拆解對比市場上幾款主流藍牙、蜂窩物聯網SoC

科技 01-13

TechInsights最近探索並比較分析了一些市場上主要的藍牙和蜂窩物聯網(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設備採用，例如智能手錶、健康與健身產品等。兩種新興的蜂窩物聯網標準——窄帶物聯網(NB-IoT)和增強型機器類通訊(eMTC)，在行動營運商的推波助瀾下，也將廣泛用於智能電錶、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元。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設備的拆解與分析，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年發布的藍牙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的數據傳輸量。

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在單一晶元中都整合了包括CPU核心、電源管理晶元(PMIC)、內存，以及射頻(RF)收發器。

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表1：蜂窩物聯網裝置中常見的三種藍牙SoC比較（來源：TechInsights）

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圖1：Dialog DA14580藍牙SoC晶元圖

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、內存和GNSS接收器。在單一封裝總共整合了6顆晶元。這種在單晶元上的高度整合以及SiP，將繼續推動未來的藍牙物聯網SoC設計

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圖2：聯發科藍牙SiP內部

利用蜂窩物聯網定位自行車

3GPP最近發布的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、公共電錶和工業等應用中。其他新興應用案例之一是2017年5月，高通(Qualcomm)宣布與中國移動和摩拜單車（Mobike）連手的計劃。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。

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圖3：高通MDM9206數據機晶元圖

針對ofo日益壯大的自行車車隊，使用NB-IoT實現的智能鎖是最顯眼的蜂窩物聯網應用之一。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，智能鎖採用的低功耗NB-IoT晶元意味著電池壽命將可持續8年到10年，也就是說在ofo自行車的標準生命周期內，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月發布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持10萬個裝置。

Quectel蜂窩物聯網模塊

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

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圖4：Quectel蜂窩IoT模塊BG96採用高通MDM9206數據機

BC95模塊則基於英國物聯網公司Neul的數據機晶元——華為(Huawei)在2014年9月以2,500萬美元收購Neul之後，如今Neul已經是華為晶元部門海思(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和內存，並支持3GPP Release 13版本。

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