探索蓝牙、蜂巢式物联网SoC

TechInsights最近探索并比较分析了一些市场上主要的蓝牙和蜂巢式物联网(cellular IoT)装置，这些装置预计将持续主导物联网市场一段时间。

蓝牙5.0 SoC将快速地被消费型物联网装置采用，例如智能手表、健康与健身产品等。两种新兴的蜂巢式物联网标准——窄频物联网(NB-IoT)和增强型机器类通讯(eMTC)，在行动营运商的推波助澜下，也将广泛用于智能电表、自行车和其他新兴应用中。

物联网装置中包含一些当今最先进的芯片。如同物联网本身，底层技术也在快速地发展中。

根据TechInsight对于各种产业中数十种物联网装置的拆解与分析，很显然地，蓝牙将继续作为SoC中所使用的主要技术之一。最新版本的蓝牙5.0正快速地取代较早的版本。2016年发布的蓝牙5.0将传输范围扩展了4倍，同时也倍增了传输速率，以及增加了SoC的资料传输量。

透过比较分析显示，在许多产品中经常使用的SoC包括戴乐格半导体(Dialog Semiconductor)的DA14580、Nordic Semiconductor的nRF52832，以及意法半导体(STMicroelectronics)的BlueNRG。一般来说，这些物联网SoC在单一芯片中都整合了包括CPU核心、电源管理芯片(PMIC)、存储器，以及射频(RF)收发器。

表1：蜂巢式物联网装置中常见的三种蓝牙SoC比较 （来源：TechInsights）

系统级封装(System in Package；SiP)是用于许多物联网装置中的另一种解决方案。例如，联发科技(Mediatek)的MT2523G蓝牙SiP设计中包括蓝牙SoC、PMIC、存储器和GNSS接收器。在单一封装总共整合了6颗芯片。这种在单芯片上的高度整合以及SiP，将继续推动未来的蓝牙物联网SoC设计

图2：联发科蓝牙SiP内部

利用蜂巢式物联网定位自行车

3GPP最近发布的Release 13版本中包括两种基于LTE的物联网技术——NB-IoT和eMTC。包括AT&T、中国移动(China Mobile)、中国联通(China Unicom)和Verizon等全球主要的行动营运商均推出了NB-IoT测试网路或制定相关发展计划。NB-IoT预计将用于智能城市、公共电表和工业等应用中。其他新兴应用案例之一是2017年5月，高通(Qualcomm)宣布与中国移动和Mobike联手的计划。该三方合作的测试计划将采用高通MDM9206Modem，以辨识可用的自行车。

图3：高通MDM9206Modem芯片图

针对Ofo日益壮大的自行车车队，使用NB-IoT实现的智能锁是最显眼的蜂巢式物联网应用之一。采用NB-IoT免除了由于容量不足而经常让消费者卡在等待中的困扰。中国电信指出，智能锁采用的低功耗NB-IoT芯片意味着电池寿命将可持续8年到10年，也就是说在Ofo自行车的标准生命周期内，永远不需要更换电池。

中国电信在2017年5月推出NB-IoT网路，覆盖面达到全国的95%，并于6月发布NB-IoT服务的资费结构。部署于800MHz频段的NB-IoT网路提供室内和室外覆盖，一个基地台可在2.5平方公里的范围内支持10万个装置。

Quectel蜂巢式物联网模组

针对两款Quectel NB-IoT模组——BG96和BC95的分析显示，二者都采用了高度整合的SoC。BG96采用的是高通支持eMTC和NB-IoT的MDM9206 Modem芯片，并与高通的WTR2965 RF收发器搭配使用。

图4：Quectel蜂巢式IoT模组BG96采用高通MDM9206 Modem

BC95模组则基于英国物联网公司Neul的Modem芯片——华为(Huawei)在2014年9月以2,500万美元收购Neul之后，如今Neul已经是华为芯片部门海思(HiSilicon)旗下的一部份了。这款称为Boudica 120的NB-IoT SoC整合了Modem、RF收发器、PMIC和存储器，并支持3GPP Release 13版本。

图5：Quectel蜂巢式IoT模组BC95采用Neul Boudica 120Modem

表2：Quectel模组中的高通和海思Modem芯片比较

图6：海思蜂巢式IoTModem内部：Boudica 120 NB-IoT SoC的芯片布局和封装图

此外，TechInsights并根据对于各种蓝牙与蜂巢式物联网SoC的拆解分析，发展出物联网SoC蓝图(如图7)。

图7：蓝牙和蜂巢式IoT芯片发展蓝图