国产物联网芯片重磅新品发布!奉加微解读:Zigbee+BLE 1+1如何大于2 ? 四大方向是未来技术趋势

2021-10-25 12:38:00 来源:EETOP
2021年10月22日,奉加微电子(上海)有限公司(下文简称“奉加微”)在上海市浦东新区泰隆银行大厦召开2021秋季发布会暨智能家居论坛。会上,奉加微发布了基于Zigbee 3.0技术的PHY6226、PHY6227,以及基于Bluetooth LE 5.2技术的PHY6218等多款重磅产品。

奉加微紧跟BLE+Zigbee协议栈的演进,晒出了一系列的成绩单:

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  • 2018年,奉加微获得国内首个BLE 5.0 BQB认证,支持2Mbps和Long Range;
  • 2018年末,奉加微获得SIG-Mesh BQB认证;
  • 2021年初,奉加微获得BLE 5.2 BQB认证,支持AoA/AoD、扩展广播、扩展扫描、周期广播、周期扫描等全新BLE协议栈功能;
  • 2021年7月,奉加微取得CSA Zigbee Complaint Platform认证,成为大陆第二家获得CSA Zigbee兼容平台认证的公司。

奉加微CTO张钢表示:“奉加微具有BLE+Zigbee全栈的自主研发能力,从射频,基带算法,通信协议栈都有10多年的经验积累,得到多家业界大厂的认可,小米,涂鸦,阿里平台都有深入合作。可以配合他们进行定制化的需求开发。”奉加微在BLE和Zigbee两大技术领域所获得的认证,使得其产品在进入市场之前就能获得批准,进而快速推广普及,有效确保用户体验到期望的即插即用互操作性。

张钢博士,奉加微电子CTO

 

Zigbee+BLE共存,打造1+1>2

智能家居是万物联网中的重要应用场景之一。经过这么多年的发展沉淀,逐渐在向全屋智能家居概念演进。通过无线方式解决数据在网络之间的传输质量问题,是全屋智能场景化成功的关键。从电脑到手机,从B端到C端,网络协议是支撑设备之间通信的核心和关键。智能设备之间的通信,需要有更便捷、低功耗、高效率和长距离的协议支持。

行业内的无线通讯协议很多,每一种协议都有其适用的范围,优缺点鲜明,且技术创新的路径也大不相同。奉加微看好Zigbee+BLE共存模式的发展。

Zigbee是一种低速短距离低功耗传输的无线网上协议,具体是指IEEE802.15.4协议的代名词。作为一个低速、低功耗、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度和安全的无线网络通讯协议,Zigbee的优势是稳定的多点mesh组网,因而具备较大的传输优势,在智能家居中具有非常广阔的应用前景。不过它的缺点也是很明显。由于信号之间的传输容易受到第三方的干扰,不利于设备之间的通信速率,缺乏移动性,通讯速率较低,也不能直接和诸如手机、平板之类的移动端通信,极大的降低了用户的体验感。

杨中奇,奉加微电子软件部VP

蓝牙提供的高速OTA和高速配网功能正好可以弥补Zigbee这些问题。蓝牙是一种无线数据和语音通信开放的全球规范,可以实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换。此外,蓝牙技术在传输距离、功耗、成本、效率、安全性和应用开发等方面有着不错的优势。如果能够提供一个支持单芯片多模协议栈的芯片,那就可以在不增加额外成本的情况下达到1+1>2的效果。

Single Chip Zigbee+BLE共存的模式有两种:

  • 一种是双固件,一份固件是BLE协议栈,另一份固件是Zigbee协议栈,通过bootloader在不同的使用场景实现不同协议固件的切换,这种模式的实现相对简单,但应用实时性很差,应用场景受限。
  • 另一种模式是动态切换,用同一份固件同时实现BLE+Zigbee,利用底层调度器将时隙动态地切割成BLE或Zigbee。这种模式需要对底层调度算法有比较深入的理解和丰富的实操经验,基于奉加的全栈研发实力,我们有能力进行多模协议栈的开发。

据介绍,奉加微专注于低功耗无线通信芯片,以蓝牙为切入口,以客户为中心,正不断开拓自己的产品线。目前,奉加微低功耗蓝牙数传芯片支持蓝牙5.1和蓝牙MESH标准,具有国际一流的射频性能和功耗,出货量已达到数千万颗;蓝牙音频芯片同时支持蓝牙5.2的BLE over Audio和传统蓝牙音频标准,是新一代的TWS耳机芯片

射频性能和功耗的平衡点

由于无线技术的不断迭代更新,智能家居网络中的射频复杂性也在不断提高。物联网5G 技术进一步增加了复杂性,从而加剧了智能家居设备设计工程师面临的挑战。由于网络上运行的标准越来越多,减少干扰势在必行。此外,智能家居物联设备必须支持许多射频路径,有时候需要更大的带宽,并保持低功耗。射频性能和射频功耗是相矛盾的,奉加微电子基于自身先进的射频收发机架构和射频领域多年的研发经验,找到了两者之间的平衡点。

结合优异的射频前端,奉加微的BLE、Zigbee系列产品实现了业界一流的接收灵敏度。据介绍,接收机采用了先进的相干调解方式,在兼顾功耗水平的情况下,提高了3dB接收灵敏度。其中BLE 1Mbps灵敏度达到-99dBm,目前行业平均水准是-93dBm,国际顶尖公司Nordic的最新一代产品是-98dBm。射频收发峰值功耗<4.5mA,休眠功耗最低可以实现<1uA,和众多国际大厂处于同一水准线。这些技术优势使得奉加微的产品在电池供电的IoT领域具备强大的竞争力。

四大方向:前景广阔

对于未来技术及市场趋势,奉加微非常看好UWB室内定位技术。室内定位一直是业界在大力推动的一个技术发展方向,基于室内定位,能够开拓很多应用领域,包括室内路线规划甚至是导航等等。奉加微UWB定位通信芯片,可支持802.15.4脉冲UWB标准,能够实现厘米级的精确定位。UWB是一种高速、低成本和低功耗新兴无线通信技术,相信在未来物联网时代能够获得更大的市场机遇。

此外,随着5G、数字经济、人工智能进程加速,芯片下游需求多点开花。在5G的加持下,众多领域都将迎来不可估量的市场增长空间。奉加微非常看好以下四个方向的发展前景,并正积极做好技术储备。

  • Matter:多协议平台兼容

Matter协议致力于解决智能家居市场通信标准碎片化问题,它基于IPv6-bearing网络的应用层协议,支持丰富的外设和灵活的存储搭配,复杂和极简设备通用。它是轻量级通信协议,超低功耗设备同样适用。可以真正做到设备间的无缝衔接,将万物互联的用户体验带到新高度。根据连接标准联盟(CSA)最新公告显示,Matter智能家居标准将于2022年发布。奉加微电子非常看好Matter这一新标准,现在,也已经有越来越多的企业陆续支持这一新标准,并逐步建立全球智能家居领域互联互通基础上的全屋智能生态。

  • 超低功耗BLE:1mA级峰值电流使能无源IoT

今年下半年以来,节能限电的影响极其深远。当前,物联网技术正面临着节能高效方面的挑战。如,很多设备受环境、成本等因素的影响,只能采用电池供电,而传统射频集成电路的耗电量不低,每年都需要更换电池,造成较高的维护成本。因此,为了进一步普遍物联网,业界亟需超低功耗射频电路。在未来物联网中,网络节点可以是无源的,可以通过能量收集+智能射频唤醒,实现无源IoT全场景应用。无源物联网芯片也是奉加微电子未来技术储备之一。它基于先进工艺的全新超低功耗设计,打破电池对器件体积的限制,实现1mA级峰值电流。每年节省上百亿颗电池,零电池污染环保型智能物联。

  • 算力提升:多样化的感知和计算能力

智能时代的到来,随着数字化业务、物联网人工智能场景在千行百业中的加速落地,算力正变得无处不在。算力已成为全球战略竞争新焦点,是国民经济发展的重要引擎。算力提升,需要更强大的浮点CPU,以满足复杂高级算法的计算需求;需要独立的专用GPU,以支持高清显示和图形渲染;需要低功耗高效NPU,以实现语音识别等本地AI功能;需要高性能DSP,以消除噪声实现高保真Audio。此外,还要求集成Sensor Hub传感器中心,以支持生物信息和环境监测,支持基于电磁和光电的纵深感知和距离测量

  • 方案SiP集成:突破摩尔定律限制

当前,半导体工艺制程主要有两大技术方向,即摩尔定律和超越摩尔定律。其中,系统级封装(SIP)技术是将多种功能芯片集成在一个封装内,从而实现一个基本完整的功能/系统,是超越摩尔定律的重要路径。奉加微电子认为,突破摩尔定律限制,SiP集成是出路。该方案可大幅缩减封装体积,使能超小型设备的智能化;同时它集成光电等传感器件,可以有效提高电性能和可靠性,并降低方案成本,推动智能设备的普及和大规模商用。从效率上来看,封装效率翻倍,还支持客户深度定制化方案设计,产品上市周期可大幅缩短。

后记

在此次2021秋季发布会暨智能家居论坛上,除奉加微发表了主题演讲之外,还有来自阿里平头哥、涂鸦智能、SITRI上海工研院、北京华与智联和杭州地芯科技的企业专家分别做了精彩的主题报告。

技术、市场、资本是企业持续发展的三大关键要素。奉加微专注于开发通信SOC芯片和高性能模拟混合信号芯片,目前已有多款物联网芯片实现大规模量产。优秀的企业向来不缺资本的关注。泰隆银行科技企业发展部致力于为科技型中小企业提供一站式投融资解决方案,与奉加微的合作始于企业第一次流片,直至现在数款芯片同时发布,泰隆银行对奉加微的成长一直保持密切关注及鼎力支持,这也侧面印证了奉加微在金融市场获得的青睐与认可。

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