為掃地機器人造救「芯」丸

2021-06-03 10:43:35

作者 | 王金旺

出品 | 雷鋒網產業組

2020年底，行業中曾出現「深圳某掃地機器人公司董事長蹲守上游供應鏈廠商打地鋪搶貨」的訊息備受行業熱議。

今年5月，在科沃斯2020年度股東大會上，董事長錢東奇在回答中小股東關於市場高增長的問題時也表示：「缺芯的問題可能未來一到兩年都會存在。」

缺芯儼然成了電子行業的集體焦慮，掃地機器人行業也不例外。

然而，這場缺芯潮還要從汽車行業說起。

失衡的晶片供應鏈

2020年初，一場新冠疫情席捲全球，隨之而來的是各行業開始下調產能預期，其中，尤以汽車電子行業顯著。

2020年4月8日，世貿組織（WTO）稱，由於新冠病毒肺炎疫情大流行破壞了世界各地的正常經濟活動和生活，預計2020年全球貿易將下降13%至32%，尤其汽車電子這樣具有複雜價值鏈的行業的貿易或將急劇下降。

事實也確實如此，例如，多數汽車企業在中國及北美的工廠到5月才逐漸恢復生產，而汽車業務佔比超過40%的英飛凌2020年汽車（ATV）部門一季度營收同比下降了3.31%。

英飛凌官方當時對此表示，一季度汽車業務衰退的主要原因是受疫情影響，全球汽車市場銷量大幅下滑，造成了公司訂單量的下降和庫存的減少。

在這樣的市場環境下，汽車電子行業開始下調預期，與此同時，手機市場中華為的市場份額的下降讓其他廠商紛紛開始緊急備貨、準備瓜分華為讓出的市場份額，這讓半導體行業中不少晶圓產線從汽車電子轉向生產消費電子晶片。

超出所有人預料的是，2020年下半年，中國經濟的迅速恢復帶動了整個汽車電子行業的反彈，汽車電子的強勁需求及在供應鏈上的話語權，讓晶圓廠商重新將資源向汽車晶片供應上傾斜。

在疫情和供應鏈震盪雙重壓力下，缺芯現象開始從汽車行業蔓延到消費電子行業，最終，形成了這樣一場蔓延至全球、全行業的缺芯潮。

歡創科技創始人周琨最早發現這場缺芯潮不同以往的週期性缺芯是在2020年9月，「當時我們從客戶那裡得知他們晶片出現短缺，開始我們以為是週期性的暫時波動，甚至我們的銷售人員分出部分精力通過我們的供應鏈去幫客戶找晶片，在這一過程的走訪和調研中，我們發現，這次缺芯與以往的不同。」

半導體行業是一個週期性行業，當市場出現缺貨情況，往往意味著晶圓廠或封裝廠的產能已經不足。然而，半導體的投資週期又很長，建設一個晶圓廠或封裝廠的時間往往要1-2年，在這一時期就會由於渠道廠商囤貨及市場炒作等現象出現週期性晶片缺貨。

彼時，晶圓廠出貨週期已經從8周延長到16周，甚至更長時間。對於以為掃地機器人提供鐳射雷達為主業的歡創科技而言，周琨根據行業發展情況已經早早做出判斷：2021年，掃地機器人行業切換鐳射雷達的高峰期將會到來。為此，歡創科技也已經做出了增加產能的準備。

緊急備貨，已經是箭在弦上。

不過，關於備貨多少，周琨也不無顧慮，「如果判斷失誤，加急備貨帶來的成本壓力很可能會將我們拖入深淵。」

最終，在對行業趨勢幾經分析後，頂著巨大壓力的周琨為歡創科技買下了數百張晶圓（相當於數百萬顆晶片的原材料）。

這為歡創科技隨後單月能夠保證數十萬的鐳射雷達出貨量奠定了基礎。

掃地機器人的意識甦醒與缺芯困境

掃地機器人在這場缺芯潮中具體缺的是哪些晶片呢？

周琨告訴雷鋒網，由於受到手機廠商囤貨的波及，包括掃地機器人的主控晶片、鐳射雷達的主控晶片、底盤控制晶片、Wi-Fi晶片、電源管理晶片等晶片都存在不同程度的缺貨現象。

而值得關注的是，這一年也將是主流掃地機器人批量應用鐳射雷達的鼎盛之年。

2018年，鐳射雷達導航的掃地機器人爆發，帶動了掃地機器人市場銷量的野蠻增長，如果將時間線拉長來看，鐳射雷達在掃地機器人上的應用，2018年僅僅是個開端。

在隨後兩年裡，3D結構光、d-ToF等各類鐳射雷達開始逐漸被應用到掃地機器人上，並在多感測器融合的主流趨勢下，大有成為掃地機器人標配的跡象。

周琨告訴雷鋒網，2020年行業中基本形成了一個基本共識——要做好掃地機器人，鐳射雷達將是一個必要的基礎感測器。

據市場統計資料顯示，2019年，中國掃地機器人出貨量達544萬臺；這一資料經過2020年一波疫情衝擊後，市場預期資料仍是衝到了882萬臺。

市場趨勢一片大好，然而，這波同樣波及到鐳射雷達領域的缺芯潮，讓掃地機器人廠商陷入增長焦慮。

掃地機器人的終極導航方案是什麼？

如果深究鐳射雷達導航方案在掃地機器人上的應用，其實要更早。

現在說起掃地機器人，大家想到的就是科沃斯、石頭，鮮為人知的是，現在國內大部分掃地機器人的鐳射雷達方案究其根源還要溯源到一家名為Neato的掃地機器人廠商。

Neato是一家誕生於美國斯坦福大學，成長於矽谷，自2005年成立後，先是在2008年拿到鐳射導航的專利，後又於2010年推出全球首款搭載鐳射導航方案的掃地機器人，彼時，掃地機器人鐳射導航方案開始盛行，不少掃地機器人廠商開始借鑑Neato採用的「線陣鐳射感測器+DSP晶片」鐳射導航方案。

「線陣鐳射感測器+DSP晶片」方案的優點在於需要的演算法簡單，容易製成產品。但這一方案不無缺點，幾個明顯的缺點就是垂直視野低導致的可靠性問題以及工業級線性鐳射感測器帶來的成本壓力。

2017年，歡創科技進入掃地機器人賽道，在進入這一賽道之前，周琨一直在思考一個問題：經年之後，掃地機器人鐳射雷達的終極方案是什麼？

周琨當時得出的結論是：市場的選擇終將會是成本優先。

為此，在進入掃地機器人領域時，周琨和他的團隊在轉向研究可靠性更高的面陣鐳射感測器時，必須考慮另一個問題——成本問題。

面陣鐳射感測器在消費電子領域應用普遍，成本原本要比線性鐳射感測器低，但要研究面陣鐳射感測器，就必須要克服演算法複雜、運算量大對高晶片效能需求的問題，如果依然採用DSP晶片、甚至是效能更高的FPGA晶片，最終鐳射導航方案成本反而會比「線陣鐳射感測器+DSP晶片」方案成本更高。

當時，擺在周琨面前的只剩下一條路可以走：自研掃地機器人ASIC專用晶片。

做一顆自己的晶片

2017年9月，歡創科技內部立項掃地機器人鐳射雷達項目僅僅三個月後，就立項了ASIC掃地機器人專用晶片項目。

當時確實下了很大的決心，因為做晶片一次流片就要幾百萬，當時幾乎將公司所有的錢都投了進去，一旦流片失敗或技術方向判斷失誤，將會是沉重打擊。

周琨告訴雷鋒網，那段時間也是他創業以來壓力最大的時期，甚至會因此整夜失眠。

周琨擔心的事情並沒有發生，Camsense C1流片成功並順利量產，而周琨和他的團隊當時針對掃地機器人領域做的諸如幀率、解析度、精度等定製化設計，在隨後幾年也被驗證了價值。

例如，掃地機器人用的鐳射雷達幀率越高意味著晶片成本越高，如果幀率設定太低，幾年後發現難以滿足掃地機器人的需求，晶片就會被迫淘汰；如果幀率設定設定太高，幾年後發現掃地機器人本不需要這麼高的幀率，就會導致成本的浪費，甚至難有廠商願意為這麼高成本的晶片買單。

2017年，掃地機器人應用的鐳射雷達的主流幀率在1800FPS，歡創科技當時將Camsense C1的幀率定在了3000FPS，截止目前為止，這顆晶片在效能上仍能滿足市場需求，而歡創科技第二代晶片Camsense C2也將在今年下半年量產。

藉助「面陣鐳射感測器+ASIC晶片」，歡創科技走出了一條不一樣的路。