主流BLE芯片盘点,NordicVSTI

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截止到年底,全球已经有45.4亿人接入了互联网,占据全球总人口的近60%。互联网信息技术的发展使得越来越多的人通过智能终端联网交流。用户对网络传输要求不断提高,信息传输的内容从最初的图文信息,发展到视频传输;传输场景从人与人、人与物拓展到物与物的物联网数据传输形式。

随着数据传输在可穿戴设备、位置服务、智能家居、工业物联网等场景的要求不断提高。无线连接设备在保证设备长久运行,稳定传输数据的同时,尽可能降低功耗成为市场急切的需求。无论是在传统消费电子领域还是工业商业领域,蓝牙都扮演着非常重要的无线传输角色,经典蓝牙作为当时最主要的音频短距离无线通信方式。但是经典蓝牙耳机音箱等设备高功耗这一缺点,使得蓝牙技术在应用时有很大的局限性。

年,低功耗蓝牙技术BLE4.0的出现解决了无线连接设备功耗高的难题,低功耗技术使得蓝牙市场疯长式发展,各蓝牙芯片厂商相互角力推出各自的低功耗蓝牙芯片,使得蓝牙芯片市场出现“百家争鸣“的局面。

下面主要介绍三个芯片大厂:德州仪器TI、北欧半导体Nordic、以及Dialog的BLE芯片发展历程。

BLE4.0元年TI先发制人

就在低功耗蓝牙技术BLE4.0出现后不久,TI公司首款支持蓝牙4.0的明星产品CC、CC快速推出,凭借着强大的技术支持、易开发、研发门槛低的优势迅速抢占低功耗蓝牙市场,占有极高的市场份额。CC,CC采用内核,KB的Flash,内核算力能实现数据透传、PWM灯控等功能。

Dialog公司主打超低功耗,超小尺寸芯片,在年,推出DA芯片,迅速推动了健康管理—手环应用的落地,并抢占了手环市场的大量份额。

DA采用16MHz32bit的ARMCortex-M0内核,拥有84KBROM,50KBRAM,运用在手环里可以支持记步计时等常用功能。内部采用的OTPROM,拥有一次性可编程能力,适合既要求一定灵活性,又要求低成本的应用场合,尤其是功能不断翻新、需要迅速量产的电子产品—手环。

DA在推出时创造了三个全球第一:全球最低功耗,全球最小封装,第一个集成巴伦电路的BLESoC。这些特点使得DA在手环市场推广时如鱼得水。足够的算力,最小的封装,可以轻松放置在手环中,使得蓝牙技术在最受空间限制的手环中使用,低功耗蓝牙技术使得手环拥有不错的续航能力。同样的DC-DC供电情况下,所需的外围电路更少,成本也随之降低。DA迅速占据了手环市场的半壁江山。

Nordic公司年推出的nRF支持BLE4.0,采用ARMCortexM0内核,集成KB的Flash,16KB的RAM。Nordic公司这款nRF在手环市场也表现不错。当时国内采用nRF开发手环,最具代表的是百度手环—咕咚手环,是百度首款开发的便携式可穿戴设备。代码、硬件原理图完全开源,吸引大量开发者进行开发调试。针对低成本的市场,Nordic后续还推出了nRF的阉割版nRF,成本更低。

在这个被称为“BLE4.0元年”的时代,TI率先发布支持BLE4.0的CC、CC抢占大部分BLE市场,Dialog凭借超低功耗迅速抢占手环市场。Nordic公司BLE芯片表现平平。

BLE4.2元年Nordic重装登场

年,蓝牙4.2发布,不但传输速度提升2.5倍,隐私性更高,还可以通过IPv6连接网络。年,TI公司推出支持BLE4.2的CC芯片,第一次引入了SimpleLink微控制器平台,在单一软件开发环境中提供种类多样的有线和无线ArmMCU产品系列,为物联网和汽车应用提供灵活的硬件、软件和工具选项,为开发人员设定了新标准。CC芯片采用ARMCortexM3内核+M0内核,其中M0内核是用作传感控制器SensorController芯片,SensorController预处理采集的数据,超过预设阈值的数据才会唤醒主CPU进行处理,尽可能降低主CPU的功耗,从而降低CC整体的功耗。但是,KB的Flash太小,无法开发较为复杂的应用,CC基本与手环市场无缘。

此时的蓝牙芯片市场,还未有厂商将ARMCortexM4F内核,大容量Flash,RAM的芯片开发出来。就在年2月的一天,Nordic公司重磅推出nRF芯片。

nRF采用的是带浮点运算的ARMCortexM4F内核,KBFlash,64KBRAM,内核性能和内存容量指数级增加。nRF还是全球第一款支持部分蓝牙5.0功能的BLE芯片,蓝牙5.0的通信速率,通信范围和蓝牙4.2相比大大提升。nRF的推出彻底打乱了蓝牙市场的格局,Nordic凭借着nRF确立了蓝牙市场的霸主地位。

TI公司短时间无法开发出与nRF相提并论的芯片,在修复CC的基础上,于年底快速发布了CCR2F,支持部分蓝牙5.0功能,对Nordic公司nRF芯片的推出做出市场回应。CCR2F成本较CC相差不大,但仅凭CCR2F与nRF抗衡明显有些力不从心。

在BLE4.2元年,Nordic凭借nRF实现了绝地反击,确立了霸主地位,TI公司快速推出CCR2F回应NordicnRF芯片强势抢占市场,Dialog公司则继续在手环市场耕耘。

BLESoC竞赛进入白热化

此后各芯片大厂在BLESoc的竞赛进入了白热化。

年,TI公司推出CC,内核升级为ARMCortexM4F,支持完整的蓝牙5.0,拥有KBFlash,KBROM,升级了BLE芯片的性能参数TI公司继续完善SimpleLink平台。

Nordic公司推出完整支持蓝牙5.0功能的旗舰产品nRF,采用1MFlash,KBRAM,性能参数进一步提升,可以满足更加复杂的应用场景和算力需求,继续巩固在蓝牙芯片市场的地位。

Dialog公司主打超低功耗的策略不变,针对手环市场,相继推出了DA等芯片。智能手环市场发展十分迅速,仅年小米手环3出货量就已经突破万只。未来智能手环类业务需求会进一步扩大。针对不同行业的特殊应用,例如:智能养老、智能医疗等场景需求暴增,未来对支持更加复杂功能的芯片需求越来越大。

BLESoC针对需求高度细化

各大蓝牙芯片厂商在提升芯片性能参数的同时,开始针对不同产品定位需求完善产品线,蓝牙市场的风向有了微妙的变化,在满足高端市场应用的同时,各厂商也开始抢占低端市场的份额。

Dialog:

1.高性能。年2月Dialog公司推出最新高性能BLESoC芯片DAx系列,利用三个计算核心来分别负责传感、数据处理和通信。可编程微型DSP负责独立的传感器通信和数据管理,Cortex-M33处理数据,Cortex-M0+负责无线通信。DAx支持最新的蓝牙5.1标准,未来还可开发室内定位功能,帮助Dialog公司继续深耕手环高端市场。

2.低成本。另一方面Dialog公司推出低成本DA芯片,进一步抢占低端手环市场份额。

Nordic

1.高性能。年11月14日,Nordic宣布推出下一代nRF53系列芯片中的首个成员—nRF高端多协议系统级芯片,采用ArmCortex-M33双核处理器设计,拥有1MFlash,KBRAM,满足复杂功能应用场景的需求。

2.低成本。低成本芯片方面,Nordic公司推出nRF,内核采用ARMCortex-M4,拥有48kBRAM,kBROM。在满足基本算力的同时,降低芯片成本,迅速吸引低成本用户的眼光。例如在无线鼠标方案中,无线鼠标采用nRF,收发器采用nRF24L01这样的组合,性能强劲,满足无线鼠标的基本功能的同时,极具性价比的优势使得这一类特定需求的市场拥有了更多选择。Nordic继续完善产品线,高端低端齐头并进。

TI

1.高性能。TI公司推出CC1,CC多协议芯片,供智能家庭使用。

2.低成本。低成本芯片方面,TI推出CCL,为追求性价比的用户提供更多选择。

蓝牙市场从当时BLE芯片无人问津,到现在芯片产品细分到每一种功能应用需求,BLE芯片市场百家争鸣,各分高低。至此蓝牙市场份额占比最多的分别是Nordic,Dialog和TI。除了TI、Nordic、Dialog公司,ST和SI由于进入BLE市场太晚,市场份额占比不大。

国产芯片厚积薄发,迎头赶上

在芯片更新换代的浪潮中,并不止是国外大厂在发展,国内的芯片厂商也在蓬勃发展,自年千亿级的政府芯片产业扶持基金成立以来,各地推出针对芯片的优惠政策,芯片企业数量应声上涨。到年,芯片设计企业数量相较年翻番,达多家。虽然国产芯片和国外芯片差距仍然很大,过去十多年的发展中留存下的人才短缺、利润率低、产业多环节缺口明显等问题仍然存在。但是国产芯片正在迎头赶上,在一些特定应用的场景中,国产芯片已经能够完全满足应用需求,替代国外的芯片。

ASR公司推出的国产芯片在性能、稳定性、成熟度方面经过了市场的考验,国产芯片也在迎头追赶国外芯片,得到市场的肯定,芯片市场不再是“国外的月亮圆”。信驰达科技专注蓝牙领域十年,拥有丰富的蓝牙方案设计经验。信驰达科技是行业知名度和信誉度优秀的无线射频解决方案提供商及低功耗射频核心器件供应商,旗下产品包含自研蓝牙芯片RF-Star系列产品,例如RSBRS02ABR。未来在蓝牙芯片选择方面,可以多多



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