蓝牙芯片市场，不能忽视的巨头

因为其便利和低功耗等特性，蓝牙芯片在过去几十年里的发展中进入了我们身边几乎每一个设备，也有很多芯片公司趁机崛起。当中，Silicon Labs（芯科科技）不一定是最广为人知，但肯定是最不能被忽视的一家蓝牙芯片巨头。尤其是在过去几年对包括低功耗蓝牙（Bluetooth LE，BLE）在内的蓝牙芯片加大投入以后，芯科科技在这方面更是突飞猛进。
 
芯科科技总裁兼首席执行官 Matt Johnson日前在出席摩根大通会议的时候就谈到，因为看到了独立蓝牙设备和在公司产品中集成低功耗蓝牙的机会，芯科科技过去几年加大了对低功耗蓝牙的投入，也让公司的蓝牙业务在今年实现80%的同比增长率，这是任何其他公司都没能做到的。
 
芯科科技工业与商业业务部产品线高级总监Mikko Savolainen在日前的一场沟通会中也告诉半导体行业观察：“在蓝牙标准和规范的发展过程中，芯科科技发挥了非常积极的作用，特别是在蓝牙Mesh方面，芯科科技是行业第一家发布蓝牙Mesh协议栈和解决方案的芯片厂家。”该公司是首批发布支持蓝牙6.0及以上规范的芯片厂商。


芯科科技工业与商业业务部产品线高级总监Mikko Savolainen
 
当然，除了产品和技术实力外，针对性的市场战略，也是芯科科技走到今天的关键。
 
蓝牙芯片，关注四大市场
 

芯科科技中国区总经理周巍
 
在与半导体行业观察等交流时，芯科科技中国区总经理周巍首先介绍说，和其他蓝牙芯片厂商相比，芯科科技拥有几大领先优势：
 
一方面，公司有领先的产品组合，为除了蜂窝外的几乎所有主流无线协议全部提供芯片，并提供一些相应的模组。针对国内市场，芯科科技也携手本土的模组合作伙伴，提供切合本土客户需求的芯片、模组，基于开放的态度，给用户提供参考设计、软件和支持。
 
另一方面，公司能提供高性能的射频，蓝牙芯片也支持最低从0 dBm到最高接近20 dBm的输出发射功率。结合低功耗蓝牙最新的远距离特性，芯科科技的蓝牙芯片的传输距离要比友商产品远很多，而且可以支持客户在不同的应用场景选择不同的方案，“我们的无线SoC产品也可以覆盖最高到125度的高温，而不是只到工业场景规范指定的85度。”周巍举例说。
 
再者，芯科科技的芯片拥有灵活的架构。据介绍，如果一个客户开始使用芯科科技BG21蓝牙SoC芯片开发了物联网产品，后续根据市场需求想要切换为Zigbee产品，则只需将硬件换成MG21即可，这就大大缩短了客户的开发进程，实现了平台型的产品管理模式。
 
最后，芯科科技的无线SoC还有很高的安全性，其最新的Secure Vault安全技术通过了PSA 3级认证，能够满足客户打造符合海内外客户需求的产品。而为了帮助客户安全地传输数据包，芯科科技还提供了一整套软件开发工具供客户使用。
 
基于这些领先积累，芯科科技推出了包括BG22、BG27、BG24、BG26、BG29以及用于能量采集的BG22/BG22E等系列产品，为不需要用电池、蓝牙Mesh和蓝牙照明以及蓝牙信道探测等应用提供支持。例如在消费性应用方面，公司针对智能家居和互联健康等领域设计了不同型号的SoC和模组；在工业与商业部门的智能城市、工业物联网、商业、零售等领域，芯科科技也有相应的产品覆盖其中。
 
周巍总结说，在蓝牙产品方面，芯科科技主要关注以下几个市场：
 
第一个是需要高可靠、高质量和高安全数据传输的市场，如医疗保健方面的健身追踪器、健康监测器等，公司也非常注重连续血糖监测仪（CGM）在中国市场的应用等，这些应用对安全性、功耗和实时数据都有很高的要求；
 
第二个是定位服务，芯科科技的软件在AoA/AoD方面非常有优势。现在，伴随着蓝牙6.0的发布，蓝牙具有了信道探测功能。在将信道探测与AoA/AoD结合后，测量距离和角度会更精准，这也是芯科科技当前非常注重的应用方向。
 
第三是用人工智能（AI）去赋能采用蓝牙和其他协议的联网设备，智能网联是一个比较大的话题，芯科科技是更加注重边缘侧的智能，而不是在大规模数据和云端人工智能。“我们的第二代无线开发平台芯片已经开始增加人工智能/机器学习（AI/ML）加速器并提供相应的开发支持，我们会在边缘侧做得更专业和更仔细。”周巍接着说。
 
最后是音频流，虽然芯科科技目前没有过多关注在音频流市场，但公司的第二代无线开发平台产品和第三代无线开发平台产品会逐渐增加这些功能。
 
在这些技术和产品的支持下，芯科科技正在各个市场发力，当中，信道检测（Channel Sounding）则是公司近期看好的新机会。
 
信道探测，大有可为
 
作为蓝牙 6.0 最显著的功能之一，信道探测支持面向连接的双向测距，通过支持设备间最多四条天线路径最大限度地减少多径效应，并确保距离测量免受中间人攻击。而与目前使用接收信号强度 (RSSI) 在低功耗蓝牙设备之间进行测距的方式相比，此功能标志着蓝牙技术的重大突破。
 
Mikko Savolainen也介绍说，蓝牙信道探测作为一种标准化的技术方案，是包含在蓝牙6.0规范之中，这也意味着这个技术在整个业界都可以互相通用——不同的厂商都可以采用这一规范，从而克服了之前无法互联互通的问题。信道探测还有一个优点，那就是在天线设计的比较小的同时，提供各种应用需要的精度。
 
正因为如此，芯科科技认为，蓝牙6.0能被应用于包括宠物和资产追踪器在内的定位应用。此外，包括智能锁、地理围栏、FindMy 和车辆无钥匙进入等对安全性至关重要近距离感知应用，也是蓝牙6.0发力的方向。
 
针对这个需求，芯科科技在该规范推出后不久即宣布其BG24蓝牙无线SoC支持蓝牙信道探测功能，也是业内第一批支持信道探测和蓝牙6.0及以上规范的厂家。

据介绍，凭借高性能2.4 GHz RF、低电流消耗、AI/ML 硬件加速器和Secure Vault 等关键特性，这款名为EFR32BG24 无线SoC 是使用低功耗蓝牙和蓝牙网状网络实现物联网无线连接的理想选择，适用于智能家居、照明和便携式医疗产品。物联网设备制造商可创建智能、稳健、节能的产品，避免远程和本地网络攻击。 当然，其内置的主频高达78 MHz的ARM Cortex -M33 、1.5 MB 的闪存和256kB 的RAM，可为要求苛刻的应用程序提供资源，同时为未来增长留出空间。
 

值得一提的是，该芯片还通过了AEC-Q100认证，能满足汽车应用的需求。
 
在谈到对蓝牙信道探测技术的展望时，Mikko Savolainen表示，芯科科技的目标是支持客户和伙伴去轻松地用蓝牙信道探测技术去创造无限可能的应用，公司未来蓝牙产品可支持信道探测。而为了更好地服务客户，除了提供芯片外，芯科科技还能提供在蓝牙信道探测开发过程中的资料和工具，以及公司基于其开发板打造的、有单天线和双天线在内的参考设计。
 
“基于多年经营蓝牙产品的成果和积累，我们还提供自研的蓝牙协议栈，这些协议栈经过了蓝牙技术联盟的认证以保证其与业界友商的产品能够互联互通。我们还和一些手机厂商做了兼容性测试。”Mikko Savolainen接着说。
 
此外，针对信道探测技术对算法有很高要求的特性，芯科科技投入巨大的资源并利用大量的原始I/Q数据进行训练，持续优化公司的算法和射频性能，为客户提供一个稳定可靠和高效易用的信道探测的算法库。当然，芯科科技也会持续自研和不断维护这些基于大量原始数据的算法库。而随着公司客户群体越来越多、收集的数据越多，芯科科技可以不断地优化它们，做到更低的成本、更低的功耗和更高的效率。
 
“芯科科技把这些算法库集成在向客户提供的一些开发套件中，使其能够利用我们可视的、简单易用的工具，帮助客户在一开始就能验证其设计。”Mikko Savolainen补充说。
 
医疗应用，另一个重要方向
 
在芯科科技最近布局的市场中，医疗应用是公司不得不提的另一个主要应用方向。
 

芯科科技高级产品营销经理Brian Blum
 
正如芯科科技高级产品营销经理Brian Blum所说，过去10年中，在多样化的技术创新的推动下，很多医疗和健康设备已经开始实现了个人化。原来不少在医院里的设备也开始进入家庭（如血压计、血糖仪和一些可穿戴设备、智能手表等）。展望未来10年，这类设备在会有大量的需求，而且在各种创新的推动下还会有更多新的健康和医疗应用涌现出来。
 
有见及此，芯科科技对这个领域非常关注，并正在与很多客户在多个医疗健康领域内推动创新。
 
在Brian Blum看来，围绕着这个市场的创新主要聚焦在几个方面：首先是为便携的、由电池供电的设备提供测量精确的能力和传感器接口；其次，医疗设备对安全性要求更高；再者，这些设备需要在电池续航时间和功耗方面创新，不能让用户频繁更换电池；此外，这些设备也有连接要求。
 
“芯科科技从一开始的设计目标就是把便携性、超小型化、低功耗等特性融入到我们的产品中，我们专门针对这个行业应用来研发我们的基础技术，以确保这些越来越小的医疗健康设备可以戴在身上和我们随身行动，支持长时间工作来持续采集一些非常重要的体征数据。”Brian Blum说。
 
针对该领域的应用，芯科科技也专门设计了多款多样化的蓝牙产品。当中主要包括了BG22、BG27、BG24和BG29等产品。其中，BG22是基础产品，它的闪存容量为512kB，RAM容量为32kB，成本也相对较低，主要是应用在一些需求比较简单的医疗设备上（如心率监测仪和血压计等）。
 
BG27则是芯科科技更高级的系列产品。与BG22相比，其最显著的一个区别是集成了DC-DC升压，能为糖尿病管理和连续血糖监测仪（CGM）等设备提供值得信赖的支持。此外，BG27还可以支持0.8伏到1.7伏工作电压，支持采用单电池供电的小型化医疗设备，避免了因为采用两节电池供电带来额外重量和体积。来到存储容量方面，BG27也有所增加，闪存容量达到768kB，RAM容量达到64kB。另外，如果设备的体积要求严苛，同时要24小时粘在胳膊上或腹部，则可以采用公司WLCSP封装的产品，其尺寸为2.3×2.6mm，能满足小型化设备的需求。
 
芯科科技表示，在这些领先配置的支持下，公司的BG27在CGM等应用中大获成功，赢到了包括中国客户在内的全球客户的广泛采用。
 
至于BG29，则是芯科科技针对医疗应用推出的一个新系列产品、在其上，芯科科技进一步优化了功耗，性能则更像是BG27和BG24的融合，提供了更多的存储空间并支持DC-DC升压，以支持更小的单节电池；和BG27一样，该系列方案其同样支持可以实现小体积的WLCSP封装。
 
 
据介绍，之所以能获得这么多客户认可，与芯科科技在这些芯片上集成了安全性、AI/ML硬件加速器等多项创新有着莫大的关系。如Brian Blum所说，为了让这些设备实现精确的测量，芯科科技在其SoC中还提供了完善的模拟和数字外设。如针对需要采集诸如血压数据等人体模拟数据的需求，芯科科技提供了业内最高精度的16 bit的模拟数字转换器（ADC）。
 
此外，芯科科技在SoC中也集成了电源管理技术来使设备实现极低功耗的运行。该公司还创新地用RC振荡器去替换掉外部的晶振。这样做不仅节省了成本，还减小了体积。芯科科技长期以来还在射频领域做了非常多的创新，能帮助客户提升整体射频性能并改善连接。
 
写在最后
 
自1996年成立以来，芯科科技已经走过了快三十年的旅程。从最初的直接存取装置 (DAA)开始，芯科科技一直坚持创新，并终于在今日成为了物联网领域的芯片、软件和解决方案的全球领先企业。公司也一直是蓝牙、Matter、Thread、Wi-Fi、 Zigbee 和 Z-Wave 等无线连接标准领域的前沿，是 Thread 和 Matter 标准的首批创始成员之一，这些标准正在改变智能家居领域的互操作性，这充分彰显了芯科科技在物联网领域的影响力。
 
在芯科科技看来，网络的价值会随着每一次新连接的建立而大幅提升，公司也将致力于通过安全、智能的无线解决方案，打造一个连接更加紧密的世界，立志成为嵌入式无线连接领域的领导者。