TechInsights最近探索並比較分析了一些市場上主要的藍牙和蜂巢式物聯網(cellular IoT)裝置,這些裝置預計將持續主導物聯網市場一段時間。

藍牙5.0 SoC將快速地被消費型物聯網裝置採用,例如智慧手錶、健康與健身產品等。兩種新興的蜂巢式物聯網標準——窄頻物聯網(NB-IoT)和增強型機器類通訊(eMTC),在行動營運商的推波助瀾下,也將廣泛用於智慧電表、自行車和其他新興應用中。

物聯網裝置中包含一些當今最先進的晶片。如同物聯網本身,底層技術也在快速地發展中。

根據TechInsight對於各種產業中數十種物聯網裝置的拆解與分析,很顯然地,藍牙將繼續作為SoC中所使用的主要技術之一。最新版本的藍牙5.0正快速地取代較早的版本。2016年發佈的藍牙5.0將傳輸範圍擴展了4倍,同時也倍增了傳輸速率,以及增加了SoC的資料傳輸量。

透過比較分析顯示,在許多產品中經常使用的SoC包括戴樂格半導體(Dialog Semiconductor)的DA14580、Nordic Semiconductor的nRF52832,以及意法半導體(STMicroelectronics)的BlueNRG。一般來說,這些物聯網SoC在單一晶片中都整合了包括CPU核心、電源管理晶片(PMIC)、記憶體,以及射頻(RF)收發器。

20180111_BT_NT31T1 表1:蜂巢式物聯網裝置中常見的三種藍牙SoC比較 (來源:TechInsights)

20180111_BT_NT31P1 圖1:Dialog DA14580藍牙SoC晶片圖

系統級封裝(System in Package;SiP)是用於許多物聯網裝置中的另一種解決方案。例如,聯發科技(Mediatek)的MT2523G藍牙SiP設計中包括藍牙SoC、PMIC、記憶體和GNSS接收器。在單一封裝總共整合了6顆晶片。這種在單晶片上的高度整合以及SiP,將繼續推動未來的藍牙物聯網SoC設計

20180111_BT_NT31P2 圖2:聯發科藍牙SiP內部

利用蜂巢式物聯網定位自行車

3GPP最近發佈的Release 13版本中包括兩種基於LTE的物聯網技術——NB-IoT和eMTC。包括AT&T、中國移動(China Mobile)、中國聯通(China Unicom)和Verizon等全球主要的行動營運商均推出了NB-IoT測試網路或制定相關發展計劃。NB-IoT預計將用於智慧城市、公共電表和工業等應用中。其他新興應用案例之一是2017年5月,高通(Qualcomm)宣佈與中國移動和Mobike聯手的計劃。該三方合作的測試計劃將採用高通MDM9206數據機,以辨識可用的自行車。

20180111_BT_NT31P3 圖3:高通MDM9206數據機晶片圖

針對Ofo日益壯大的自行車車隊,使用NB-IoT實現的智慧鎖是最顯眼的蜂巢式物聯網應用之一。採用NB-IoT免除了由於容量不足而經常讓消費者卡在等待中的困擾。中國電信指出,智慧鎖採用的低功耗NB-IoT晶片意味著電池壽命將可持續8年到10年,也就是說在Ofo自行車的標準生命週期內,永遠不需要更換電池。

中國電信在2017年5月推出NB-IoT網路,覆蓋面達到全國的95%,並於6月發佈NB-IoT服務的資費結構。部署於800MHz頻段的NB-IoT網路提供室內和室外覆蓋,一個基地台可在2.5平方公里的範圍內支援10萬個裝置。

Quectel蜂巢式物聯網模組

針對兩款Quectel NB-IoT模組——BG96和BC95的分析顯示,二者都採用了高度整合的SoC。BG96採用的是高通支援eMTC和NB-IoT的MDM9206數據機晶片,並與高通的WTR2965 RF收發器搭配使用。

20180111_BT_NT31P4 圖4:Quectel蜂巢式IoT模組BG96採用高通MDM9206數據機

BC95模組則基於英國物聯網公司Neul的數據機晶片——華為(Huawei)在2014年9月以2,500萬美元收購Neul之後,如今Neul已經是華為晶片部門海思(HiSilicon)旗下的一部份了。這款稱為Boudica 120的NB-IoT SoC整合了數據機、RF收發器、PMIC和記憶體,並支援3GPP Release 13版本。

20180111_BT_NT31P5 圖5:Quectel蜂巢式IoT模組BC95採用Neul Boudica 120數據機

20180111_BT_NT31T2 表2:Quectel模組中的高通和海思數據機晶片比較

20180111_BT_NT31P6 圖6:海思蜂巢式IoT數據機內部:Boudica 120 NB-IoT SoC的晶片佈局和封裝圖

此外,TechInsights並根據對於各種藍牙與蜂巢式物聯網SoC的拆解分析,發展出物聯網SoC藍圖(如圖7)。

20180111_BT_NT31P7 圖7:藍牙和蜂巢式IoT晶片發展藍圖

編譯:Susan Hong

(參考原文:Teardowns Explore Bluetooth, Cellular IoT,by Daniel Yang, TechInsights)