作(zuo)為一家(jia)專注于設計超低功耗無(wu)線(xian)技(ji)術和能量收集解決(jue)方(fang)案的半導體公司(si)，今(jin)年1月，Atmosic公司(si)在(zai)宣布(bu)獲得風險(xian)投(tou)資(zi)公司(si)Sutter Hill Ventures領投(tou)的7200萬美元新一輪(lun)融資(zi)的同時(shi)，還發布(bu)了搭載能量收集技(ji)術的全新藍(lan)牙(ya)5.3片上系統(SoC)ATM33系列。
如今，越來越多的物聯網廠商正在(zai)轉(zhuan)向(xiang)以藍(lan)(lan)牙為代表的超(chao)低(di)(di)功(gong)耗(hao)無(wu)線通訊技(ji)術。藍(lan)(lan)牙技(ji)術聯盟(meng)(Bluetooth SIG)提供(gong)的最(zui)新(xin)數據顯示(shi)，2022年(nian)至2026年(nian)期間，低(di)(di)功(gong)耗(hao)藍(lan)(lan)牙單模式設備(bei)的年(nian)出(chu)貨量(liang)將增長(chang)(chang)3倍；到(dao)2026年(nian)，95%的藍(lan)(lan)牙設備(bei)將包(bao)含低(di)(di)功(gong)耗(hao)藍(lan)(lan)牙，其復合年(nian)增長(chang)(chang)率(lv)將達到(dao)25%。
其實(shi)在(zai)ATM33推出(chu)之(zhi)前，Atmosic第一(yi)代產品ATM2和ATM3已經(jing)應用于不同的(de)場景(jing)中，并取得了非常(chang)重(zhong)要的(de)成功。Atmosic產品營銷總監Dylan Ko透露稱(cheng)，僅在(zai)過(guo)去一(yi)年中，Atmosic產品出(chu)貨量(liang)就增長了約10倍，客戶群擴大了500%。
但(dan)Atmosic方面認為，第一代產品(pin)主(zhu)要(yao)定位于物(wu)聯網低(di)功(gong)耗(hao)無線(LPW)市場(chang)(chang)中的(de)(de)遠(yuan)程控制、鼠標鍵盤等基(ji)礎型應用，考慮到LPW市場(chang)(chang)強勁的(de)(de)市場(chang)(chang)增長率(2020-2024年復合增長率>10%)，預(yu)計到2024年，不但(dan)應用終端數(shu)量將(jiang)達到40-50億臺，而且(qie)市場(chang)(chang)將(jiang)越(yue)來(lai)越(yue)傾向于具有更(geng)強處理能力、更(geng)多功(gong)能(安全和定位)和更(geng)低(di)功(gong)耗(hao)的(de)(de)設(she)備(bei)。這(zhe)樣一來(lai)，LPW市場(chang)(chang)也就自然(ran)而然(ran)的(de)(de)進(jin)入了以家居智能設(she)備(bei)傳感器(qi)、血糖監測儀、可(ke)穿戴設(she)備(bei)和尋向設(she)備(bei)為代表(biao)的(de)(de)第二代產品(pin)階段。
以近年來市場需求快速增長的血糖監測產品為例，這類便攜式產品往往是可穿戴的，并且希望具有很薄的尺寸，通過柔軟的塑料材質緊貼人體；但同時又需要可靠的電池表現，長時間不間斷地提供監測功能。因此產品需要在長期處于低功耗狀態的同時準確地完成監測任務，這就對電池尺寸、芯片效(xiao)率和功耗提出了(le)非常嚴格的要(yao)求(qiu)。
類似地，一些其他的(de)(de)(de)(de)物聯網設備(bei)對(dui)于SoC計算(suan)能力(li)、安(an)全性或者存(cun)儲規格的(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)(yao)求(qiu)會更(geng)高。例(li)如(ru)精準(zhun)的(de)(de)(de)(de)定(ding)位與(yu)尋向設備(bei)會產生持(chi)續不斷(duan)的(de)(de)(de)(de)數據流(liu)，要(yao)(yao)(yao)求(qiu)處理(li)(li)器在(zai)保(bao)持(chi)較低(di)功(gong)耗的(de)(de)(de)(de)同時，快速(su)進行(xing)接收和處理(li)(li)。這種(zhong)數據的(de)(de)(de)(de)快速(su)和持(chi)續訪問(wen)需要(yao)(yao)(yao)建立在(zai)穩定(ding)的(de)(de)(de)(de)設備(bei)存(cun)儲基礎(chu)之上，要(yao)(yao)(yao)求(qiu)一定(ding)的(de)(de)(de)(de)性能與(yu)可靠性，因此充足的(de)(de)(de)(de)RAM、閃存(cun)是不可或缺的(de)(de)(de)(de)。而像家庭(ting)自動(dong)化設備(bei)，如(ru)智能門鎖(suo)、智能開(kai)關往往對(dui)SoC安(an)全性和電池續航(hang)有著(zhu)更(geng)高的(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)(yao)求(qiu)。
挑戰“永久續航”新極限
支持“迄今最(zui)(zui)長(chang)的(de)電(dian)池使用(yong)壽命及無電(dian)池運行，將現有(you)的(de)能量收(shou)集及超(chao)低功耗技術推進到(dao)了更高的(de)水平。”——這是Atmosic ATM33系(xi)列最(zui)(zui)具競爭力的(de)賣點所在。
Dylan Ko在接受《國際電(dian)子商(shang)情》采(cai)訪時指出，得(de)(de)益于(yu)ATM2和ATM3在市(shi)場上取得(de)(de)的(de)成(cheng)功(gong)(gong)，Atmosic將一些共同的(de)創新技術，例如超(chao)低功(gong)(gong)耗、受控能(neng)(neng)量收集(ji)(光伏/射頻/熱能(neng)(neng)/機械能(neng)(neng))、無MCU感知、射頻信號按需喚醒等，繼續沿用(yong)到(dao)了ATM33系列產品上，并在此基(ji)礎上對(dui)系統層(ceng)面進(jin)行了大(da)幅的(de)優化(hua)升級和增強(qiang)，包括(kuo)更(geng)強(qiang)的(de)處理能(neng)(neng)力(li)和嵌(qian)入(ru)式非易失(shi)性存儲器(qi)(NVM)、光伏射頻能(neng)(neng)量收集(ji)器(qi)以及電(dian)池支(zhi)持能(neng)(neng)力(li)的(de)增強(qiang)、更(geng)安全的(de)Arm TrustZone技術、AoA/AoD資產跟蹤和尋(xun)向(xiang)技術、更(geng)高的(de)發射功(gong)(gong)率(lv)，以此大(da)幅延(yan)長電(dian)池的(de)使用(yong)壽(shou)命，甚(shen)至(zhi)實(shi)現無需電(dian)池的(de)應用(yong)環境。
以無MCU感(gan)知操作(zuo)技(ji)術為例，在(zai)傳(chuan)感(gan)器(qi)進行(xing)芯(xin)片(pian)(pian)讀寫時，ATM33中(zhong)的(de)Sensor Hub無需MCU即可(ke)操作(zuo)并直接發(fa)送(song)低(di)功耗藍牙(BLE)數據包。這意味(wei)著，即使在(zai)深度睡(shui)眠(mian)狀(zhuang)態下，SoC也能執行(xing)傳(chuan)感(gan)器(qi)運(yun)作(zuo)支援功能，如訪問內存和傳(chuan)輸信標等，而不需要喚(huan)醒整(zheng)顆芯(xin)片(pian)(pian)，大幅節省(sheng)了(le)所需的(de)功耗；在(zai)射頻信號按需喚(huan)醒技(ji)術方面，ATM33系列配備了(le)一(yi)個0.7mA超低(di)功耗接收器(qi)和一(yi)款具有突破性的(de)高效發(fa)射器(qi)，可(ke)在(zai)0-10dBm的(de)輸出功率下高效運(yun)行(xing)，使得電池使用(yong)壽命(ming)達(da)到同類競品的(de)3-5倍。
ATM33還集成了功耗(hao)優化的(de)ARM Cortex-M33F處理器，工作頻(pin)率可(ke)(ke)達64MHz，并支(zhi)持ARM TrustZone?，可(ke)(ke)提供強大的(de)系統安全性。與ATM2和(he)ATM3產品支(zhi)持藍(lan)牙5.0不(bu)同(tong)(tong)，ATM33系列已經擴展到支(zhi)持藍(lan)牙LE 5.1/5.2/5.3，并同(tong)(tong)時(shi)支(zhi)持AoA與AoD室內定位技術，用于資產跟蹤和(he)尋向。
此外(wai)，Atmosic還對光伏(fu)和射(she)頻能(neng)量(liang)(liang)收(shou)集器進(jin)行了(le)增(zeng)強，用(yong)以支持不(bu)同類型的(de)(de)光伏(fu)能(neng)量(liang)(liang)收(shou)集器，進(jin)一(yi)(yi)步擴大了(le)能(neng)夠(gou)接收(shou)的(de)(de)射(she)頻能(neng)量(liang)(liang)輸入(ru)范圍(wei)。例如在CES 2022上(shang)，三星(xing)就(jiu)發布(bu)了(le)一(yi)(yi)款使用(yong)光能(neng)和射(she)頻能(neng)量(liang)(liang)采(cai)集的(de)(de)無電池藍牙遙控器。Dylan Ko預計，在接下來的(de)(de)一(yi)(yi)到兩(liang)年內(nei)，會有更多類似(si)的(de)(de)應用(yong)被開發出來，它們(men)的(de)(de)共同點都是對電池的(de)(de)依賴性會大幅下降，甚至(zhi)實現永久續航。
為了(le)更(geng)好地滿足不同(tong)應用場景的需(xu)求，ATM33系列也(ye)提供不同(tong)的封(feng)裝解(jie)決方(fang)案：一種(zhong)是(shi)QFN(方(fang)形扁平無引腳封(feng)裝)，包括(kuo)5×5mm和7×7mm規(gui)格，引腳數分別是(shi)40和56；另外(wai)一種(zhong)是(shi)WLCSP(晶圓(yuan)級芯片規(gui)模(mo)封(feng)裝)，適合其(qi)他更(geng)小體積的應用場景，預計于2022年(nian)年(nian)中實(shi)現量產。
在(zai)被問及“低功耗(hao)藍牙技(ji)術(shu)目前是否依(yi)然(ran)是短距離通信領域的(de)最優(you)(you)解？”這一問題(ti)時(shi)，Dylan Ko對《國際電子商(shang)情》解釋說(shuo)，與UWB相比，藍牙最主要的(de)優(you)(you)勢就是超(chao)低功耗(hao)和低成本，但(dan)UWB精(jing)度更高，功耗(hao)自然(ran)也要更高一些。“并不是說(shuo)UWB技(ji)術(shu)不好(hao)，只是不同無線技(ji)術(shu)間(jian)各具優(you)(you)勢，有不同的(de)使用層級，彼(bi)此間(jian)互補趨勢明顯。”
根據藍牙技術聯盟(meng)與(yu)ABI Research近日發布的《2022年(nian)(nian)藍牙市(shi)場最新(xin)資訊》，藍牙位(wei)置服務(wu)已經成為增長速(su)度(du)最快的藍牙解決方案領域，覆蓋了從資產追蹤到(dao)室內導(dao)航(hang)，再到(dao)無鑰匙進(jin)入等各種服務(wu)。未來五年(nian)(nian)內，基于藍牙的位(wei)置服務(wu)年(nian)(nian)復合(he)增長率(lv)將達到(dao)25%，到(dao)2026年(nian)(nian)，藍牙位(wei)置服務(wu)設備的年(nian)(nian)出(chu)貨(huo)量將達到(dao)5.68億。
Dylan Ko說作為一家初創的(de)(de)(de)、正在(zai)快速(su)成長的(de)(de)(de)公司(si)，Atmosic現在(zai)的(de)(de)(de)戰略方向就是(shi)持續(xu)關注BLE市場的(de)(de)(de)創新，因為BLE市場的(de)(de)(de)發展非常(chang)迅(xun)速(su)，規模非常(chang)大。所以(yi)，“我們必(bi)須持續(xu)專注于低功(gong)耗和能量(liang)采(cai)集(ji)兩(liang)大核心技術。”他(ta)表示，Atmosic不能只(zhi)是(shi)跟(gen)在(zai)別人身(shen)后做一些(xie)沒有特色的(de)(de)(de)產品，而(er)是(shi)要全力凸顯自身(shen)的(de)(de)(de)核心價(jia)值，在(zai)價(jia)格和市場份額(e)上實(shi)現突破。
例如(ru)在能量采集方(fang)(fang)面，如(ru)何比競爭(zheng)對手的方(fang)(fang)案支持更多的能量收(shou)集方(fang)(fang)式，更廣的收(shou)集范圍，更有效率的能量傳輸(shu)路(lu)徑，就非常值得深入(ru)研究。
而在射頻設計方面，Atmosic采(cai)用的(de)(de)并不(bu)(bu)是(shi)單純的(de)(de)一條技(ji)術路徑(jing)，而是(shi)多(duo)個(ge)(ge)技(ji)術路徑(jing)的(de)(de)綜合——首(shou)先(xian)，使用了非常低電壓(ya)的(de)(de)晶(jing)體管；其次，將(jiang)所(suo)有的(de)(de)藍牙芯片(pian)進行細(xi)化和分(fen)解，將(jiang)其拆分(fen)成50個(ge)(ge)甚至(zhi)更多(duo)的(de)(de)模(mo)(mo)塊(kuai)，再依據具體的(de)(de)使用場景，對不(bu)(bu)同(tong)模(mo)(mo)塊(kuai)的(de)(de)功耗、信號傳(chuan)輸的(de)(de)效率、以及模(mo)(mo)塊(kuai)之間信號傳(chuan)輸的(de)(de)電壓(ya)進行不(bu)(bu)同(tong)層(ceng)次的(de)(de)優化；最后，如(ru)前文所(suo)述(shu)，當(dang)模(mo)(mo)塊(kuai)沒有被使用的(de)(de)時候，它們將(jiang)處于睡眠狀態。
Dylan Ko相(xiang)信超低功耗(hao)藍(lan)牙、遙控(kong)器、鍵(jian)盤(pan)、智能門鎖等(deng)市場(chang)在2022年里將會(hui)繼(ji)續(xu)(xu)增長(chang)(chang)，醫療領域(yu)的動態血糖監測(CGM)，以及AoA/AoD的資產追蹤(zong)和尋(xun)向(xiang)技術(shu)也會(hui)是公司未(wei)來關注的重點。接下(xia)來，除(chu)了確保ATM2和ATM3繼(ji)續(xu)(xu)獲(huo)得更(geng)加穩(wen)定增長(chang)(chang)的訂單外，Atmosic也將發(fa)力能量收集(ji)，特別是光伏發(fa)電和射頻(pin)發(fa)電兩(liang)大應(ying)用場(chang)景。
