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资讯 > 融资并购 > 从产品选型的视角做早期投资:以低功耗蓝牙芯片为例
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从产品选型的视角做早期投资:以低功耗蓝牙芯片为例

时间:02-14 11:33 阅读:4458次 转载来源:明照资本

目前,市面上不乏介绍蓝牙芯片的文章,但大多大同小异。蓝牙芯片到底具有什么样的性能?各个厂家相比孰优孰劣?针对不同的需求,何种芯片才能最大程度的满足?里面有多少玄机?今天,我们一起从零来解读,假设这是我们第一次接触,且这些产品的规格并没有被明目张胆的夸大和无中生有。

本文中,我们分别选取了高中低端的几家芯片,并且以BLE为重点,包括N,D,T等当前代表性的芯片,以此为例来讨论。

首先,让我们来理解一下什么是蓝牙协议。通常一个无线通信协议,从应用层到空口,数据都需要经过包装,不考虑互联网层的话,其处理步骤(发送侧)如下:应用层面加密、应用层面的编码、高层协议封装、底层协议封装、底层加密、物理通道的编码、调制、射频前端,接收侧则与之相反。蓝牙协议方面,如果简化一下,可以用下图表示。

然后,我们挑选了五个比较关键的特性进行比较,一起来探索这些蓝牙芯片的区别。

CPU和Memory

比较而言,可以看出N的处理器相对不错,频率最高能跑到64MHz,还带有cache,这说明是Embeded Flash。否则的话,因为会严重影响CPU的效率,所以内置flash无法跑到64M的频率。Flash作为程序存储基本上都可以支持OTA,目前通常BLE的代码在256KB以内(即便是支持Mesh)。当然如果通过一些分散加载的手段,代码大于存储一半的话,也可以支持OTA的。

D的处理器只是M0,频率也只到了16MHz。这表明即使在内置Flash的情况下,D也不需要cache。同时,我们可以预测这颗芯片只能跑蓝牙协议栈,也就是上图中Host+Link部分的软件,上层应用的部分会相当的费力,或者说不太可能了。稍有复杂应用就必须另配一个CPU芯片去做解决方案了。回来说memory,我们看到他配置了2MB Flash,那么可以排除其内置Flash的可能性,因为目前工艺暂不支持这么大的内置Flash。他应该是SIP的一颗Flash。另外,我们可以看到他内置了64K的OTP和128KB的ROM,这说明他把上图中LINK部分(也可能是另外加上部分HOST)的协议栈固化了,否则没有必要使用这么大OTP和ROM。而96K SRAM的用意是支持更多的可连接数。

T处理器约等于M0的话,能力会相对差一点,但是频率能够跑到48M,应该能跑得动多数的应用了。但因为不是M系列的,软件开发者在选择上没准会有点犹豫。看数据支持cache以及512KB Flash,那么原理上应该是embeded Flash。唯一的问题是看看芯片是在谁家流片的,T家的就没问题,S家的512KB Flash要打个很大的问号。具体情况,我们就不猜测了,关心的朋友可以就需要仔细去了解。

这里需要提的一点是,在研究芯片性能的时候,我们不光要看memory的大小,还要看到memory后面的意思,以及对应用的影响。光看memory数字意义也不大。

蓝牙5特性

N的最高端支持全部蓝牙5的特性,包括2Mbps,Long Range,Advertising Extension。但其他型号不支持LongRange。D的规格书里面只提到全部支持新的蓝牙5feature,但没有具体的表述,所以,全不全只有用了才知道。T的规格书提到支持2Mbps以及LongRange,但不支持Advertising Extension。

从以上可知,市面上真正支持蓝牙5所有规格的芯片是非常少的。N家的有一款芯片是全部支持蓝牙5的,但定价方面,对支持LongRange的那一款也是非常高端。但也只有N明确的说明了所支持的feature,其他的就有待考量了。

射频特性

基于射频特性的讨论,我们先来看看下面这张表。

为了更清楚的对比,我们摘取了一些重要的指标,如下表所示:

特别指出,对于125Kbps LongRange, D家并没有针对LongRange的数字,参考之前的Feature List,D家也没有单独提到蓝牙5的各种feature,那么针对D家的总体印象是存在一定疑虑的。而最高发射频率与射频的设计定义相关,发射功率越大,当然面积,功耗等也就会越大。或者,我们还看到有些芯片描述的是带外部放大电路的数字。在功耗方面的表现,由于TX方面跟发射功率相关,也没有明确,因此我们在这里主要看RX。RX对应数字为4.6mA/3.7mA/xx。我们看到这里指的是射频前端的功耗,N直接说是峰值功耗,尽管D并没有直接说明,但通常是这样的。而T没有提及其具体表现。

针对不同的芯片,我们还需要看具体的基础功耗。包括idle的时候的功耗,省电模式的功耗,以及RF重启的时间,等等。这跟SoC省电策略有关,对电池寿命也有相当的影响。此外,RF指标测试起来比较麻烦,也容易写点特别的数字上去,用户需要看看这些是否影响应用,是否需要较真去测试一下。

低功耗指标

功耗方面,我们希望看到SoC在不同状态下的功耗。我们看到N的:

  • 0.3 μA at 3 V in System OFF mode

  • 1.9 μA at 3 V in System ON mode, no RAM retention, wake on RTC

0.3uA代表的是关电的时候芯片的漏电;1.9uA代表芯片在只有RTCcounter的时候耗电。以上两点均是有价值的信息。但是,除此之外,我们还希望看到其他的工作电路指标。虽然不同厂家针对其他的电路指标有各自的说法和侧重点,但是,我们需要定义这些指标具体包括什么,比如广播态,125ms睡眠,芯片的平均功耗,在多数的应用场景下,我们关心的可能就是这3个基本功耗,分别代表了在相同的电量下,芯片处于关电状态,RTC状态,和工作状态时,电池的使用寿命。

在撰写本文时,我们未能获取到D家关于低功耗方面的数据。因此,让我们直接来看T的相关描述:

  • whole chip rx mode:5.3mA

  • whole chip tx mode:4.8mA@0dBm

需要注意的是,以上的两项描述是非常不严密的,这些数据很显然不是峰值电流,因为在业界现有水平下,仅仅RF的峰值耗电就可以达到这个数值,再加上CPU,外设,整体的峰值电流肯定打不住的。如果T家提供的数据是指平均电流,那就该描述清楚这是在什么状态下的数值。仅仅是如上的简单地概括性地描述,对用户是没有意义的。

总而言之,找到影响电池寿命的关键数据是我们需要关心的重点,对于其他的数据的关注可以根据自身需求做取舍。

外设及其他

虽然说低功耗蓝牙不仅仅是通信芯片,他还包括了SIG定义的非常多的应用,尽管目前很多芯片的CPU能力已经能够处理这些应用。但对于外设来说,除非针对特定的场景,通用芯片的外设接口都还是普通的I2C,Uart,SPI,PWM等等。

其他方面对芯片应用有影响的包括BOM表,用户需要看整体的解决方案的价格,而不只是芯片本身。如果把一个芯片用起来BOM表很贵,那么芯片便宜就没有意义。另外,其他的指标,包括SDK的友好,简洁等等,都是开发者需要考量的。

芯片市场虽然不像其他的消费品市场那样花样繁多,仅仅是几家厂商,如果不仔细了解,芯片看起来差不多。但用起来感受一定是相差十万八千里。以上对于蓝牙芯片各指标、参数的讨论,希望能起到抛砖引玉的作用,帮助开发者选择到更加适合自己的芯片。

公司简介

桃芯科技成立于2017年9月,致力于实现国内自主产权的蓝牙5.0芯片,并于2017年底完成了1600万元的天使轮融资。

其创始人王治平拥有近20年IC设计经验,15年无线通信IC经验,曾负责十几款量产产品和超过5年从事蓝牙芯片研发,拥有从180nm到28nm的知名代工厂流片经验。桃芯自主研发的的蓝牙5.0芯片已经完成流片。

声明:该文章版权归原作者所有,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如涉及作品内容、版权和其它问题,请在30日内与本网联系。

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