等。包括ISP、NPU、圖像信號預處理器、系統控制、音頻編解碼器、模數轉換器、加密模塊以及眾多的外設接口和人機接口。

物聯網智能終端還包括其它產品形態。例如智慧辦公中的門禁考勤，智慧安防中的樓宇可視對講、智能門鎖、控制面板，智能零售中的掃碼槍，工業物聯網中的顯控器等。此外，隨著物聯網技術的普及，各種形態的物聯網產品還將層出不窮。

SoC芯片作為各類物聯網智能硬件的主控芯片，決定了下游應用產品性能強弱、功能復雜簡單、價格高低的核心部件，其技術發展趨勢取決于下游應用產品的需求情況。

近年來，隨著5G、物聯網、人工智能、大數據等技術的成熟和普及，物聯網智能硬件在形態、功能、性能等方面得到大幅度提升，傳統關于視頻和音頻的多媒體處理算法需要與深度學習算法融合，并在SoC芯片體系架構上創新，為SoC芯片帶來了大量的市場需求和空前的發展機遇。

（1）物聯網攝像機芯片

物聯網攝像機產品

物聯網攝像機是由視頻編碼技術、無線網絡傳輸技術及智能追蹤與識別技術、云存儲技術等相結合產生的新一代攝像機。物聯網攝像機對視頻信息進行采集、編碼后可以通過蜂窩網絡或者Wi-Fi等無線通訊技術聯網傳輸和存儲，并且內嵌人臉識別、移動偵測、夜視切換、語音識別交互等智能技術。

與傳統的模擬攝像機相比，物聯網攝像機的一大特征是增加了無線網絡接入功能，將數字化的視頻信號轉換成符合網絡傳輸協議的數據流，支持上傳至云端并形成用戶的私有云空間；另一大特征是提升了智能化水平，物聯網攝像機可以利用人工智能進行深度學習，精確識別和檢測人形移動、哭聲等異動、異響情形，自動跟蹤拍攝異常情形運動軌跡，并向用戶推送報警信息。物聯網攝像機還能夠利用紅外夜視技術，自動切換白天、黑夜模式，實現全天候拍攝；物聯網攝像機還增加了語音交互功能，可以實現雙向語音通話，利用內置的遙控模塊，實現對其他物聯網智能硬件的控制。

近年來，隨著物聯網和人工智能技術的提升，物聯網攝像機與其他家用產品有效融合，形成眾多以視覺技術為基礎的AIoT產品，例如嬰兒監視器、智能貓眼、可視門鎖、可視寵物喂食器、視覺掃地機器人等，應用場景不斷拓寬。

根據艾瑞咨詢數據顯示，2020年中國家用智能視覺產品市場規模為331億元，自2016年以來的年復合增長率高達53.5%，預計市場規模將在2025年達到858億元，2020~2025年間的年復合增長率為21%。作為家用智能視覺的核心產品，2020年全球家用攝像機出貨量為8,889萬臺，未來五年全球市場的年復合增長率為19.3%，預計在2025年出貨量將突破2億臺。

物聯網攝像機除家用外，逐步移植應用于小微實體門店，例如便利店、小型超市和餐飲小店等。運用人形識別、動作檢測與跟蹤技術，對小微實體門店人員出入進行監控，在商品防丟、財產防盜，門店糾紛等意外事件的證據追溯和店員的遠程監督管理等方面起積極作用。根據Omdia數據顯示，2020年度全球網絡攝像機（不包含車載和家用）出貨量為11,704萬臺，預計2025年出貨量將達到18,675萬臺。

物聯網攝像機憑借性能優異、綜合性價比高的特點，在家用領域市場規模呈現爆發式增長的態勢，并與其他家用AIoT產品交互融合，滿足消費者不同的便利需求。此外，物聯網攝像機已經應用于小微實體門店中，隨著性能進一步提升，將逐步擴展到社區、小型工廠、智慧零售等安防領域以及更廣闊的應用場景，發展前景廣闊。

物聯網攝像機芯片

攝像機鏡頭捕捉的實景畫面經傳感器采集為圖像數據，傳輸至物聯網攝像機芯片進行處理：

（1）圖像數據先由SoC芯片中的ISP進行處理，通過3A算法、CFA插值、2/3D去噪、寬動態等一系列算法對圖像噪聲、亮度、色度等方面進行優化，使圖像得以復原和增強；

（2）然后SoC芯片中的NPU會對復原和增強的圖像進行人形、人臉智能分析；

（3）最后SoC芯片中的音視頻編碼器對處理后的音視頻數據進行壓縮，壓縮后的音視頻碼流以及智能分析結果通過無線通信傳輸至云平臺，與手機等智能終端互動，實現實時觀看；或者在云端存儲，用戶可以隨時解碼觀看。

物聯網攝像機經歷了100萬像素（高清，720P）、200萬像素（全高清，1080P）的發展歷程，目前，300-400萬像素的物聯網攝像機已經成為行業主流產品。隨著5G和Wi-Fi6技術的普及，無線通信傳輸速度將大幅提升，數據延時將降低，推動視頻清晰度向超高清發展（4K、8K）發展，進一步改善家用攝像機的清晰度和用戶體驗。物聯網攝像機也可以與更多智能家居產品進行融合，產生更多的市場需求。另一方面，隨著物聯網攝像機向超高清發展，將改變原有傳統安防攝像機的數據傳輸、存儲和計算模式。物聯網攝像機芯片可以內嵌在各種不同設備中，安防攝像機的產品樣式將多樣化，不僅以槍機、球機的樣式存在，提升物聯網攝像機芯片在安防攝像機的滲透率。因此，具有4K、8K超高清分辨率視頻編碼能力的物聯網攝像機SoC芯片將得到快速發展。

物聯網攝像機從最初的圖像采集功能逐步發展為能夠對采集圖像進行一些基礎的識別算法處理。近年來，隨著基于深度學習算法的智能處理能力開始融入物聯網攝像機，集成了人工智能分析能力的物聯網攝像機將是一個重要的發展趨勢。故具備圖像智能分析算法和語音智能識別的攝像機芯片是未來的發展方向。物聯網攝像機的智能化發展包括圖像智能化處理和智能化分析兩個方面：圖像智能化處理需要增強ISP的智能處理能力，在低照度、寬動態、抖動環境下均能保證圖像清晰。智能化分析要求芯片需要集成NPU，提高智能分析算力，從“看得見”、“看得清”升級為“看得懂”，從“聽得見”、“聽得清”升級為“聽得懂”，從視覺和聽覺兩方面提升芯片的智能化分析水平。

目前，市場上的主流物聯網攝像機主要記錄固定場景的二維圖像和接收固定方向的聲音，即便增加了旋轉功能或者采用魚眼鏡頭，也僅增加了視角寬廣度，記錄的圖像仍是二維的，接收的聲音方向仍是固定的。AR（AugmentedReality，增強現實）技術與VR（VirtualReality，虛擬現實）技術，簡稱為XR技術。具有XR技術的物聯網攝像機，能夠通過攝像頭陣列或者多攝像頭對周圍景象的采集，通過麥克風陣列對周邊聲音的采集，用戶可以在普通顯示器（例如智能手機、平板電腦或者個人電腦）和音箱上，從虛擬的角度和方向觀看與傾聽感興趣的內容，并進行實時交互。因此，物聯網攝像機芯片未來需要能夠支持多攝像頭接口，具備多路視頻處理、麥克風陣列與遠場拾音、圖像拼接、畸變矯正、深度檢測等技術能力。

（2）、物聯網應用處理器芯片

物聯網應用處理器產品

①樓宇對講

樓宇對講系統是指應用于住宅及商業建筑，具有呼叫、對講、可視等功能，并能夠控制開鎖的電子系統，能夠在多層或高層建筑中實現訪客、住戶和物業管理中心相互通話、并對小區或單元出入口通道進行控制等功能。樓宇對講系統應用的典型場景包括住宅小區、別墅、醫院、銀行、學校等區域。隨著城鎮化和智慧城市的建設，新建住房向高端精裝房以及舊樓改造將帶動樓宇對講行業發展，樓宇對講行業需求具有持續性，市場前景廣闊。

②智能門鎖智能門鎖是在傳統機械鎖的基礎上智能化改進后的產品，在安全性、識別性和管理性方面更加智能、安全、便捷。智能門鎖通常具備指紋開鎖、密碼開鎖、藍牙開鎖、物聯網等功能，解決了人們忘帶鑰匙、帶鑰匙麻煩、丟鑰匙等傳統機械鎖的核心痛點，經過數代產品的迭代，智能門鎖產品品類不斷拓寬，價格也更加多元化，產品消費環境漸趨成熟，已經廣泛應用于住宅小區、別墅、長租公寓以及商業店鋪中，且呈現高速發展趨勢，2021年中國智能門鎖市場規模達到1,695萬套，同比增長5.9%，但滲透率為仍低于韓國、日本以及歐美國家，隨著我國居民消費升級和用戶需求增長，市場前景廣闊。

物聯網應用芯片

隨著物聯網、人工智能和大數據技術的成熟，物聯網智能硬件的功能逐漸復雜化，以滿足人們日益豐富的需求，這就要求物聯網智能硬件主控SoC芯片向高集成度發展。以智能門鎖行業為例，開鎖方式逐漸豐富，除了刷卡、指紋方式開鎖外，還增加了藍牙、密碼、人臉識別等方式。因此，芯片廠商需要提升芯片的集成度，在降低下游產品綜合成本的同時，減少下游客戶的產品開發時間。

與傳統消費電子類產品相比，物聯網工業級的芯片產品的使用壽命更長，使用溫度范圍更廣、使用環境更加復雜，還需要具備防靜電和抗電磁干擾能力，這要求物聯網芯片在可靠性和抗干擾能力上進一步提升。

降低芯片的功耗一直是物聯網應用處理器芯片的發展趨勢。采用更加先進的工藝制程可以減少芯片的功耗，但隨著工藝制程的演進，漏電流問題日益突出，需要從芯片設計端采用低功耗的設計技術。在芯片設計層面，可以采用多閾值設計、多電壓設計、動態頻率電壓縮放（DVFS）、時鐘門控、可感知功耗的內存以及功率門控等方式降低芯片功耗。隨著“雙碳目標”在全社會的普及和實施，低功耗設計將成為芯片行業愈發重要的發展趨勢。

芯片設計的三個核心指標

芯片的設計主要需要考慮三個核心指標“PPA”，從而實現產品的最優化設計。“PPA”分別指功耗（PowerConsumption）、性能（Performance）和面積（Area，或稱晶粒面積，DieSize）。更低的功耗、更強的性能和更小的晶粒面積是芯片研發追求的目標，但同時追求三個指標難度較大，因為芯片性能的提升通常會帶來面積和功耗的增加。因此，每款芯片的研發過程實際是追求上述三個核心指標的平衡點。

芯片的功耗主要包括兩種形式：動態功耗和漏電功耗。動態功耗是由晶體管狀態切換造成；漏電功耗由晶體管尺寸縮小后的量子效應產生。在“碳達峰”和“碳中和”的大背景下，減少芯片的動態/漏電功耗已經成為芯片行業的共識。除了積極探索芯片的新材料外，在芯片設計階段，研制工藝制程更加先進的芯片、開發低功耗的芯片設計與驗證流程、合理的芯片架構、自研電源管理IP均有助于降低芯片功耗。

芯片的性能是指芯片完成特定任務的能力，不同芯片的性能衡量指標不同。例如CPU通常用MIPS（每秒處理百萬機器語言指令數）、工作頻率、Cache容量、指令位數、線程等指標衡量；NPU通常用OPS（每秒執行運算的次數）、硬件利用率兩個指標來衡量。在芯片設計階段，提高芯片的性能除了芯片體系架構、算力算法創新外，還需要高端的EDA軟件及相關設備的支持。

單片晶圓的面積是固定的，目前主流的晶圓面積為8寸和12寸。若單顆晶粒面積越小，單片晶圓產出的芯片也就越多。因此，在實現相同功能與性能的情況下，晶粒面積越小，成本優勢更加明顯。在當前制造工藝條件下，可以通過芯片體系架構創新、芯片設計優化和布局布線版圖工藝制程來減少芯片的晶粒面積。

SoC芯片設計的特點

SoC芯片作為系統級芯片，具有兩個顯著特點：一方面是SoC芯片的晶體管規模龐大，一顆芯片的晶體管數量為百萬級至百億級不等；另一方面，SoC可以運行處理多任務的復雜系統，即SoC芯片需要軟硬件協同設計開發。

SoC芯片龐大的硬件規模導致其設計時通常采用IP復用的方式進行設計，IP是指SoC芯片中的功能模塊，具有通用性、可重復性和可移植性等特點。在SoC芯片研發過程中，研發人員可以調用IP，減少重復勞動，縮短研發周期，降低開發風險。此外，SoC芯片設計企業需要搭建軟件部門，針對SoC芯片配套的軟件系統進行開發。

SoC芯片設計難度高、體系架構復雜，涉及SoC芯片總體架構，中央處理器、音視頻編解碼、ISP等各種關鍵IP以及無線連接技術等多個領域的技術。對SoC芯片設計企業的研發人員素質要求較高，需要具備一支掌握信號處理、半導體物理、工藝設計、電路設計、計算機科學、電子信息等多個專業領域知識的研發團隊，設計時需要綜合考慮多個性能指標，綜合性強、設計難度大。

SoC芯片下游應用領域廣闊，細分市場較多，呈現多樣化特征。下游應用產品更新迭代速度較快，故芯片設計企業需要持續投入資源對芯片進行深化和優化，在原有基礎上不斷更新升級。此外，AIoT技術的成熟對芯片的智能算力、功耗和集成度提出了更高的要求，將進一步增加SoC芯片設計的復雜程度。

物聯網攝像機芯片行業主要企業

（1）德州儀器（TXN.O）

德州儀器成立于1930年，總部位于美國德克薩斯州，是世界上最大的模擬電路技術部件制造商，是全球領先的半導體跨國公司。除半導體業務外，德州儀器主要從事創新型數字信號處理與模擬電路方面的研究、制造和銷售，還提供包括教育產品和數字光源處理解決方案。德州儀器在美國納斯達克證券交易所上市。根據其披露的定期報告，2022財年，德州儀器實現營業收入200.28億美元，凈利潤87.49億美元。

（2）恩智浦（NXPI.O）

恩智浦創立于2006年，總部位于荷蘭埃因霍溫，是全球前十大非存儲類半導體公司，以及全球最大的汽車半導體供應商。恩智浦主要從事安全互聯汽車、移動設備、工業互聯網、智慧城市、智慧家居、通信基礎設施等領域解決方案的研發。2010年，恩智浦于美國納斯達克上市。2022財年，恩智浦實現營業收入132.05億美元，凈利潤28.33億美元。

（3）安霸股份（AMBA.O）

安霸股份成立于2004年，總部位于美國加州，是一家低功耗、超高畫質影音壓縮與影像處理半導體的解決方案龍頭供應商，是高清視頻及高清監控攝像機業界的技術領導者。安霸股份在美國納斯達克證券交易所上市。根據其披露的定期報告，2022財年，安霸股份實現營業收入3.32億美元，凈利潤-0.26億美元。

（4）深圳市海思半導體有限公司

深圳市海思半導體有限公司成立于2004年，總部位于廣東省深圳市。致力于為智慧城市、智慧家庭、智慧出行等多場景智能終端打造性能領先、安全可靠的半導體基石，服務智慧視覺、智慧IoT、智慧媒體、智慧出行、顯示交互、手機終端、數據中心及光收發器等多個領域。

（5）星宸科技股份有限公司

星宸科技股份有限公司成立于2017年，總部位于福建省廈門市。其主營業務為圖像信號處理（ISP），音視頻編解碼的研發設計和銷售，下游應用領域包括高清行車記錄儀細分市場、數字網絡攝像機和網絡錄像機等。2022年度，星宸科技股份有限公司實現營業收入23.68億元，凈利潤5.64億元。

（6）富瀚微（300613.SZ）

富瀚微成立于2004年，總部位于上海市，專注于以視頻為核心的專業安防、智能硬件、汽車電子領域芯片的設計開發，為客戶提供高性能視頻編解碼SoC芯片、圖像信號處理器ISP芯片及完整的產品解決方案，以及提供技術開發、IC設計等專業技術服務。富瀚微在深圳證券交易所上市。根據其披露的定期報告，2022年度，富瀚微實現營業收入21.11億元，凈利潤3.78億元。

（7）北京君正（300223.SZ）

北京君正成立于2005年，總部位于北京市，主營業務為微處理器芯片和智能視頻芯片的研發設計和銷售，微處理器產品線主要應用于生物識別、二維碼識別、商業設備、智能家居、智能穿戴、教育電子及其他物聯網相關領域，智能視頻產品線主要應用于安防監控、智能門鈴、人臉識別設備等領域。北京君正在深圳證券交易所上市。根據其披露的定期報告，2022年度，北京君正實現營業收入54.12億元，凈利潤7.79億元。

（8）國科微（300672.SZ）

國科微成立于2008年，總部位于湖南省長沙市，主營業務產品包括高端固態存儲主控芯片及相關產品、H.264/H.265高清安防芯片、直播衛星高清解碼芯片、智能4K解碼芯片、北斗導航定位芯片等一系列擁有核心自主知識產權的芯片等。主要應用于固態硬盤產品相關拓展領域、高清IPCamera產品、衛星智能機頂盒、有線智能機頂盒、IPTV、OTT機頂盒以及車載定位與導航、可穿戴設備等對導航/定位有需求的領域。國科微在深圳證券交易所上市，根據其披露的定期報告，2022年度，國科微實現營業收入36.05億元，凈利潤1.53億元。

2、物聯網應用處理器芯片主要企業

（1）德州儀器（TXN.O）

（2）意法半導體（STM.N）

意法半導體成立于1987年，由意大利SGS微電子公司和法國Thomson半導體公司合并而成。意法半導體總部位于瑞士，是世界最大的半導體公司之一。意法半導體主要從事半導體專用產品和標準產品的設計制造，提供多媒體應用一體化和電源解決方案。意法半導體分別于紐約證券交易所、泛歐證券交易所和意大利米蘭交易所上市。2022財年，意法半導體實現營業收入161.28億美元，凈利潤39.66億美元。

（3）英飛凌（IFXGn）

英飛凌成立于1999年，總部位于德國慕尼黑，是全球領先的半導體公司之一。英飛凌主要為汽車和工業功率器件、芯片卡和安全應用提供半導體和系統解決方案。英飛凌在德國法蘭克福證券交易所和美國柜臺交易市場上市。2022財年，英飛凌實現營業收入142.18億歐元，凈利潤21.79億歐元。

（4）聯陽（3014.TW）

聯陽成立于1996年，總部位于中國臺灣新竹，主營業務為PC控制芯片、筆記本電腦內嵌式控制芯片、高速影音相關芯片和應用處理器系統芯片等。根據其披露的定期報告，2022年度，聯陽實現營業收入新臺幣52.12億元，凈利潤新臺幣12.18億元。

（5）全志科技（300458.SZ）

全志科技成立于2007年，總部位于廣東省珠海市，主營業務為智能應用處理器SoC、高性能模擬器件和無線互聯芯片的研發與設計。主要產品為智能應用處理器SoC、高性能模擬器件和無線互聯芯片。公司產品廣泛適用于智能硬件、平板電腦、智能家電、車聯網、機器人、虛擬現實、網絡機頂盒以及電源模擬器件、無線通信模組、智能物聯網等多個產品領域。全志科技在深圳證券交易所上市，根據其披露的定期報告，2022年度，全志科技實現營業收入15.14億元，凈利潤2.11億元。

編輯：黃飛

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