从u-blox ALEX-R5分析SiP的优势

作者：MAJEED AHMAD

系统级封装（SiP）设计正开始在标准模块和芯片设计中占据一席之地，这些标准要求大批量生产才能满足成本和设计合理。这是SiP运动的最初承诺之一，也是u-blox为其用于定位和跟踪设备的ALEX-R5组合模块所宣称的。

u-blox的首席产品经理Samuele Falcomer表示：“ SiP基于不同于标准模块的制造工艺，这就是为什么它能够大规模减小尺寸的原因。在SiP内部，有两个不同的芯片组：UBX-R5用于LTE部分，而M8作为全球导航卫星系统（GNSS）引擎。此外，ALEX-R5具有GNSS专用天线接口、专用LNA和专用SAW滤波器。

ALEX-R5微型蜂窝模块将低功率广域（LPWA）连接和GNSS技术集成到超小型SiP尺寸中。资料来源：u-blox

简而言之，生态系统中存在一个空白，ALEX-R5旨在填补这一空白，因为带有金属外壳的标准模块对于跟踪设备等高度便携的设计而言太大了。这给我们带来了一个关键问题：SiP的具体设计目标是什么？

三个设计目标

u-blox的这项设计工作着重于三个基本目标：小型化，本地化和安全性。首先，微型化是电子行业的普遍趋势，是推动诸如资产跟踪设备之类的新一代物联网产品的关键驱动力。 “一个共同的目标是功耗，因为跟踪设备是电池供电的；因此，通过受益于14×14 mm的超紧凑外形，硬件和软件都可以实现能源高效利用。”Falcomer说。

新的SiP不仅是集成中的一项工作，而且是在不妥协的情况下提供高质量的尝试。资料来源：u-blox

第二个重要的驱动因素是具有GNSS功能的本地化。 “当您设计一个芯片来执行两项任务时，用于定位技术的GNSS会被破坏。” Falcomer说。 “我们试图通过一种架构解决方案来避免这种情况，该解决方案可以实时同时执行LTE和GNSS。”

第三个主要目标是安全性，该模块是建立在具有安全性基础的基础上的，该功能具有唯一且不变的设备标识和可靠的信任根。该公司在生产阶段已将安全元件整合到蜂窝芯片组中。

Falcomer补充说，密钥管理系统是该现成的安全解决方案的核心：“开发人员可以在本地加密数据，而无需使用专门的硬件来保护模块发送到云的数据。” ALEX-R5还具有通过Amazon Web Services（AWS）等云平台进行零接触配置的功能。

尺寸，电源和接口

Falcomer表示，与功能等效的u-blox SARA-R5模块相比，ALEX-R5的尺寸减少了一半。

他还说，尽管某些模块试图通过将功率降低到20 dBm来降低成本，但当该器件在弱信号条件下工作时，这可能会导致折衷。 ALEX-R5模块的23 dBm蜂窝传输功率可确保终端设备在所有信号条件下有效运行，即使在边缘，地下环境以及其他挑战性场景中也是如此。

专用的GNSS天线接口可实现u-blox M8 GNSS芯片的完全独立，同时运行，与独立u-blox M8模块的性能相匹配。这使定位和执行实时数据跟踪的LTE信令芯片组可以同时工作。

内置LTE和GNSS芯片的组合产品，设计人员还有市场上的其他选择。 Sierra Wireless的EM9190是5G NR 6 GHz以下的毫米波嵌入式模块，集成了GNSS接收器，同时支持GPS，GLONASS，北斗和Galileo卫星系统。该模块针对广泛的M2M和IoT应用。