本土企業(yè)合力推動(dòng)，中興通訊誕生NB-IoT芯片

作者 / 迎九 《電子產(chǎn)品世界》編輯

摘要：中興通訊公司近日發(fā)布了其首款NB-IoT芯片：RoseFinch7100，多家本土公司參與了合作，例如制造采用了中芯國際的55nm極低功耗工藝55IILL RVt，成都銳成芯微公司提供了低功耗模擬技術(shù)，杭州中天微系統公司提供了CK802高安全、低功耗的CPU內核，各家代表介紹了打造這款超低功耗、高安全芯片的合作過(guò)程及產(chǎn)品特點(diǎn)。

RoseFinch7100問(wèn)世

　　不久前，在2017中國國際信息通信展覽會(huì )期間，中興微電子公司在京隆重發(fā)布該公司首款NB-IoT芯片——RoseFinch7100，特點(diǎn)是安全和超低功耗。安全方面，號稱(chēng)是中國第一款自主研發(fā)的TEE(Trusted Execution Environment)安全框架的物聯(lián)網(wǎng)芯片。功耗方面，靜態(tài)功耗只有2μA，而通常標準NB-IoT芯片是5μA。

　　另外的特點(diǎn)是安全和開(kāi)放，有多達30個(gè)外圍接口，有配套FOTA的CS(服務(wù)器/客戶(hù)端)整體解決方案，良好的平臺定制的集成開(kāi)發(fā)調試環(huán)境SDE。

本土伙伴助力

　　RoseFinch7100是中興微電子與多家合作伙伴的結晶，其中大多是本土伙伴。例如制造采用了SMIC(中芯國際)的55nm極低功耗工藝55IILL RVt。在靜態(tài)功耗管理方面，采用了成都銳成芯微公司的技術(shù)，實(shí)現了超低的NB-IoT芯片2μA。安全方面采用了杭州中天微系統公司的安全技術(shù)，應用了CK802高安全、低功耗的CPU。

　　那么，業(yè)界通常采用某著(zhù)名國外公司的超低功耗核和安全內核，中興微為何找了本土公司?中興微市場(chǎng)總監周晉先生稱(chēng)，中興微也曾于2016年找到一家外國公司，說(shuō)2017年9月要商用，這家外國公司直接說(shuō)不可能。所以中興微找了杭州中天微，最后大家就干出來(lái)了，做出了全球領(lǐng)先的、低功耗TEE芯片。有時(shí)國外公司不愿意干，或者拖拖拉拉，他們覺(jué)得無(wú)所謂，但中國人很著(zhù)急，中國人物聯(lián)網(wǎng)沖在很前面，慢肯定不行。

　　另外，本土合作伙伴的技術(shù)也很不錯，也要給本土公司機會(huì )。很多低功耗物聯(lián)網(wǎng)的小技術(shù)也很重要，你做不到就沒(méi)法活。那么我為什么要用你?如果我現在告訴你功耗一樣，大網(wǎng)有人幫你維護，你可以省維護的錢(qián)，那就有人愿意做。這個(gè)事情只有在中國會(huì )發(fā)生，所以中國的芯片產(chǎn)業(yè)很有前途——我們能力已經(jīng)在那了，不要覺(jué)得中國芯片企業(yè)沒(méi)有能力。所以中興微電子就要把大家團結起來(lái)，深入行業(yè)，把能力聚合在一起，把事情做起來(lái)。

　　那么，目前的芯片是55納米，下一步要做到28嗎?周晉稱(chēng)：只有適合的才是最好的。SMIC在55nm做了深入詳細的研究，工藝上把靜態(tài)功耗和動(dòng)態(tài)功耗做到最好的平衡，但是別的工藝不一定可以做到，有可能28納米的睡眠功耗不是更好。

SMIC的極低功耗工藝

　　中芯國際的張平先生介紹了RoseFinch7100使用的極低功耗工藝。首先要考慮超低功耗，由于NB-IoT不是高速的，針對這個(gè)應用會(huì )有1MHz~2MHz的速度就夠用了，還需要Embedded NVM(嵌入式非易失存儲器)，根據需求可以采取不同的Embedded的方式。另外還需要連接/多接口的功能等。

　　針對此，SMIC開(kāi)發(fā)了55ULP 0.9V ULL工藝，SMIC曾有55LL 1.0V的RVt，這次做到了0.9V，在整個(gè)動(dòng)態(tài)功耗和靜態(tài)功耗上都有非常大的進(jìn)步，面積增加不大。

　　就我們工藝靜態(tài)功耗和動(dòng)態(tài)功耗的比較，動(dòng)態(tài)功耗往下做動(dòng)態(tài)非常低，Leakage(漏電)也一樣非常低。為什么功耗可以這么低?因為動(dòng)態(tài)功耗會(huì )降到0.9V。SMIC怎么做到0.9V?需要對工藝進(jìn)行調整，這并不簡(jiǎn)單，因為每一個(gè)工藝平臺厚度都是固定的，做到低功耗需要對接工藝的調整。功率與操作的平方成正比，所以操作降低會(huì )使動(dòng)態(tài)功耗降得很低。

　　第二是Leakage。如果做到28nm制程，實(shí)際上下面的漏電會(huì )越來(lái)越多，所以在55nm這邊可以看到，漏電的水平是最好的水準。

銳成芯微的模擬技術(shù)助力休眠電流2μA

　　銳成芯微總經(jīng)理向建軍先生介紹道，NB-IoT項目就像在造一輛車(chē)，在保證車(chē)品質(zhì)情況下，加一箱油別人能跑五千公里，銳成芯微的任務(wù)是可不可以讓車(chē)跑到一萬(wàn)公里?

　　NB-IoT方案大多數是電池供電，所以壽命是很重要的。功耗決定了使用壽命，因此有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：成本和功耗。

　　銳成芯微在NB-IoT整個(gè)系統中提供模擬方案，從電源到低功耗邏輯，包括RTC和低功耗，銳成芯微與中芯國際、中興通信用了幾個(gè)月的時(shí)間定制了I/O。

　　現在對于2G模式下，沒(méi)有休眠模式，關(guān)機電流約是50μA，但是對于NB-IoT，就像有一個(gè)人在家里值守，你跟他說(shuō)兩點(diǎn)讓他起來(lái)看看有沒(méi)有快遞，因此有一些系統應用是需要工作的。通過(guò)系統的優(yōu)化和模擬設計(注：模擬有很大一部分是一直要開(kāi)啟的)，測試出來(lái)今天的結果：休眠電流2μA。如果用3600mAh的鋰亞電池，可以使用超過(guò)十年，如果19000mAh鋰亞電池，每天30次也可以使用五年以上，30mAh鋰離子電池也可以用15天。

中天微幫助實(shí)現TEE安全技術(shù)

　　RoseFinch7100號稱(chēng)是中國第一款自主研發(fā)的TEE(Trusted Execution Environment)安全框架的物聯(lián)網(wǎng)芯片，其中用了中天微的CPU。中天微副總經(jīng)理李春強稱(chēng)，該公司擁有七款功耗、性能不同的CPU系列，RoseFinch 7100采用的是CK802高安全、低功耗的CPU。CK802做了很多安全措施，且根據用戶(hù)需求，用戶(hù)可以配置不同層次的安全級別。CK802里首先面對低功耗領(lǐng)域做了二十幾項安全措施，主要用來(lái)防護軟件的攻擊、物理攻擊，面向物聯(lián)網(wǎng)做了TEE安全技術(shù)，基于TEE安全技術(shù)實(shí)現整套物聯(lián)網(wǎng)的安全框架。

　　物聯(lián)網(wǎng)安全實(shí)現的技術(shù)鏈條長(cháng)、挑戰大、涉及面廣，在設備端要對設備進(jìn)行防破解，還要防止它被刷機，防止物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器偽造、接入到設備里，還要實(shí)現安全升級。數據通路要保證數據加密，讓偽造的設備不能接入云端。另外，物聯(lián)網(wǎng)設備是面向低成本低功耗的應用，而且它的應用領(lǐng)域非常碎片，需求都不一樣，采用的芯片和接入方式也都不一樣，這就更加加大了安全實(shí)現的挑戰?？傊?，安全是技術(shù)性和專(zhuān)業(yè)性非常強的工作。一般的公司沒(méi)有安全背景，要實(shí)現安全挑戰是很大的。因為最終需要一整套軟硬件磨合、云端一體的安全體系來(lái)呈現給我們的終端廠(chǎng)家，終端廠(chǎng)家才能快速做出它們的產(chǎn)品，保證設備節點(diǎn)上的安全，數據通道的安全，云端的安全。通過(guò)采用全局安全架構，RoseFinch 7100已經(jīng)把這些安全方面都做到了。

小結

　　NB-IoT已被業(yè)內期盼很久，如今中興微的RoseFinch7100終于問(wèn)世。這是與眾多本土企業(yè)合作的結晶。這看似偶然，實(shí)則必然——本土企業(yè)的快速反應優(yōu)勢體現出來(lái)，同時(shí)本土企業(yè)的技術(shù)實(shí)力也在提升。RoseFinch中文名是朱雀，是中國古代四大神獸，傳說(shuō)可以飛上九重天，愿中興微和本土伙伴一起努力，使RoseFinch7100翱翔于物聯(lián)網(wǎng)應用的廣闊世界!

　　參考文獻：

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　　本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第11期第26頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。