夯實(shí)無(wú)線(xiàn)基礎，Silicon Labs藍牙主打靈活、安全

無(wú)線(xiàn)正成為物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的新熱點(diǎn)。IoT無(wú)線(xiàn)解決方案需要先進(jìn)的RF技術(shù)，快速的數據傳輸，低功耗、高精度、安全，同時(shí)還要易于開(kāi)發(fā)?；谶@些訴求，市場(chǎng)上有多種無(wú)線(xiàn)標準/協(xié)議的解決方案，其中，藍牙是短距離無(wú)線(xiàn)通信中增長(cháng)最快的協(xié)議之一。

無(wú)線(xiàn)芯片有何特點(diǎn)？為何很多公司關(guān)注藍牙市場(chǎng)？如何才能算好的藍牙解決方案？近日，Silicon Labs（芯科科技）舉辦線(xiàn)上發(fā)布會(huì )，亞太區物聯(lián)網(wǎng)營(yíng)銷(xiāo)高級經(jīng)理陳雄基先生和中國區總經(jīng)理周巍先生對上述問(wèn)題進(jìn)行了解答，并介紹了其藍牙5.2芯片和模塊、Xpress項目等解決方案。

Silicon Labs亞太區物聯(lián)網(wǎng)營(yíng)銷(xiāo)高級經(jīng)理陳雄基（左）和中國區總經(jīng)理周巍

1 無(wú)線(xiàn)芯片的特殊性

首先，無(wú)線(xiàn)芯片與其他產(chǎn)品不同，需要芯片廠(chǎng)商和客戶(hù)、生態(tài)鏈廠(chǎng)商一起打造生態(tài)鏈，是個(gè)漸進(jìn)積累的過(guò)程。

另外，作為芯片廠(chǎng)商，除了硬件，軟件的穩定性和安全性很重要。例如，為了打造一體化的無(wú)線(xiàn)平臺，Silicon Labs十幾年來(lái)收購了很多公司，以提供不同標準/協(xié)議的解決方案，包括Wi-Fi、Zigbee，Thread、Sub-GHz、Z-wave、藍牙/藍牙Mesh及私有協(xié)議等（如下圖）。而且很重要的一點(diǎn)，在軟硬件方面，Silicon Labs搭建了軟、硬件互通共享的平臺。

例如藍牙方面，2015年，Silicon Labs收購了芬蘭Bluegiga公司，從而擁有了自己的藍牙產(chǎn)品線(xiàn)。在此基礎上，，Silicon Labs在2016年推出了第一款基于藍牙的芯片BG13；之后發(fā)布了適合電源供電的BG21芯片；2020年1月，推出第二代藍牙家族的成員BG22，工藝40 nm。相比第一代平臺，第二代平臺更重視分類(lèi)市場(chǎng)，例如在低功耗方面，包括電流控制、電壓控制；而且非常重視安全性，因為隨著(zhù)智能家居的發(fā)展，安全性也變得更重要，Silicon Labs推出了鎖中鎖技術(shù)，大大提高了從芯片到系統的整個(gè)安全性。

由于Silicon Labs提供了廣泛的無(wú)線(xiàn)平臺，因而在無(wú)線(xiàn)市場(chǎng)，每年有20%~30%的高增長(cháng)率。

2 為何看好藍牙？

據藍牙技術(shù)聯(lián)盟預測（如下圖），從2019—2024年的5年間，用于數據傳輸的藍牙的年均增長(cháng)率13%，年出貨量從8億將增長(cháng)到15億個(gè)。2017年，藍牙技術(shù)聯(lián)盟宣布藍牙技術(shù)開(kāi)始全面支持Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )，藍牙Mesh市場(chǎng)正式啟動(dòng)，預計從2019—2024年將達年均增長(cháng)26%。隨著(zhù)2019年藍牙定位服務(wù)（藍牙5.1）的推出，也迎來(lái)了明顯的成長(cháng)，從2019年—2024年，預計年均增長(cháng)率超過(guò)30%，出貨量從1.32億增長(cháng)到5.38億。

由于Silicon Labs在不同無(wú)線(xiàn)標準上有豐富的經(jīng)驗，因此希望把這些經(jīng)驗帶到高成長(cháng)的藍牙領(lǐng)域。

3 何為完整的藍牙方案？

1）首先是有豐富的硬件，即SoC芯片、模組等，滿(mǎn)足不同開(kāi)發(fā)者的需求。

2）協(xié)議棧。例如Silicon Labs通過(guò)收購Bluegiga，獲得了芯片和協(xié)議棧技術(shù)。因此藍牙協(xié)議棧是Silicon Labs內部開(kāi)發(fā)的，這也表明了該公司對于藍牙的承諾：把內部的資源，包括人力資源投放在藍牙軟件部分。

3）推出藍牙APP。首先，Silicon Labs不是APP的專(zhuān)業(yè)開(kāi)發(fā)者，但是希望通過(guò)藍牙手機APP，讓用戶(hù)有一個(gè)參考平臺，即提供低層的通訊部分，讓開(kāi)發(fā)者作為起步點(diǎn)。

4）Silicon Labs也提供其他的一些開(kāi)發(fā)工具，包括功耗優(yōu)化的工具、網(wǎng)絡(luò )的更新工具等，這些工具對于開(kāi)發(fā)無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品非常重要，幫助用戶(hù)把功耗做到極致。還有就是用在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )的工具，能讓客戶(hù)了解無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的實(shí)時(shí)情況，然后去做相關(guān)的開(kāi)發(fā)（如下圖）。

4 Silicon Labs多樣性的藍牙方案

Silicon Labs優(yōu)化的低功耗藍牙產(chǎn)品包括EFR32BG22 SoC、全新的BGM220P/S模塊和Xpress項目，它們均支持藍牙5.2、藍牙測向和藍牙Mesh，且全部獲得了藍牙認證。

具體地，今年1月，Silicon Labs就出爐了EFR32BG22（簡(jiǎn)稱(chēng)BG22）SoC，特點(diǎn)是助力紐扣電池供電產(chǎn)品工作可達10年。今年9月，公司又發(fā)布基于BG22的SiP（系統封裝）的BGM220S，以及BGM220P模組，還有Xpress項目。主要特性如下。

1）高性能

Silicon Labs提供了高性能且安全的低功耗藍牙SoC和模塊。SoC具有高度可定制的軟件和RF設計選項，是要求物聯(lián)網(wǎng)設備開(kāi)發(fā)具有高度靈活性的物聯(lián)網(wǎng)設備制造商的理想選擇。SiP模塊相當適合需要超小尺寸和預先認證的低功耗藍牙設備制造商，幾乎不需要RF設計或工程；而PCB模塊具有SiP模塊的許多優(yōu)點(diǎn)，且成本較低。

Silicon Labs的芯片和模塊解決方案還支持多協(xié)議連接，適用于要求嚴苛的應用，包括網(wǎng)關(guān)、集線(xiàn)器和智能照明。Silicon Labs數十年來(lái)一直是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )的領(lǐng)導者，并且公司正在向其高性能的低功耗藍牙系列產(chǎn)品導入被稱(chēng)為 Secure Vault 的先進(jìn) 安全 功能套件。Secure Vault是當前可用于物聯(lián)網(wǎng)設備的先進(jìn)硬件和軟件安全保護套件，可使設備制造商更好地保護其品牌、產(chǎn)品設計和消費者數據。

2）高安全

9月初，內置Secure Vault的Silicon Labs新型 EFR32MG21B 多協(xié)議無(wú)線(xiàn)SoC獲得了 Arm PSA 2級認證 ，該認證基于全面的保證框架，可幫助實(shí)現IoT安全標準化，并消除安全障礙以利產(chǎn)品上市。EFR32MG21B是首款獲得Arm PSA 2級認證的射頻芯片。

2020年8月， EFR32xG22 Wireless Gecko Series 2 開(kāi)發(fā)套件獲得了ioXt聯(lián)盟頒發(fā)的ioXt SmartCert安全認證。作為致力于提高物聯(lián)網(wǎng)安全性的聯(lián)盟，ioXt聯(lián)盟認證計劃根據 8項ioXt承諾原則 來(lái)評估設備，只有達到或超過(guò)相應安全等級的設備才能獲得ioXt SmartCert認證。

3）優(yōu)化功效和成本

Silicon Labs還提供一系列優(yōu)化的低功耗藍牙解決方案，這些解決方案具有低成本、低功耗和高存儲效率等特性以及強大的RF性能和安全功能，其中包括具有信任根（Root of Trust）和安全加載程序（Secure Loader）的安全啟動(dòng)（Secure Boot）功能。例如，9月發(fā)布的BGM220模塊就是一個(gè)很好的例子，它超緊湊、低成本，可以支持單個(gè)紐扣電池實(shí)現5至10年的電池壽命，同時(shí)可以輕松地添加交鑰匙的預認證，包括CE和FCC的法規認證以及藍牙認證，從而實(shí)現快速上市。

4）NCP實(shí)現完整低功耗藍牙方案，助力產(chǎn)品迅速上市

Silicon Labs的NCP（網(wǎng)絡(luò )協(xié)處理器）非常適合IoT制造商，因為其乎消除了工程和開(kāi)發(fā)周期，使產(chǎn)品得以迅速上市（如下圖）。Silicon Labs的NCP使設備制造商能夠輕松地將交鑰匙安全性和預認證藍牙功能添加至其現有的微控制器（MCU），以具有包括 信任根 在內的嵌入式安全功能。

Silicon Labs正在通過(guò)新的Bluetooth Xpress BGX220預認證PCB和SiP模塊來(lái)擴展其N(xiāo)CP（網(wǎng)絡(luò )協(xié)處理器）產(chǎn)品系列。BGX220 UART轉低功耗藍牙橋接模塊計劃于9月底之前推出，有望為將安全的低功耗藍牙連接產(chǎn)品推向市場(chǎng)提供快速的途徑。與BGM220一樣，Bluetooth Xpress BGX220通過(guò)為客戶(hù)提供經(jīng)過(guò)認證的硬件平臺來(lái)簡(jiǎn)化設計，該平臺通過(guò)將協(xié)議棧轉化為可與外部微控制器一起使用的簡(jiǎn)單API，來(lái)簡(jiǎn)化代碼開(kāi)發(fā)。

圖 Silicon Labs的藍牙SoC、模塊與Xpress模塊的對應關(guān)系

5 完善生態(tài)圈，主辦“Works With”智能家居開(kāi)發(fā)者大會(huì )

近幾年，智能家居是物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)爆發(fā)點(diǎn)。為此，Silicon Labs近日主辦了“Works With”智能家居開(kāi)發(fā)者大會(huì )。但這并不是按照一家半導體公司主導會(huì )議的思路來(lái)辦的，Silicon Labs還邀請了美國的產(chǎn)品、生態(tài)鏈的大鱷，例如亞馬遜、Comcast、谷歌等做線(xiàn)上講演，共同探討如何設計和交付可與任何智能家居生態(tài)系統和無(wú)線(xiàn)協(xié)議配合使用且經(jīng)過(guò)認證的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

Silicon Labs在Works With上展示全面的物聯(lián)網(wǎng)硬件、軟件及開(kāi)發(fā)工具和平臺，這些產(chǎn)品擁有領(lǐng)先的低功耗無(wú)線(xiàn)功能和最先進(jìn)的安全性，并且可以輕松擴展到包括Amazon Alexa、Apple HomeKit、Google Home、Samsung SmartThings、Tuya Smart在內的任何智能家居生態(tài)系統，以及可橫跨多個(gè)無(wú)線(xiàn)協(xié)議，例如藍牙、Project Connected Home over IP（Project CHIP，IP互聯(lián)家庭項目）、Thread、Wi-Fi、Zigbee、Z-Wave和專(zhuān)有協(xié)議（Proprietary）。

值得一提的是，Silicon Labs十分看好Project CHIP，預計不遠的將來(lái)，所有的通訊頻率都可以互聯(lián)互通，都用同一連接，這對整個(gè)生態(tài)鏈非常好，尤其中國客戶(hù)想出海，是一個(gè)很好的發(fā)展點(diǎn)。

6 看好中國市場(chǎng)

中國市場(chǎng)占Silicon Labs的26%-27%業(yè)務(wù)，且中國市場(chǎng)將越來(lái)越重要。因為中國正在興起新基建/5G；且正在進(jìn)行智能家居、智慧城市等與智能化建設；尤其這兩三年2B市場(chǎng)活躍，諸如房地產(chǎn)，以及在運營(yíng)商、生態(tài)鏈大咖的主導下，物聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展。

Silicon Labs將一如既往地加大在中國的投入，加快消費類(lèi)電子等領(lǐng)域的業(yè)務(wù)。因為中國是手機大國，因此藍牙在中國的前景亮麗。相信隨著(zhù)此次藍牙模組、Xpress項目的推出，會(huì )助力國內藍牙的應用普及。