作為一家專注于設(shè)計超低功耗無線技術(shù)和能量收集解決方案的半導(dǎo)體公司，今年1月，Atmosic公司在宣布獲得風(fēng)險投資公司Sutter Hill Ventures領(lǐng)投的7200萬美元新一輪融資的同時，還發(fā)布了搭載能量收集技術(shù)的全新藍(lán)牙5.3片上系統(tǒng)(SoC)ATM33系列。
如今，越來越多的物聯(lián)網(wǎng)廠商正在轉(zhuǎn)向以藍(lán)牙為代表的超低功耗無線通訊技術(shù)。藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟(Bluetooth SIG)提供的最新數(shù)據(jù)顯示，2022年至2026年期間，低功耗藍(lán)牙單模式設(shè)備的年出貨量將增長3倍；到2026年，95%的藍(lán)牙設(shè)備將包含低功耗藍(lán)牙，其復(fù)合年增長率將達(dá)到25%。
其實在ATM33推出之前，Atmosic第一代產(chǎn)品ATM2和ATM3已經(jīng)應(yīng)用于不同的場景中，并取得了非常重要的成功。Atmosic產(chǎn)品營銷總監(jiān)Dylan Ko透露稱，僅在過去一年中，Atmosic產(chǎn)品出貨量就增長了約10倍，客戶群擴(kuò)大了500%。
但Atmosic方面認(rèn)為，第一代產(chǎn)品主要定位于物聯(lián)網(wǎng)低功耗無線(LPW)市場中的遠(yuǎn)程控制、鼠標(biāo)鍵盤等基礎(chǔ)型應(yīng)用，考慮到LPW市場強勁的市場增長率(2020-2024年復(fù)合增長率>10%)，預(yù)計到2024年，不但應(yīng)用終端數(shù)量將達(dá)到40-50億臺，而且市場將越來越傾向于具有更強處理能力、更多功能(安全和定位)和更低功耗的設(shè)備。這樣一來，LPW市場也就自然而然的進(jìn)入了以家居智能設(shè)備傳感器、血糖監(jiān)測儀、可穿戴設(shè)備和尋向設(shè)備為代表的第二代產(chǎn)品階段。
以近年來市場需求快速增長的血糖監(jiān)測產(chǎn)品為例，這類便攜式產(chǎn)品往往是可穿戴的，并且希望具有很薄的尺寸，通過柔軟的塑料材質(zhì)緊貼人體；但同時又需要可靠的電池表現(xiàn)，長時間不間斷地提供監(jiān)測功能。因此產(chǎn)品需要在長期處于低功耗狀態(tài)的同時準(zhǔn)確地完成監(jiān)測任務(wù)，這就對電池尺寸、芯片效率和功耗提出了非常嚴(yán)格的要求。
類似地，一些其他的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對于SoC計算能力、安全性或者存儲規(guī)格的要求會更高。例如精準(zhǔn)的定位與尋向設(shè)備會產(chǎn)生持續(xù)不斷的數(shù)據(jù)流，要求處理器在保持較低功耗的同時，快速進(jìn)行接收和處理。這種數(shù)據(jù)的快速和持續(xù)訪問需要建立在穩(wěn)定的設(shè)備存儲基礎(chǔ)之上，要求一定的性能與可靠性，因此充足的RAM、閃存是不可或缺的。而像家庭自動化設(shè)備，如智能門鎖、智能開關(guān)往往對SoC安全性和電池續(xù)航有著更高的要求。
挑戰(zhàn)“永久續(xù)航”新極限
支持“迄今最長的電池使用壽命及無電池運行，將現(xiàn)有的能量收集及超低功耗技術(shù)推進(jìn)到了更高的水平。”——這是Atmosic ATM33系列最具競爭力的賣點所在。
Dylan Ko在接受《國際電子商情》采訪時指出，得益于ATM2和ATM3在市場上取得的成功，Atmosic將一些共同的創(chuàng)新技術(shù)，例如超低功耗、受控能量收集(光伏/射頻/熱能/機械能)、無MCU感知、射頻信號按需喚醒等，繼續(xù)沿用到了ATM33系列產(chǎn)品上，并在此基礎(chǔ)上對系統(tǒng)層面進(jìn)行了大幅的優(yōu)化升級和增強，包括更強的處理能力和嵌入式非易失性存儲器(NVM)、光伏射頻能量收集器以及電池支持能力的增強、更安全的Arm TrustZone技術(shù)、AoA/AoD資產(chǎn)跟蹤和尋向技術(shù)、更高的發(fā)射功率，以此大幅延長電池的使用壽命，甚至實現(xiàn)無需電池的應(yīng)用環(huán)境。
以無MCU感知操作技術(shù)為例，在傳感器進(jìn)行芯片讀寫時，ATM33中的Sensor Hub無需MCU即可操作并直接發(fā)送低功耗藍(lán)牙(BLE)數(shù)據(jù)包。這意味著，即使在深度睡眠狀態(tài)下，SoC也能執(zhí)行傳感器運作支援功能，如訪問內(nèi)存和傳輸信標(biāo)等，而不需要喚醒整顆芯片，大幅節(jié)省了所需的功耗；在射頻信號按需喚醒技術(shù)方面，ATM33系列配備了一個0.7mA超低功耗接收器和一款具有突破性的高效發(fā)射器，可在0-10dBm的輸出功率下高效運行，使得電池使用壽命達(dá)到同類競品的3-5倍。
ATM33還集成了功耗優(yōu)化的ARM Cortex-M33F處理器，工作頻率可達(dá)64MHz，并支持ARM TrustZone?，可提供強大的系統(tǒng)安全性。與ATM2和ATM3產(chǎn)品支持藍(lán)牙5.0不同，ATM33系列已經(jīng)擴(kuò)展到支持藍(lán)牙LE 5.1/5.2/5.3，并同時支持AoA與AoD室內(nèi)定位技術(shù)，用于資產(chǎn)跟蹤和尋向。
此外，Atmosic還對光伏和射頻能量收集器進(jìn)行了增強，用以支持不同類型的光伏能量收集器，進(jìn)一步擴(kuò)大了能夠接收的射頻能量輸入范圍。例如在CES 2022上，三星就發(fā)布了一款使用光能和射頻能量采集的無電池藍(lán)牙遙控器。Dylan Ko預(yù)計，在接下來的一到兩年內(nèi)，會有更多類似的應(yīng)用被開發(fā)出來，它們的共同點都是對電池的依賴性會大幅下降，甚至實現(xiàn)永久續(xù)航。
為了更好地滿足不同應(yīng)用場景的需求，ATM33系列也提供不同的封裝解決方案：一種是QFN(方形扁平無引腳封裝)，包括5×5mm和7×7mm規(guī)格，引腳數(shù)分別是40和56；另外一種是WLCSP(晶圓級芯片規(guī)模封裝)，適合其他更小體積的應(yīng)用場景，預(yù)計于2022年年中實現(xiàn)量產(chǎn)。
在被問及“低功耗藍(lán)牙技術(shù)目前是否依然是短距離通信領(lǐng)域的最優(yōu)解？”這一問題時，Dylan Ko對《國際電子商情》解釋說，與UWB相比，藍(lán)牙最主要的優(yōu)勢就是超低功耗和低成本，但UWB精度更高，功耗自然也要更高一些。“并不是說UWB技術(shù)不好，只是不同無線技術(shù)間各具優(yōu)勢，有不同的使用層級，彼此間互補趨勢明顯。”
根據(jù)藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟與ABI Research近日發(fā)布的《2022年藍(lán)牙市場最新資訊》，藍(lán)牙位置服務(wù)已經(jīng)成為增長速度最快的藍(lán)牙解決方案領(lǐng)域，覆蓋了從資產(chǎn)追蹤到室內(nèi)導(dǎo)航，再到無鑰匙進(jìn)入等各種服務(wù)。未來五年內(nèi)，基于藍(lán)牙的位置服務(wù)年復(fù)合增長率將達(dá)到25%，到2026年，藍(lán)牙位置服務(wù)設(shè)備的年出貨量將達(dá)到5.68億。
Dylan Ko說作為一家初創(chuàng)的、正在快速成長的公司，Atmosic現(xiàn)在的戰(zhàn)略方向就是持續(xù)關(guān)注BLE市場的創(chuàng)新，因為BLE市場的發(fā)展非常迅速，規(guī)模非常大。所以，“我們必須持續(xù)專注于低功耗和能量采集兩大核心技術(shù)。”他表示，Atmosic不能只是跟在別人身后做一些沒有特色的產(chǎn)品，而是要全力凸顯自身的核心價值，在價格和市場份額上實現(xiàn)突破。
例如在能量采集方面，如何比競爭對手的方案支持更多的能量收集方式，更廣的收集范圍，更有效率的能量傳輸路徑，就非常值得深入研究。
而在射頻設(shè)計方面，Atmosic采用的并不是單純的一條技術(shù)路徑，而是多個技術(shù)路徑的綜合——首先，使用了非常低電壓的晶體管；其次，將所有的藍(lán)牙芯片進(jìn)行細(xì)化和分解，將其拆分成50個甚至更多的模塊，再依據(jù)具體的使用場景，對不同模塊的功耗、信號傳輸?shù)男省⒁约澳K之間信號傳輸?shù)碾妷哼M(jìn)行不同層次的優(yōu)化；最后，如前文所述，當(dāng)模塊沒有被使用的時候，它們將處于睡眠狀態(tài)。
Dylan Ko相信超低功耗藍(lán)牙、遙控器、鍵盤、智能門鎖等市場在2022年里將會繼續(xù)增長，醫(yī)療領(lǐng)域的動態(tài)血糖監(jiān)測(CGM)，以及AoA/AoD的資產(chǎn)追蹤和尋向技術(shù)也會是公司未來關(guān)注的重點。接下來，除了確保ATM2和ATM3繼續(xù)獲得更加穩(wěn)定增長的訂單外，Atmosic也將發(fā)力能量收集，特別是光伏發(fā)電和射頻發(fā)電兩大應(yīng)用場景。
