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IoT应用爆发前夕,蓝牙芯片供应商在关注什么?

http://www.ec.hc360.com2020年03月24日11:18 来源:国际电子商情T|T

    

    未来市场对蓝牙的需求更大,业内对蓝牙的要求也更细化。此背景下,蓝牙呈现怎样的发展态势?近期,《国际电子商情》分析师采访了国内外蓝牙SoC供应商,围绕蓝牙的应用、发展及技术痛点做了探讨。

    从1999年的1.0到现在的5.1,蓝牙在过去10多年里已经发布过十余个版本。在功能机时代,蓝牙主要用来传输数据。到智能机时代,蓝牙更多的是用于连接智能设备。随着IoT时代的到来,蓝牙的应用更加广泛,除了手机、电脑、可穿戴设备之外,在智能楼宇、智能家居等领域也能看到其身影。

    而未来的市场对蓝牙的需求更大,业内对蓝牙的要求也更细化。此背景下,蓝牙呈现怎样的发展态势?近期,《国际电子商情》分析师采访了几家国内外蓝牙SoC供应商,围绕蓝牙的应用、发展及技术痛点方面做了探讨。

    供应链企业更关注哪些应用?

    自蓝牙4.0标准开始,业界把其综合协议规范集成在一起,并依此分为低功耗蓝牙、传统蓝牙(经典蓝牙)和高速蓝牙。

    经典蓝牙以信息沟通、设备连接为重点,主要用于音频传输、文件传输等场景;低功耗蓝牙设备无需占用太多带宽,在设备匹配、数据同步、定位等场景中有较好的应用;高速蓝牙主攻数据交换与传输,目前在市场上的应用不如前两者多。

    随着5G商用,IoT应用落地,低功耗蓝牙的市场价值被进一步释放。据蓝牙技术联盟(SIG)调研数据显示,2019年全球蓝牙设备出货量40亿台左右,到2023年这一数据将提升到54亿台,复合增长率达到8%左右。其中,90%的蓝牙设备将采用低功耗蓝牙,低功耗蓝牙单模设备年出货量将超过16亿,约占总出货蓝牙设备的三分之一。

意法半导体低功耗无线产品市场及应用经理罗少贤

    据意法半导体(以下简称ST)低功耗无线产品市场及应用经理罗少贤介绍,低功耗蓝牙在具备空中升级(OTA)、数据交互、售后安装特性的行业将有快速的发展,在工业市场、电力设备市场、智能家居市场有较好的应用。比如:变频器/PLC内部集成蓝牙功能,使其数据传输更方便;电力设备监测增加蓝牙功能,使安装售后设置参数更便捷。新的电表标准即将出台,未来在电表上将增加蓝牙功能,且配套的断路器也将按1:1的数量来使用;语音控制的智能家居设备也会成为主流,通过蓝牙传输到手机上来进行语音识别。以上这些行业都是ST关注的领域。

泰凌微电子(上海)有限公司市场经理徐杰

    泰凌微电子(上海)有限公司市场经理徐杰表示,蓝牙的市场机会主要集中在MESH组网、蓝牙音频、蓝牙透传和数传、高精度室内定位这四大方向,泰凌微电子在这些领域已有深入的布局。当前,泰凌微电子主要关注蓝牙低功耗技术,相对成熟的应用包括智能照明、智能语音遥控器、智能穿戴、电脑/手机外设、消费类电子等。

翱捷科技(上海)有限公司高级市场总监贾玮

    翱捷科技(上海)有限公司(以下简称ASR)高级市场总监贾玮称,蓝牙在控制类应用如鼠标/键盘,音频类应用如蓝牙音箱等产品上的应用相对较成熟。2020年,蓝牙在耳机类产品的应用会进一步爆发。因此,控制类蓝牙和语音类蓝牙都是该公司的主要发力方向。

    蓝牙应用中存在的痛点

    以手机蓝牙为例,在与其他设备进行配对时,有时会出现配对困难、配对失败的情况,这是否与蓝牙的SoC有关?ST罗少贤、泰凌微电子徐杰和ASR贾玮主要从蓝牙的兼容性方面做了回应。

    罗少贤解释说,手机蓝牙配对不成功与蓝牙SoC没有太大的关系。“发生这种情况主要有两个原因:第一是频偏过大,无线通讯设备运行中,两个设备要对上频率,频偏过大可能导致配对不成功;第二是兼容性问题,每一种蓝牙的运作模式都存在差异性,它们之间的细微差别导致了兼容性问题。”他说。

    徐杰指出,蓝牙芯片或软件的兼容性测试做得不够充分,是造成蓝牙设备配对困难的主要原因。兼容性测试由芯片原厂、方案公司、产品制造商进行,后者在测试中遇到问题也由芯片原厂配合寻找根因并共同解决。一般而言,兼容性测试做得越完整,产品在使用过程中遇到该类问题的概率也就越低。此外,芯片性能也影响蓝牙配对的成功率,采用高性能、高成熟度、经过批量量产检验的蓝牙SoC解决方案,可帮助开发者减少这类烦恼。

    贾玮则称,配对困难与手机侧和蓝牙SoC侧都有关系。软件方面,蓝牙厂家在设计产品时会基于自身产品考虑,打开或关闭蓝牙协议的某些feature,从而造成一定的兼容性问题;硬件方面,蓝牙在2.4GHz频段工作,该频段的无线系统多,如果射频系统的抗干扰性能不够强大,即使采用跳频工作模式,也存在被同频段工作的其他无线系统干扰的可能性。9JOesmc

    随着蓝牙标准的演进,射频通信系统技术不断提升和创新以及软件兼容性的优化,蓝牙的连接速度和稳定性已经得到了极大的提高。当前,蓝牙应用中最大的问题是功耗和性能之间的平衡。大部分蓝牙系统采用电池作为能量来源,降低功耗一般会带来性能的损失,如何做到低功耗和高性能之间的平衡,是蓝牙SoC设计面临的最大挑战。

    除了兼容性之外,也许大家对这样的情况深有体会:在不同的房间连接蓝牙设备,虽然两个设备之间的直线距离很近,但是因为隔了一堵墙而无法连接。罗少贤指出,这与平时用户关心的传输距离和穿墙性能有关。9JOesmc

    传输距离短和穿墙性能差是2.4G产品的通病,也是蓝牙SoC在研发中的技术难点。为此,SIG联盟通过升级BLE的标准来解决这些问题。蓝牙5.0版本比4.2LE版本增加了四倍的传输距离。在噪声很大的应用环境中,通过降速和提升传输距离来实现更稳定的连接。所幸当前的智能设备传输的数据量较小且不实时收发,降速没有给其应用带来太大的影响。

    短期内与其他技术共存

    有业内人士称,在未来的智能家居、智能建筑等应用场景中,蓝牙自组网技术与Wi-Fi技术是长期共存的状态,而现在的蓝牙自组网技术也可能把ZigBee这类技术挤出消费市场,针对该观点受访者们表达了自己的见解。

    罗少贤认为,任何技术都有它自身的优点和缺点,不存在谁把谁踢出市场的说法。在未来3到5年内,这些技术仍将共同存在。“以亚马逊为例,该公司比较青睐ZigBee,但它没有说不用蓝牙MESH。在中国,阿里和小米都支持BLEMESH,不代表它们不关注ZigBee。”他说道。

    实际上,大家最关注组网的延时和容量问题。首先,延时取决于MCU内核的运行速度,理论上采用速度越快的核,其延时就越短。其次,能组多少个自组网与容量有关。能容纳多少容量要用代码去运算,在网络内每增加一个产品都要占用MCU的RAM和Flash。

    徐杰表示,蓝牙自组网技术在产品品类上还有提升的空间。在智能家居、建筑行业内,围绕龙头企业形成了基于不同标准的多个生态环境。蓝牙、Wi-Fi、ZigBee、甚至Z-Wave等技术,在很长一段时间内都会有自己的市场份额,并且在一些应用中还将形成优势互补。同时,蓝牙自组网技术对蓝牙SoC的计算能力和性能提出更高的要求,例如更强大的MCU运算能力、更大的RAM和Flash、更低的功耗等。

    贾玮说道,尤其在智能家居和建筑应用中,蓝牙MESH技术有着非常强大的生命力。在智能家居中,蓝牙MESH和Wi-Fi是互补的关系。其中,蓝牙MESH的功耗比Wi-Fi更具优势。ZigBee/Z-Wave这类技术与蓝牙MESH在应用场景和功能方面有一定的重叠,这两类技术的成熟度和接受度也并不低。他相信,在特定的场景中,ZigBee/Z-Wave等技术能与蓝牙MESH互通和兼容,可组成更灵活、更强大的功能。

    他还补充说:“技术最终是为人类服务的,各种技术的出现和并存都由其特点决定。我们不能用对立的态度去看待它们。因此,未来的趋势是‘技术的融合和互操作性’。另外,增加蓝牙MESH需要更大的SoC内存和处理器能力。ASR在蓝牙MESH、ZieBee/Z-Wave等技术的兼容方面做了大量实践,并把这些技术融合到了蓝牙SoC的设计中。”

    供应链企业该如何布局?

    去年年初,蓝牙技术联盟(SIG)宣布正式向开发者开放蓝牙5.1标准,新增了厘米级定位的功能(包括AoD/AoA),利用多天线的信号之间的运算可实现精确的定位功能,这意味着,在蓝牙技术应用上会出现更多的新产品,如汽车定位、共享单车定位、物品定位、宠物定位等。新功能的增加也对供应链企业提出了更多的要求。

    罗少贤坚信,当市场蓬勃发展到一定程度,势必会出现细分的趋势。以ST为例,该公司已经量产了多个蓝牙SoC产品,后续还将推出不同功能的蓝牙SoC。他强调说:“这要求蓝牙SoC要更精准地匹配市场需求,产品要具备更高的性价比。”

    与此同时,ST针对蓝牙也在不断地投资,即将发布一系列BlueNRG新品。据悉,新品全面支持蓝牙5.0和5.1标准,增加了RAM、FLASH等更多外围接口,与现有的BlueNRG-1、BlueNRG-2产品形成互补。支持5.1标准还需要配套软件,目前ST的相关软件正在开发中,预计很快就会发布。

    在不同的细分产品里面,对蓝牙的功能也有不同的要求。不过,即使在不同的应用中,蓝牙也有共同的特性。罗少贤举例称:相同点在于,一般源代码OTA(空中升级)都是要通过手机来进行;不同点在于,如电动牙刷内置的小马达,较好有PWM(脉冲宽度调制)输出去控制。在不同的应用环境中,客户有不同的要求,企业要根据实际情况来提供相应的服务。

    据徐杰介绍,泰凌微电子在2018年推出的TLSR8258,预留了对蓝牙5.1新规范的硬件支持。在5.1标准推出后不久,即放出了基于该标准的AoA/AoD开发板和演示Demo,该产品将在资产追踪、仓储管理、人员定位、地下停车场等领域有较好的应用。

    蓝牙市场虽大,但并非所有人都能分得一杯羹。对企业而言,更长远、更符合自身特点的规划非常重要。徐杰透露,该公司在新的芯片路线图上不断拓宽,除了支持低功耗蓝牙和经典蓝牙之外,还将突破性的支持先进的立体声或者多声道音频功能。在低功耗技术研发上也积极投入,最新一代芯片采用了动态低功耗设计,大幅降低芯片的工作功耗,更适合于使用小容量电池的低功耗产品。

    贾玮称,蓝牙精确定位功能的主要应用包括智能门锁、家中的物品定位、商场的蓝牙设备定位和路径引导等。ASR对蓝牙5.1投入了大量的研发力度,在定位精度和速度方面已有较完整的方案。

    他也预测,蓝牙SoC将向着低成本和高性能的方向发展。其功能会越来越丰富,单颗SoC芯片的能力也更强。在低成本方向,企业采取策略进一步压缩SoC的成本,以满足低成本市场应用的需求。此外,高性能是厂商支撑品牌的基础,它对蓝牙SoC的设计提出了更高的要求。这要求企业对低成本和高性能的平衡设计、软硬件的协同优化做大量的工作。

责任编辑:黄美婷

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