賣爆的掃地機器人為什麼也會有芯片緊缺？_風聞

如果説科幻短片裏想出逃的掃地機器人，總是在關鍵時刻逃脱不了愛清潔的本性，那麼幾年前掃地機器人的現狀，可能會是當你翹着椅子苦想如何解一道數學題時，用全速衝向椅子後腳，打破平衡進行“自殺式襲擊”。

**解放雙手，還是人工小智障、擺爛機器人？**這個新事物剛出現時的表現和我們想象中差太遠。

經常掃錯地方，把自己困在某個角落折騰到沒電，找不到回家的路。

不懂得避障，如果你家恰巧是地暖+掃地機器人+狗+狗屎的組合……

掃地機器人，狗以及狗屎，簡稱“發糞塗牆”

是我們不會用嗎，還是它確實是個智障？去年我國掃地機器人銷售規模約為110億元，同比大增17.02%，數據不會説謊，現實是擁有它的人越來越多。

隨着技術與應用的成熟，這幾年掃地機器人似乎不再那麼智障了，擁有一台能自動清潔抹布，按照地圖清掃的機器人是不二之選，它也成為過年回家孝敬父母的新寵。這一變化的中間發生了什麼？結合背後的芯片產業，2020年年底開始的缺芯潮，對變革中的掃地機器人帶來了哪些影響？閲讀本文，可以瞭解：

掃地機器人進化簡史

掃地機器人背後的芯片

掃地機器人缺芯現狀

01

掃地機器人進化簡史

掃地機器人的定義，低情商的説法會歸結它為一個會移動的會清掃的玩具車，高情商的説法，智能掃地機器人是人工智能、光電、機電、聲學、力學、材料學、流體動力等多領域技術高集成的行業。

早在2002年，第一代掃地機器人誕生。iRobot轉型家用清潔機器並進行首次嘗試推出Roomba掃地機器人，產品上市後的強烈市場需求開啓了掃地機器人的快速增長的篇章。

由於**第一代機器人是隨機式****，靠超聲波探測避障，**相當於一個隨機遙控的玩具車，隨意移動，在清掃上雜亂無章，沒有辦法實現全局清掃，經常碰到家中桌腳、牆角，被電線纏繞等問題接連出現，以為可以解放雙手，但更多扮演者“人工智障”和“擺爛”的角色。

分析掃地機器人，有四個比較科學的維度：清潔能力、續航能力、導航能力、避障能力。其中，導航能力和清潔能力為現階段掃地機器人產品的基本功能，導航能力更是標配了。

事實上，你在第一代甚至是不少第二代產品中能發現，它們的導航能力都不值一提。

來源：知乎網友黎若愚

**第二代，是靠陀螺儀和加速度計的規劃式，**這一代終於學會走路了，已經有了一定的路徑和方向，但還是磕磕絆絆，不免還會落入雞肋和人工智障。幾年前嚐鮮使用，碰上這樣的產品的幾率可能很高。

早期掃地機器人採用隨機清掃路徑，通過陀螺儀對物品進行定位，經常出現反覆清掃或大面積漏掃的情況，清掃效率較低，2010年起，隨着導航系統和路徑規劃等技術不斷創新，使用體驗逐漸提高。

伴隨着我國2010年激光導航的落地，2015年全局規劃技術的成熟，以2016年石頭科技推出的米家掃地機器人為標誌，首次將“LDS 激光雷達+ SLAM算法”應用到掃地機器人中，大幅優化了導航、避障等功能，用户體驗得到提升由此帶動銷售熱潮。

因此第三代產品迎來了巨大的轉變，**第三代的導航鍵圖式依靠SLAM算法，**導航系統已經從陀螺儀導航升級至激光導航（LDS SLAM）和視覺導航（vSLAM）兩派。SLAM（Simultaneous Localization and Mapping），即同步定位與地圖構建，這一步掃地機器人根據傳感器的信息，一邊計算自身位置，一邊構建環境地圖，熟悉每一塊原本未知的工作環境。

激光導航（LDS SLAM）通過 LDS 激光模塊繪製出房間輪廓，再由相應的導航算法規劃出合理的清掃路徑，在理論、技術和產品落地上都相對成熟；視覺導航（vSLAM）尚處於進一步研發和應用場景拓展、產品逐漸落地階段。

有了SLAM算法，掃地機器人彷彿有了帶“上帝視角”的真正的眼睛。價位上升到2000元以上的檔次，開始大規模進入普通家庭。

來到2020年左右，掃地機器人的地圖構建與路徑規劃能力得到了大幅提升，掃地機器人走入越來越多的家庭。中國掃地機器人銷售規模整體呈增長趨勢，2019年出現小幅下降後2020年恢復增長。2021年中國掃地機器人銷售規模約為110億元，同比增長17.02%。

數據來源：中怡康、中商產業研究院整理

隨着掃地機器人的核心技術趨向成熟，各大廠商也開始在產品形態和功能上改進，如增加雙吸塵蓋、自動洗拖布、洗拖一體、集塵盒可水洗功能，這些功能創新擊中了大家的需求痛點。掃地機的續航能力、吸力、噪音等性能也在改進，不斷優化用户體驗。比如在2019年底，雲鯨推出首款自清潔掃拖一體機器人J1，解決了抹布清理問題，又帶動了一波銷售熱潮。

從2021年中國掃地機器人線上銷售渠道市場份額看，科沃斯作為中國掃地機器人的龍頭企業，近年來競爭實力持續增強，其2021年線上銷售佔整體的38.66%，排名第一，之後是小米（佔比17.8%）、石頭（佔比11.01%）、雲鯨（佔比10.38%）、美的（佔比4.6%）。線下銷售的市場份額中，科沃斯更是獨佔鰲頭，市場份額超過80%，第二名為美的，僅佔10.39%。

數據來源：奧維雲網、中商產業研究院整理

掃地機器人經過三次導航技術的迭代，現階段激光導航技術發展較為成熟，激光模組也已實現國產化，後續提升空間不大。對於引領技術升級的科沃斯、雲鯨、石頭等，避障能力是目前是掃地機器人智能化的核心體現，是後續提升產品力的重要一環，也是當前主流大廠在追逐的硬核部分。

這對掃描技術和AI算法的精確度和響應速度要求較高，衍生出三種主流避障技術：**AI 結構光、dToF****和麪陣激光。**據瞭解，現階段科沃斯和石頭科技率先推出AI 算法避障產品，可識別多種障礙物，智能化程度較高，但仍有優化空間。

總之，目前掃地機器人最大的產品力提升點已經來到了新的階段：**避障能力>清潔能力>導航能力>續航能力。**而無論最後的技術演進路徑如何，對芯片的依賴程度會越來越高。

02

掃地機器人背後的芯片

掃地機器人的核心是它的“大腦”——導航系統，這是考驗機器人是智障還是智慧的重要指標。作為軟硬件一體的系統，其中硬件就包括傳感器、芯片以及構圖和路徑規劃算法。

如下圖，通過掃地機器人的激光雷達、攝像機、多種傳感器的“感知層”，再通過“大腦”實現導航系統的數據處理，建立地圖後就可以根據導航進行清潔工作。導航步驟為傳感器（硬件，收集數據）到 SLAM 算法（軟件，路徑規劃）到****MCU 芯片（硬件，運動控制）組成。

掃地機器人工作原理

奧維雲網數據顯示，2021年掃地機線上銷售額同比增28%，均價同比增加44%，達到2048元。**今年1月，掃地機均價為2859元，同比提升超過60%。**而4000-5000元的售價成為各頭部掃地機器人企業主打的新產品價位。問題來了，掃地機器人賣得越來越貴，各零部件佔比有多大呢？

掃地機器人的芯片成本佔據整個物料成本的大頭，方正證券2020年底的研報顯示，掃地機器人的零部件價值量為∶**激光頭=控制板>電池電芯>其它零配件>傳感器>齒輪箱>電機>水箱。**按照最大的零部件成本來算，一個掃地機器人硬件成本可能有人民幣900元，佔據3000元的售價約30％，4000元的售價約23％，這裏面還不包括軟件、營銷等成本。

其中的芯片（導航芯片、主芯片等）**及需要用到芯片的零部件，激光頭、控制板、傳感器則是成本的大頭。**國產智能家電背靠着實力逐漸成熟的國產“芯”，傳感器和MCU芯片等核心元器件已實現國產化，發展較為成熟。

對於主控的**MCU芯片，**各廠商都注重高性能低功耗。兆易創新GD32F103VxT6系列受到各掃地機器人廠商的青睞，三種省電模式實現喚醒延遲和功耗之間的最大限度優化。如雲米（掃拖機器人3C）採用兆易創新32位MCU GD32F103VCT6，雲米也有用航順32位主控MCU HK32F103VET6來做的掃地機器人系列。科沃斯（DG710）則和雲米一樣採用了兆易創新GD32F103VxT6系列。

此外，石頭科技（T6）選用了MCU大廠ST的STM32F1系列，在可接受的成本範圍內，該系列MCU在集成一流的外設和低功耗、低電壓運行等基礎上實現了高性能。

米家系列掃地機器人1C主板芯片信息，來源：微機分WekiHome

**處理器方面，**目前頭部廠商的選擇主要是全志科技或者瑞芯微。石頭科技的掃地機器人方案絕大部分採用全志科技的方案，同為掃地機器人芯片大户的瑞芯微，推出的“AI人工智能掃地機器人”芯片級解決方案也極具代表性。

關鍵零部件（激光模組除外）在2019年前後已基本實現國產化，並且可以外協組裝。**無線WIFI模塊，**如科沃斯（DG710）使用了基於樂鑫ESP8266EX設計開發的物聯網無線模組，尺寸小巧，易於集成。科沃斯（DG710）還使用了萬國AOS30V P-Channel AO4459功率器件、德州儀器的充電管理芯片等，確保高性能的同時實現了最佳的能耗比。

激光模組，品牌商考慮的核心因素是性價比，規模採購的成本更低，產品也就更具價格競爭力。很長一段時間，國內掃地機器人的激光雷達方案對標的是掃地機器人廠商Neato，採用工業級Sensor+DSP芯片的技術路線，成本難以控制，因此有廠家自研掃地機器人消費級面陣Sensor+自主研發的ASIC專用芯片，保證性能的同時把成本降下來了。

03

掃地機器人缺芯現狀

2020年年底，新冠疫情席捲全球，由汽車、手機產業蔓延而來的芯片短缺危機逐步爆發，晶圓廠出貨週期已經從8周延長到16周甚至更久。缺芯傳導至家電行業，當時網上爆出深圳某掃地機器人企業的董事長，在上游供應鏈工廠打地鋪，盯着進度時間隨時準備搶貨。

來源：網絡

此前由於受到手機廠商囤貨的波及，掃地機器人最開始缺的是主控芯片、激光雷達的主控芯片、底盤控制芯片、Wi-Fi芯片、電源管理芯片等芯片，它們都存在不同程度的缺貨現象，“家電行業成芯片短缺犧牲品”的唱衰不絕於耳。

供不應求，需求的暴增（包括疫情居家）也是另一個極端，不少為掃地機器人提供激光雷達的廠家早先預計過：2021年是掃地機器人行業切換激光雷達的高峯期。而整個原材料中相當重要的微控制芯片（MCU）最為緊缺，芯片價格暴漲，一度導致產品出貨困難。

石頭科技有關負責人曾對媒體透露，2021年上半年，市場芯片價格上漲近10倍。據悉，當時有廠商甚至無法負擔起暴漲的消費級8位MCU的成本。2021年5月，科沃斯董事長錢東奇表示，掃地機器人還有許多技術可以被創新，缺芯的問題未來一到兩年可能都會存在。

此後的2021年7-8月，隨着產能恢復，缺芯一定程度的緩解，消費類MCU國產替代增多，以ST為代表的消費類MCU價格逐步平穩下跌，市場需求逐漸冷靜。直到現在，以消費類、小家電領域為主的國產MCU更是遇冷，經銷商們降價搶佔市場份額，部分消費類MCU價格甚至成倍下跌。

如GD32F103VCT6（常態價約10元）從去年最高點的90元左右，目前已降至20元左右；HK32F103VET6去年9月90元的高位，目前降至30元左右。

長期看來，掃地機器人上游原材料價格的上漲仍在持續。但**今年上半年，消費電子尤其是手機需求不及預期，TDDI、MCU、存儲等芯片出現了砍單與降價，****似乎也預示着另一消費電子掃地機器人芯片短缺的緩解。**另一方面，掃地機器人處於家電市場的成長期，電動牙刷已經逐步進入我們的生活，未來每個家庭標配一隻“掃地僧”也大有可能，產品依然在變革與創新，對芯片數量與性能的需求也將會上升，因此短缺緩解的程度還有待觀察。

本文原發於：芯世相公眾號