電子發燒友網報道(文/黃晶晶)藍牙6.0標準增加信道探測技術,加強藍牙的精準定位功能,這將為藍牙應用打開新的成長空間。日前,芯科科技(Silicon Labs)發布多款藍牙新品均已支持藍牙6.0及以上規范標準。在2025藍牙亞洲大會期間,芯科科技中國區總經理周巍、亞太區生態高級經理劉俊、工業與商業業務部產品線高級總監Mikko Savolainen、高級產品營銷經理Brian Blum等高管接受媒體采訪,分享了芯科科技在藍牙領域的新品和市場發展戰略等。
芯科科技在藍牙市場的產品戰略
芯科科技作為一家專注于物聯網的廠商,除了未涉足蜂窩移動網絡之外,全面覆蓋主要的無線通信協議。包括短距離的IEEE802.15.4標準到遠距離的Sub-GHz,從Mesh網絡到星型網絡均已支持。像Thread、ZigBee和藍牙Mesh等協議都采用網狀網絡結構,芯科科技在網狀網絡領域的市場份額位居全球第一。
芯科科技還是業界第一家推出單芯片支持多協議的廠商,且所有產品均支持二合一自動選配。并且在無線連接的低功耗、安全性等多方面,公司都保持著優勢,例如業界領先的Secure Vault?技術率先獲得了PSA 3級認證,這是芯科科技獨特的安全引擎。目前第二代無線開發平臺產品都通過了PSA 3級認證,部分產品支持更加安全的Secure Vault – High技術。
周巍表示,針對藍牙市場,芯科科技主要關注點,一是需要高可靠、高質量和高安全數據傳輸的市場,如醫療保健方面的健身追蹤器、健康監測器等,以及連續血糖監測儀(CGM)在中國市場的應用等。二是定位服務,我們的軟件在AoA/AoD方面非常有優勢,藍牙6.0支持信道探測功能,信道探測與AoA/AoD的結合,測量距離和角度會更精準,將產生更多的應用。
三是,AI賦能藍牙和其他協議的聯網設備。芯科科技更加注重邊緣側的智能,而不是在大規模數據和云端人工智能。我們的第二代平臺芯片已經開始增加人工智能/機器學習(AI/ML)加速器并提供相應的開發支持,將在邊緣側做得更專業。
此外,芯科科技目前沒有過多關注音頻流,但是我們第二代無線開發平臺產品和第三代無線開發平臺產品會增加這些功能。
藍牙信道探測技術潛力大
芯科科技的BG24藍牙無線SoC產品于2024年通過藍牙6.0最新規范認證,公司在該規范推出后不久即宣布支持藍牙信道探測功能,也是業內第一批支持信道探測和藍牙6.1規范的廠家。
據介紹,藍牙信道探測是新的協議棧的一部分,且需要藍牙芯片硬件的支持,旨在實現兩臺低功耗藍牙(Bluetooth Low Energy)連接設備之間的安全、精確距離測量。通過提供真實的距離感知,藍牙信道探測提高了藍牙設備測距功能的精確度和安全性。
通過幫助估算兩臺設備之間的距離,藍牙接收信號強度指示器(Received Signal Strength Indicator,RSSI)曾為新的一波應用打開了大門。從幫助定位手機或平板電腦等設備的解決方案到地理圍欄等數字安全增強功能,藍牙技術已然提高了日常活動的便利性和簡易性。然而,挑戰在于藍牙RSSI是依靠估算來確定位置。同時,RSSI容易受到多徑和障礙物等問題的影響,這些問題會大大降低精確度。藍牙信道探測通過將精確度提高到亞米級,以及增強藍牙設備測距功能的安全性,可以解決這些問題。
藍牙信道探測利用相位測距(Phased-Based Ranging,PBR)技術來實現兩臺設備之間的精確距離測量,同時采用了一種稱為往返時間(Round Trip Time,RTT)的輔助測距方法。RTT的獨立距離測量結果可用于驗證和交叉核對PBR的測量結果。這種交叉驗證過程有助于檢測異常情況,確保應用的安全性,這在為醫院和工業建筑開發訪問控制解決方案時至關重要,因為這些解決方案必須根據接近程度來同意或拒絕訪問。
“藍牙6.0規范為藍牙的射頻部分增加了一個更精準的計時器,從而相較于傳統飛行時間(TOF)方法的10到20米測距精度,大幅度提升了測距精度在一米到兩米。”Mikko Savolainen說道。
憑借PBR和RTT技術,藍牙信道探測可用于智能鎖、消費電子設備定位和寵物追蹤器等家庭和生活應用,以及地理圍欄、車輛無鑰匙進入和訪問控制等工業和商業應用,同時可提供精確、安全和可靠的藍牙測距服務。借助先進的距離估算技術,藍牙信道探測還可用于對無線接入點或照明設備等商業基礎設施的位置進行三角測量,以滿足監管要求或節省人力和成本。
Mikko Savolainen表示,未來,我們所有藍牙產品都將支持信道探測。除了提供最基本的芯片,已經可以提供在藍牙信道探測開發過程中所有的資料和工具,基于我們開發板的參考設計,有單天線和雙天線方案。
同時,芯科科技也提供整個藍牙協議棧軟件,這是我們多年成功經營藍牙產品的成果和積累。所有的藍牙協議棧源代碼都是由芯科科技自研,并不是向第三方購買,代碼的維護和發展都可以自主可控。而我們的協議棧也通過了藍牙技術聯盟的認證以保證其與業界友商的產品能夠互聯互通,還跟一些手機廠家做了兼容性測試,芯科科技在這一部分做了大量的投入,也是我們提供的價值之一。
信道探測技術最復雜的部分是算法,好的算法才能保證計算的可靠性,相位計算等結果的準確性。芯科科技投入巨大的資源并利用大量的原始I/Q數據進行訓練,來持續優化其算法和射頻性能。值得一提的是這個部分的算法也是芯科科技自研的,因此芯科科技可以為客戶提供一個穩定可靠和高效易用的信道探測的算法庫。所以芯科科技自研和不斷維護的這些基于大量原始數據的算法庫。隨著我們的客戶群體越來越多,我們收集的數據越多,我們可以不斷的優化它,可以做到更低的成本,更低的功耗,更高的效率。
芯科科技的BG24藍牙無線SoC已經通過AEC-Q100認證。為了推動藍牙信道探測去更好地服務汽車市場,產品嚴格按照車規進行設計,可以滿足汽車應用的常規要求。針對消費性市場,BG24芯片采用WLCSP封裝、尺寸小到3.1×3mm,將藍牙信道探測應用到對體積要求嚴苛的產品上。
預計今年下半年,藍牙信道探測技術將出現很多應用,例如手機廠商支持藍牙6.0后可進行高精度定位,比UWB更具功耗和成本優勢。
新能源汽車以往采用RSSI,其精確度并不是特別高,有些高端車會用到UWB,但隨著藍牙6.0的采用和天線的優化,如芯科科技的雙天線版本目前最高可以實現幾厘米的定位誤差,藍牙能夠提供更好的體驗。據透露,今年底或明年初,業界就會看到第一款運用芯科科技信道探測解決方案的電動汽車上市。
為醫療健康領域提供多款藍牙解決方案
芯科科技為醫療健康領域推出了多款SoC產品,集成安全性、AI/ML硬件加速器等多項創新。為了讓這些設備實現精確的測量,還提供了完善的模擬和數字外設,比如采集血壓數據等人體的模擬數據,提供業內最高精度的16 bit的模擬數字轉換器(ADC)。此外,也集成了電源管理使設備實現極低功耗的運行。還創新地用RC振蕩器替換外部的晶振,做到節省成本,減小體積。同時,芯科科技可以幫助客戶提升整體射頻性能并改善連接,也得到了行業內很多客戶的認可。
“提到簡化網絡配置,正如大家所知,射頻發射都需要天線匹配,會有一些電阻、電容和模擬器件來匹配無線信號,以保證無線信號更好。芯科科技把這些部分都盡可能集成到芯片中,理論上外圍只需要2~3個小器件再接一根天線即可。只有射頻能力足夠強大才能實現如此高集成度。而市面上有一些方案的射頻匹配需要很多外置元器件,成本也比較高。”Brian Blum說道。
醫療健康設備的另一項關鍵的性能是安全性,芯科科技領先同儕的Secure Vault?安全技術可以提供強大的安全保護,以支持客戶按照合規要求保護設備及其中的數據。從而通過美國聯邦食品藥品管理局和其他監管機構對不同產品的要求。
安全性方面,提供從最基礎的、中等和到被稱為Secure Vault - High的不同等級的安全技術,最高可以支持PSA 3級的安全性。利用諸如安全根(Secure Boot)和安全調試(Secure Debug)等方式,客戶可以在產品級別以及生產過程中保護其設備。
芯科科技在醫療領域被廣泛應用的藍牙產品主要有BG22、BG27、BG24、BG29等產品。BG22是基礎產品,主要是應用在一些需求比較簡單的醫療設備上,如心率監測儀和血壓計等。閃存容量為512kB,RAM容量為32kB,成本相對較低。
BG27屬更高級的一個系列,與BG22相比集成DC-DC升壓,特別適用于糖尿病管理和連續血糖監測儀(CGM)等設備。BG27可以支持0.8伏到1.7伏,支持采用單電池供電的小型化醫療設備。其閃存容量達到768kB,RAM容量達到64kB。BG27在CGM等應用中大獲成功,贏到包括中國客戶在內的全球客戶的廣泛采用。若對設備的體積要求嚴苛,同時要24小時粘在胳膊或腹部上,則可以采用芯科科技提供的WLCSP封裝,尺寸為2.3×2.6mm,也是業界最小的封裝。
BG24是集成度更高、性能也更高的產品系列,這款產品繼續擴大了內存空間,可以支持更多的程序代碼,安全性也得到進一步提升,達到了Secure Vault - High最高等級的安全性。同時BG24也支持藍牙信道探測,比如一些醫療設備不可帶出醫院,一旦帶出電子圍欄就會發出警告,可以通過定位的方式實現更多的管理和服務工作。
BG29系列實現更進一步低功耗優化,在性能上更像是BG27和BG24的融合,提供了更多的存儲空間并支持DC-DC升壓,以支持更小的單節電池;其同樣支持可以實現小體積的WLCSP封裝。
這些藍牙芯片產品已經得以廣泛應用。例如,CareMedi貼片式胰島素泵采用芯科科技BG22藍牙產品,可以24小時佩戴在身上幫助糖尿病患者監測血糖,芯科科技在諸如糖尿病管理設備等需要極小型化的藍牙器件的應用上取得了市場上的成功。又如新創企業Lura Health推出的唾液監測器采用了芯科科技的BG27,WLCSP封裝,使整個傳感器和收發器體積小到可以貼在牙齒上,通過不斷監測唾液中的各種生理指標來報告健康狀況。
小結:
芯科科技在物聯網無線連接領域積累頗深,并非只是提供芯片,還有豐富的協議棧和算法庫、軟件工具、參考設計等全方位支持,以及具備一系列的行業、安全認證,同時也積極推動藍牙技術標準升級,率先推出基于新技術的產品。從實際應用來看,這些舉措有助力客戶領先研發創新產品,并不斷擴大市場份額。
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