夯實無線基礎(chǔ)，Silicon Labs藍牙主打靈活、安全

無線正成為物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的新熱點。IoT無線解決方案需要先進的RF技術(shù)，快速的數(shù)據(jù)傳輸，低功耗、高精度、安全，同時還要易于開發(fā)?；谶@些訴求，市場上有多種無線標準/協(xié)議的解決方案，其中，藍牙是短距離無線通信中增長最快的協(xié)議之一。

無線芯片有何特點？為何很多公司關(guān)注藍牙市場？如何才能算好的藍牙解決方案？近日，Silicon Labs（芯科科技）舉辦線上發(fā)布會，亞太區(qū)物聯(lián)網(wǎng)營銷高級經(jīng)理陳雄基先生和中國區(qū)總經(jīng)理周巍先生對上述問題進行了解答，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(qū)物聯(lián)網(wǎng)營銷高級經(jīng)理陳雄基（左）和中國區(qū)總經(jīng)理周巍

1 無線芯片的特殊性

首先，無線芯片與其他產(chǎn)品不同，需要芯片廠商和客戶、生態(tài)鏈廠商一起打造生態(tài)鏈，是個漸進積累的過程。

另外，作為芯片廠商，除了硬件，軟件的穩(wěn)定性和安全性很重要。例如，為了打造一體化的無線平臺，Silicon Labs十幾年來收購了很多公司，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，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。在此基礎(chǔ)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市場，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(tǒng)的整個安全性。

由于Silicon Labs提供了廣泛的無線平臺，因而在無線市場，每年有20%~30%的高增長率。

2 為何看好藍牙？

據(jù)藍牙技術(shù)聯(lián)盟預(yù)測（如下圖），從2019—2024年的5年間，用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃{牙的年均增長率13%，年出貨量從8億將增長到15億個。2017年，藍牙技術(shù)聯(lián)盟宣布藍牙技術(shù)開始全面支持Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，藍牙Mesh市場正式啟動，預(yù)計從2019—2024年將達年均增長26%。隨著2019年藍牙定位服務(wù)（藍牙5.1）的推出，也迎來了明顯的成長，從2019年—2024年，預(yù)計年均增長率超過30%，出貨量從1.32億增長到5.38億。

由于Silicon Labs在不同無線標準上有豐富的經(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，滿足不同開發(fā)者的需求。

2）協(xié)議棧。例如Silicon Labs通過收購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(nèi)部開發(fā)的，這也表明了該公司對于藍牙的承諾：把內(nèi)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的專業(yè)開發(fā)者，但是希望通過藍牙手機APP，讓用戶有一個參考平臺，即提供低層的通訊部分，讓開發(fā)者作為起步點。

4）Silicon Labs也提供其他的一些開發(fā)工具，包括功耗優(yōu)化的工具、網(wǎng)絡(luò)的更新工具等，這些工具對于開發(fā)無線產(chǎn)品非常重要，幫助用戶把功耗做到極致。還有就是用在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的工具，能讓客戶了解無線網(wǎng)絡(luò)的實時情況，然后去做相關(guān)的開發(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（簡稱BG22）SoC，特點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(tǒng)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(shè)計選項，是要求物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備開發(fā)具有高度靈活性的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備制造商的理想選擇。SiP模塊相當適合需要超小尺寸和預(yù)先認證的低功耗藍牙設(shè)備制造商，幾乎不需要RF設(shè)計或工程；而PCB模塊具有SiP模塊的許多優(yōu)點，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(yīng)用，包括網(wǎng)關(guān)、集線器和智能照明。Silicon Labs數(shù)十年來一直是無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的領(lǐng)導(dǎo)者，并且公司正在向其高性能的低功耗藍牙系列產(chǎn)品導(dǎo)入被稱為 Secure Vault 的先進 安全 功能套件。Secure Vault是當前可用于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的先進硬件和軟件安全保護套件，可使設(shè)備制造商更好地保護其品牌、產(chǎn)品設(shè)計和消費者數(shù)據(jù)。

2）高安全

9月初，內(nèi)置Secure Vault的Silicon Labs新型 EFR32MG21B 多協(xié)議無線SoC獲得了 Arm PSA 2級認證 ，該認證基于全面的保證框架，可幫助實現(xiàn)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(jù) 8項ioXt承諾原則 來評估設(shè)備，只有達到或超過相應(yīng)安全等級的設(shè)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（Secure Boot）功能。例如，9月發(fā)布的BGM220模塊就是一個很好的例子，它超緊湊、低成本，可以支持單個紐扣電池實現(xiàn)5至10年的電池壽命，同時可以輕松地添加交鑰匙的預(yù)認證，包括CE和FCC的法規(guī)認證以及藍牙認證，從而實現(xiàn)快速上市。

4）NCP實現(xiàn)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發(fā)周期，使產(chǎn)品得以迅速上市（如下圖）。Silicon Labs的NCP使設(shè)備制造商能夠輕松地將交鑰匙安全性和預(yù)認證藍牙功能添加至其現(xiàn)有的微控制器（MCU），以具有包括 信任根 在內(nèi)的嵌入式安全功能。

Silicon Labs正在通過新的Bluetooth Xpress BGX220預(yù)認證PCB和SiP模塊來擴展其NCP（網(wǎng)絡(luò)協(xié)處理器）產(chǎn)品系列。BGX220 UART轉(zhuǎn)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)品推向市場提供快速的途徑。與BGM220一樣，Bluetooth Xpress BGX220通過為客戶提供經(jīng)過認證的硬件平臺來簡化設(shè)計，該平臺通過將協(xié)議棧轉(zhuǎn)化為可與外部微控制器一起使用的簡單API，來簡化代碼開發(fā)。

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

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

近幾年，智能家居是物聯(lián)網(wǎng)的一個爆發(fā)點。為此，Silicon Labs近日主辦了“Works With”智能家居開發(fā)者大會。但這并不是按照一家半導(dǎo)體公司主導(dǎo)會議的思路來辦的，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、谷歌等做線上講演，共同探討如何設(shè)計和交付可與任何智能家居生態(tài)系統(tǒng)和無線協(xié)議配合使用且經(jīng)過認證的物聯(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、軟件及開發(fā)工具和平臺，這些產(chǎn)品擁有領(lǐng)先的低功耗無線功能和最先進的安全性，并且可以輕松擴展到包括Amazon Alexa、Apple HomeKit、Google Home、Samsung SmartThings、Tuya Smart在內(nèi)的任何智能家居生態(tài)系統(tǒng)，以及可橫跨多個無線協(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和專有協(xié)議（Proprietary）。

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

6 看好中國市場

中國市場占Silicon Labs的26%-27%業(yè)務(wù)，且中國市場將越來越重要。因為中國正在興起新基建/5G；且正在進行智能家居、智慧城市等與智能化建設(shè)；尤其這兩三年2B市場活躍，諸如房地產(chǎn)，以及在運營商、生態(tài)鏈大咖的主導(dǎo)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。相信隨著此次藍牙模組、Xpress項目的推出，會助力國內(nèi)藍牙的應(yīng)用普及。