只要0.5美元!Dialog发布尺寸最小、效率最高的蓝牙SoC芯片
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2019年11月14日,高度集成电源管理、充电、AC/DC电源转换、Wi-Fi和蓝牙低功耗技术供应商Dialog半导体公司在北京召开发布会,正式推出了全球尺寸最小、功率效率最高、支持最新蓝牙5.1标准的低成本SoC——

SmartBond TINY DA14531,以及基于DA14531的模块,简化了蓝牙产品的开发,推动蓝牙低功耗(BLE)连接技术实现更广泛的应用。


助力连接下一波10亿IoT设备


众所周知,目前在物联网(IoT)市场,主要的连接技术有WiFi、蓝牙、Zigbee、NB-IoT等。而在众多技术中,蓝牙因具备超低功耗、高速率、远距离、低成本、抗干扰能力强、网络安全性高、智能化控制功能等特点而被广泛应用。而在整个基于蓝牙技术的IoT生态当中,具备更低功耗、更低成本特性的低功耗蓝牙(BLE)正呈现高速增长的态势。



基于ABI Research的最新预测,及其他分析机构的预测,蓝牙技术联盟(SIG)在今年6月的2019年蓝牙亚洲大会上发布了题为《蓝牙市场最新资讯(Bluetooth Maket update 2019)》的报告。该报告指出,2019年全球蓝牙设备出货量将达40亿台左右,预计到2023将增长至54亿台,年复合增长率约8%。届时,低功耗蓝牙单模设备年出货量将增长三倍,达到16亿台的出货量。也就是说,未来4年,低功耗蓝牙单模设备将会有超过10亿台的增长空间。


Dialog半导体公司低功耗连接事业部总监Mark De Clercq表示,在IoT金字塔中,定制化的设备往往成本较高、使用量也较低,接下来是成本和出货量相对适中的标准化可充电、标准化可替换产品,最低层使用量最大的则是标准化的一次性的联网设备。但是这类设备面临的一个问题是,如何在保证性能的前提下,将成本做到更低。而在这方面,相对于其他连接技术来说,低功耗蓝牙将有着巨大的优势。


Mark认为,基于低功耗蓝牙技术的标准化的一次性的物联网设备在未来几年的增长空间将超过10亿台。而要驱动这个市场,就需要将低功耗蓝牙芯片价格做到0.5美元以内。此次Dialog推出的低功耗蓝牙SoC DA14531就是为了助力连接下一波的10亿设备而设计。



尺寸最小、能效最高的蓝牙5.1器件:DA14531只需0.5美元


我们都知道,对于一款芯片来说,在同等制程和封装工艺下,往往尺寸越小,功耗会越低,成本也越低。同样,对于低功耗蓝牙芯片来说,亦是如此。


▲DA14531芯片及模块实拍


Dialog此次推出的DA14531的最小封装尺寸为1.7mm×2.0mm(3.4mm²),仅为现有方案尺寸的一半,而为了缩小尺寸,DA14531采用了更少的外部元器件,仅需6颗外部无源器件,真正实现了单个外部晶振运行,且不会有功率损耗。


在具体的芯片成本控制方面,在电源管理方面,DA14531内部集成了降压/升压DCDC,使得外围器件可以节省了0.2美元,采用旁路模式,电感器成本也可以降低0.03美元;另外,DA14531还实现了单个32MHz外部晶振运行,无需32KHz的晶振,且不会造成功率损耗,在这一块,成本又可降低0.07美元(1百万片用量的情况下)。


Mark表示,DA14531目前在每年1000万片的用量的情况下,成本可以低至0.5美元的。


此外,在板级集成上,DA14531的两种封装形式(3.0x2.2mm FCGQDN和2.0x1.7mm WLCSP 封装)均适用于双层电路板设计,且无需微过孔,在板级集成上成本可进一步降低。


特别需要指出的是,为了能够支持更小更便宜的电池,DA14531集成的降压/升压的DCDC(支持1.1-3.3V的调节),使得设备可以使用1.4/1.5V/3V电压的最小的一次性氧化银电池、锌空电池、一次性印刷电池、碱性纽扣电池和纽扣电池,可在进一步控制设备成本的同时,减少对环境的影响。


高性能、低功耗


虽然DA14531的尺寸更小、成本也更低,但是它在性能方面却并未妥协。


DA14531相比前代的SmartBond TINY系列产品来说,集成了性能更强的32位ARM Cortex M0+,不仅支持最新的蓝牙5.1核心规范协议栈,还可支持降压模式和升压模式(支持1.1-3.3V的调节),以及节省成本的旁路模式。其架构和资源允许它作为独立的无线微控制器使用,或者为已经有微控制器的现有设计添加RF数据传输通道。


在无线电特性方面,DA15531支持可编程,输出功率可达-19.5至+2.5dBm,灵敏度可达-94dBm ;支持智能唤醒,因为处于休眠状态的GPIO也是活跃的;此外,DA14531还集成了温度传感器。



根据业界权威的“嵌入式微处理器基准评测协会”(EEMBC)针对基于低功耗蓝牙的联网 IoT 设备的最新基准工具IoTMark-BLE(代表真实应用中的蓝牙低功耗传感器模型)的测试结果显示,DA14531在功率效率上获得了破纪录的18300高分,比同类竞品高35%。



在功耗控制方面,DA14531在5℃-25℃的环境温度下,休眠电流仅有150-240nA,比主要竞争对手低 20%,使得设备在休眠状态下,可支持数年的寿命;如果是在带唤醒触发事件的睡眠状态下,电流仅700nA;如果是在所有48KB内存均处于活跃状态下的睡眠模式,电流也只有1.6μA。


在系统活跃时,3.0V DCDC开启状态下,用于发射(Tx)的电流消耗为3.5mA,用于接收(Rx)的电流消耗为2.2mA;1.1V DCDC开启状态下:用于发射(Tx) 的电流消耗为8.0mA,接收(Rx)的电流消耗为5.0mA。


总的来看,与主要竞争对手的产品相比,DA14531的Tx电流消耗比主要竞争对手低 40%,Rx电流消耗比主要竞争对手低64%。


另外,DA14531还支持丰富的外设,支持高数据速率传输,数据长度扩展(DLE),软件也支持在线升级(SUOTA)。


应用领域


随着设备对无线连接的需求不断增长,实现完整IoT系统也面临着成本方面的压力。SmartBond TINY DA14531解决了IoT设备尺寸和成本上升的挑战,它以更小的芯片尺寸和占板尺寸,降低了实现完整系统的成本,并确保性能质量无竞争对手能及。


对于开发人员来说,这意味着DA14531可以将无线连接功能带到以往由于尺寸、功耗或成本原因而不涉及的应用(比如标准化一次性产品)领域。比如:



智慧医疗:注射器、吸入器、血压监测仪、温度贴;用app轻松调试设备:机顶盒、打印机、相机、咖啡机、无线访问接入点;低成本遥控器;PC配件、鼠标、触屏手写笔;玩具;简单的无线传感器,如无线温度计;食品/药物冷链监控;医院、工厂、配送中心物品追踪;替代有源RFID;为现有MCU设计轻松添加蓝牙低功耗数据传输通道。



Mark还特别指出,尤其是不断增长的智慧医疗领域(标准化一次性产品非常的多),DA14531将有非常大的市场空间。这些大批量应用包括连网注射器、吸入器、血糖监测仪、温度贴等。


1美元的DA14531模组


前面提到,DA14531的价格可以做到0.5美元的极低的价格,但是这里有个前提就是,每年的用量在1000万颗。这对于大厂来说,并不算什么。但是对于很多的中小企业来说,就比较困难了。


那么对于这类需求量相对较低,但是又想节省成本,同时研发实力相对较弱,又想快速上手的客户,Dialog也宣布将推出更易于开发的SmartBoud TINY模块,集成了天线,预计尺寸小于10×14mm,支持跨地区全面认证。具体量产时间将会是在明年二季度。



得益于DA14531在芯片成本以及板级集成成本上的控制,也使得Dialog即将推出的基于DA14531的SmartBond TINY 模块在成本上可以大幅的降低。据Mark介绍,在相对较高的年用量的情况下,模块成本可小于1美元。


DA14531 SmartBond TINY 开发板


为了帮助开发者更好的基于DA14531 SmartBond TINY进行开发,Dialog还推出了DA14531 PRO开发套件和DA14531 USB开发套件。


▲DA14531 PRO开发套件


DA14531 PRO开发套件包含母板和子板,拥有低泄露FLASH,高达1μA的电流测量精度,支持升压模式,支持灵活的功率配置,同时支持2x mikroBUS 和 Arduino shield 接口。DA14531 USB开发套件同样具有以上特性,虽然只有一个mikroBUS,但是却有更易于使用的了USB接口。


▲DA14531 USB开发套件



▲SmartBond生产线工具


另外,Dialog还有SmartBond生产线工具,可帮助客户快速的进行大批量编程和测试(支持16台设备并行测试,每台设备测试耗时不到1秒,每个季度可完成数千万件的生产和测试),以降低生产测试成本并提升产量,加速产品上市。


供货情况


据Mark介绍,目前DA14531已经开始量产,提供了 FCGQFN 和 WLCSP 两种封装形式,客户可以通过Dialog的分销商伙伴订购。至于DA14531 Pro 和 USB dongle 开发套件,客户同样也可以通过Dialog的分销商伙伴订购。



另外,开发者现在也可通过Dialog的官网获取:软件开发套件、SmartSnippets Studio、完整的支持文档、丰富的软件示例和教程以及在线技术论坛支持。


编辑:芯智讯-浪客剑



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