聚焦無(wú)線通信領(lǐng)域，低功耗產(chǎn)品有哪些新趨勢(shì)？

如果說(shuō)要在無(wú)線通信市場(chǎng)上找一家做低功耗產(chǎn)品的標(biāo)桿，那么Nordic可以算一個(gè)。

筆者曾在大學(xué)時(shí)期用過(guò)Nordic家的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)一款物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，當(dāng)時(shí)導(dǎo)師的選型建議就是nRF24LE1，一晃十多年過(guò)去了，Nordic還在低功耗無(wú)線解決方案這條路上繼續(xù)耕耘著，只是產(chǎn)品線更為豐富，部分產(chǎn)品的功耗也因技術(shù)和設(shè)計(jì)的精進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了超低功耗(ULP)的級(jí)別。

借著2023MWC的機(jī)會(huì)，筆者去Nordic展位走了一圈，并與Nordic Semiconductor大中國(guó)區(qū)銷售總監(jiān)Damien Wong進(jìn)行了簡(jiǎn)單的對(duì)話和溝通。

圖 | 2023MWC，Nordic Semiconductor展位現(xiàn)場(chǎng)

Nordic誕生于1983年，至今已有40年的歷史，作為一家Fabless半導(dǎo)體公司，其專長(zhǎng)是在無(wú)需授權(quán)的2.4GHz和頻率低于1GHz的工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療(ISM)頻段，及針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)和其它無(wú)線應(yīng)用的商業(yè)LTE電信頻段提供超低功耗和低功耗無(wú)線通信技術(shù)。

下面我們就來(lái)介紹一下Nordic主要技術(shù)板塊的產(chǎn)品進(jìn)展情況，見(jiàn)微知著，洞見(jiàn)低功耗無(wú)線通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

從nRF51系列、nRF52系列、nRF53系列到nRF54系列：半部藍(lán)牙史

這是半部低功耗藍(lán)牙領(lǐng)域的演變史，Nordic從2010年左右開(kāi)始從事藍(lán)牙技術(shù)的研發(fā)，一路狂奔，占據(jù)低功耗藍(lán)牙重要市場(chǎng)地位。

事實(shí)上，藍(lán)牙市場(chǎng)雖然前景廣闊，卻已是一片紅海，然而在全球BLE市場(chǎng)中，Nordic長(zhǎng)期占據(jù)40%左右的市場(chǎng)份額，是當(dāng)之無(wú)愧的“藍(lán)牙霸主”。

從產(chǎn)品線的演變來(lái)看，多協(xié)議、多核、LE Audio以及低功耗是其發(fā)展的趨勢(shì)，以多核趨勢(shì)為例，早期的nRF51系列只有收發(fā)沒(méi)有集成MCU IP，而到了nRF54系列，nRF54H20具有多個(gè)Arm? Cortex?-M33處理器和多個(gè)RISC-V協(xié)處理器。

• nRF51422? ANT和ANT/低功耗藍(lán)牙閃存SoC是一種適用于ANT或ANT/低功耗藍(lán)牙應(yīng)用的單芯片解決方案。該IC配備S210 ANT協(xié)議堆?；騍310 ANT/低功耗藍(lán)牙協(xié)議堆棧，適合運(yùn)動(dòng)、健身和保健傳感器應(yīng)用。nRF51422還提供主板空間縮小40%的WLCSP封裝。
• nRF51822多協(xié)議低功耗藍(lán)牙/2.4GHz專有Flash版本SoC是一種由ARM Cortex M0處理器推動(dòng)的單芯片解決方案。該IC配備S110、S120或S130低功耗藍(lán)牙堆棧，適合成本、電源和尺寸受限的應(yīng)用。nRF51822還提供主板空間縮小40%的WLCSP封裝。
• nRF51824?多協(xié)議低功耗藍(lán)牙、ANT和4 GHz專有Flash版本 SoC是一款汽車級(jí)AEC-Q100認(rèn)證(2級(jí)：-40 至 105oC)IC，適用于各種智能汽車應(yīng)用，包括報(bào)警、碰撞檢測(cè)、控制和遙測(cè)、無(wú)線充電和資訊娛樂(lè)。
• nRF52832?多協(xié)議低功耗藍(lán)牙、ANT和4GHz專有閃存SoC是由ARM Cortex M4F處理器推動(dòng)的單芯片解決方案。該IC適合最苛刻的單芯片低功耗藍(lán)牙應(yīng)用。nRF52832同時(shí)供應(yīng)3.0X3.2mm的WLCSP封裝。
• nRF52840多協(xié)議低功耗藍(lán)牙、IEEE 802.15.4、ANT和4GHz專有閃存SoC，這是一種由ARM Cortex M4F 處理器推動(dòng)的單芯片解決方案。該IC為藍(lán)牙5而設(shè)計(jì)，與藍(lán)牙4.2相比，擁有4倍傳輸距離或 2倍原始數(shù)據(jù)帶寬。該IC還集成了ARM CryptoCell-310加密加速器，為基于Cortex-M的SoC提供業(yè)界最好的安全性。
• nRF5340音頻開(kāi)發(fā)套件(DK)是用于快速開(kāi)發(fā)藍(lán)牙? LE Audio產(chǎn)品的設(shè)計(jì)平臺(tái)。這款音頻DK基于Nordic的nRF5340系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)，包含了啟動(dòng)LE Audio項(xiàng)目所需要的一切組件。nRF5340是世界上首款具備兩個(gè) Arm? Cortex?-M33 處理器的無(wú)線 SoC，是用于LE Audio和其它復(fù)雜物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應(yīng)用的理想選擇。
• nRF54H20具有多個(gè)Arm? Cortex?-M33處理器和多個(gè)RISC-V協(xié)處理器，這些處理器的時(shí)鐘頻率高達(dá)320 MHz，并且每個(gè)處理器都針對(duì)特定類型工作負(fù)載進(jìn)行了優(yōu)化。這款SoC產(chǎn)品具有高集成度，開(kāi)發(fā)人員可以僅使用一個(gè)高度緊湊器件來(lái)取代多個(gè)組件（例如應(yīng)用MCU、外部存儲(chǔ)器和無(wú)線SoC），從而設(shè)計(jì)出更精密的產(chǎn)品。nRF54H20 SoC十分適合要求復(fù)雜機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）功能和支持邊緣傳感器融合的應(yīng)用。

nRF91系列：從硬件到云端，“蜂窩”解決方案終身服務(wù)

提到蜂窩產(chǎn)品，Nordic是從2015年開(kāi)始研發(fā)的，包括LTE、NB-IoT等，到2018年產(chǎn)品出貨，歷經(jīng)三年時(shí)間。如今，Nordic的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品生態(tài)已經(jīng)很完善了，包括Nordic Thingy:91蜂窩物聯(lián)網(wǎng)原型平臺(tái)、nRF9160 DK和nRF Cloud定位服務(wù)等，幾乎包含從硬件到 云端的終身服務(wù)。

下面兩款產(chǎn)品是從nRF9160衍生出來(lái)的兩款產(chǎn)品，一款是nRF9160的精簡(jiǎn)版，相比nRF9160， nRF9131的功耗更低，性價(jià)比更高；另一款是nRF9160的升級(jí)版，相比nRF9160（支持R13協(xié)議），nRF9161的功能有所增強(qiáng)，且支持R14協(xié)議。

• nRF9161 SiP是一款完整的、全球預(yù)認(rèn)證的SiP產(chǎn)品。它既可以使用安全的全球蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接，也可以使用NR+實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、超可靠的私有5G網(wǎng)絡(luò)。此外，nRF9161 SiP調(diào)制解調(diào)器固件和nRF Cloud引入的新功能有助于客戶進(jìn)一步降低功耗，因此，它十分適合要求延長(zhǎng)電池使用壽命的應(yīng)用。這款新產(chǎn)品還擁有增強(qiáng)的GNSS和基于蜂窩的定位功能。
• nRF9131 SiP是兼容nRF9161功能的替代產(chǎn)品，尺寸僅有后者的一半，為大批量生產(chǎn)企業(yè)提供了更大的設(shè)計(jì)和采購(gòu)靈活性。nRF9131在mini-SiP封裝中集成SoC和RF前端，消除了主要的RF設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，并且簡(jiǎn)化了制造過(guò)程。

nRF70系列：誰(shuí)說(shuō)Wi-Fi不能低功耗？

Nordic的Wi-Fi技術(shù)起步，源自2020年對(duì)Imagination Technologies Group Wi-Fi 開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)、核心 Wi-Fi 專業(yè)知識(shí)和 Wi-Fi IP 技術(shù)資產(chǎn)的收購(gòu)。

很多人會(huì)問(wèn)，在行業(yè)如此成熟的階段進(jìn)入Wi-Fi賽道，真的有前景嗎？Nordic的優(yōu)勢(shì)又在哪里？事實(shí)上，Nordic的Wi-Fi產(chǎn)品是其對(duì)無(wú)線通信產(chǎn)品集合的補(bǔ)充，對(duì)比其他家的產(chǎn)品，其現(xiàn)有產(chǎn)品nRF7002、nRF7001可以跑Matter協(xié)議，且更具低功耗特性、安全性和成本優(yōu)勢(shì)，更適合用在設(shè)備側(cè)。究其低功耗的原因，一方面源自Nordic的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，另一方面是做了更趨向于物聯(lián)網(wǎng)需求的技術(shù)取舍，比如僅保留1個(gè)空間留等。

• nRF7002可以配合 Nordic現(xiàn)有產(chǎn)品一起使用，提供無(wú)縫 Wi-Fi連接和基于 Wi-Fi 的定位(本地 Wi-Fi 集線器的 SSID 嗅探) 功能。nRF7002可配合的現(xiàn)有產(chǎn)品包括nRF52?和nRF53?系列藍(lán)牙系統(tǒng)級(jí)SoC芯片，以及nRF91?系列蜂窩物聯(lián)網(wǎng)SiP。nRF7002 也可以與非Nordic的主機(jī)設(shè)備結(jié)合使用。
• nRF7001協(xié)同IC支持站點(diǎn)(STA)、軟件模擬接入點(diǎn)(SoftAP)和Wi-Fi Direct運(yùn)作，并符合IEEE 802.11b, g, n ("Wi-Fi 4")和ax ("Wi-Fi 6")標(biāo)準(zhǔn)。這款產(chǎn)品還可與低功耗藍(lán)牙(Bluetooth? Low Energy)、Thread和Zigbee共存。nRF7001支持一個(gè)關(guān)鍵的Wi-Fi 6省電特性——目標(biāo)喚醒時(shí)間(TWT)，通過(guò)串行外設(shè)接口(SPI)或四路SPI (QSPI) 連接nRF52840或另一個(gè)主機(jī)處理器。nRF7001提供單一空間流、20 MHz通道帶寬、64 QAM (MCS7)、OFDMA、高達(dá)86 Mbps PHY吞吐量和BSS著色。

值得一提的是，連接技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，藍(lán)牙技術(shù)在智能可穿戴設(shè)備等物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景中應(yīng)用廣泛，WiFi作為局域通信連接技術(shù)，在智能家居等場(chǎng)景中應(yīng)用較多；蜂窩移動(dòng)主要用于家庭和辦公室的無(wú)線網(wǎng)絡(luò),以及室內(nèi)和室外的寬帶接入服務(wù)，未來(lái)還會(huì)在車聯(lián)網(wǎng)中占據(jù)重要地位。

面對(duì)如此多的應(yīng)用場(chǎng)景，機(jī)會(huì)很多。根據(jù)IDC 在《全球物聯(lián)網(wǎng)支出指南》中的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，2021年全球物聯(lián)網(wǎng)（企業(yè)級(jí)）支出規(guī)模達(dá)6902.6億美元，并有望在2026年達(dá)到1.1萬(wàn)億美元，五年（2022年—2026年）復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）達(dá)10.7%。其中，中國(guó)企業(yè)級(jí)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模將在2026年達(dá)到2940億美元，復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）達(dá)13.2%，全球占比約為25.7%，繼續(xù)保持全球最大物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)體量。

誰(shuí)家的產(chǎn)品更具有技術(shù)和生態(tài)優(yōu)勢(shì)，誰(shuí)就能取得更多的市場(chǎng)份額，Nordic在低功耗無(wú)線產(chǎn)品領(lǐng)域是常勝者，未來(lái)將取得怎樣的成績(jī)，我們拭目以待。