【行家觀點】BGM220藍牙模塊主打靈活與安全，夯實IoT無線網絡基礎

SiliconLabs 2020-10-26 00:00

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無線正成為物聯網(IoT)的新熱點。IoT無線解決方案需要先進的RF技術，快速的數據傳輸，低功耗、高精度、安全，同時還要易于開發。基于這些訴求，市場上有多種無線標準/協議的解決方案，其中，藍牙是短距離無線通信中增長最快的協議之一。

無線芯片有何特點？為何很多公司關注藍牙市場？如何才能算好的藍牙解決方案？Silicon Labs（芯科科技）中國區總經理周巍先生和亞太區物聯網營銷高級經理陳雄基先生近期在媒體說明會中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。

無線芯片的特殊性

首先，無線芯片與其他產品不同，需要芯片廠商和客戶、生態鏈廠商一起打造生態鏈，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及私有協議等。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品線。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展，安全性也變得更重要，Silicon Labs推出了鎖中鎖技術，大大提高了從芯片到系統的整個安全性。

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。

為何看好藍牙？

據藍牙技術聯盟預測，從2019—2024年的5年間，用于數據傳輸的藍牙的年均增長率13%，年出貨量從8億將增長到15億個。2017年，藍牙技術聯盟宣布藍牙技術開始全面支持Mesh網狀網絡，藍牙Mesh市場正式啟動，預計從2019—2024年將達年均增長26%。隨著2019年藍牙定位服務（藍牙5.1）的推出，也迎來了明顯的成長，從2019年—2024年，預計年均增長率超過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驗，因此希望把這些經驗帶到高成長的藍牙領域。

何為完整的藍牙方案？

1 ）豐富的硬件即SoC芯片、模組等，滿足不同開發者的需求。

SoC

模塊

Xpress 選項

? 最大靈活性

? 完全的藍牙協議棧訪問

? 較長的設計周期

( 含射頻設計、認證、編程 )

? 占板面積和尺寸較大

? 射頻設計和認證不再復雜

? 可專注于更快軟件開發項目

( 具有完全協議棧訪問權限 )

? 具有模塊的硬件優勢

? 為不想使用協議棧開發的用戶提供了預編程 API 驅動

? 開發人員僅專注應用，但卻需要無線選項

2 ）協議棧例如Silicon Labs通過收購Bluegiga，獲得了芯片和協議棧技術。因此藍牙協議棧是Silicon Labs內部開發的，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 ）藍牙 APP
首先，Silicon Labs不是APP的專業開發者，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，讓開發者作為起步點。

4 ）開發工具

包括功耗優化的工具、網絡的更新工具等，這些工具對于開發無線產品非常重要，幫助用戶把功耗做到極致。還有就是用在網狀網絡的工具，能讓客戶了解無線網絡的實時情況，然后去做相關的開發。

多樣性的藍牙方案

Silicon Labs優化的低功耗藍牙產品包括EFR32BG22SoC、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品工作可達10年。今年9月，公司又發布基于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，是要求物聯網設備開發具有高度靈活性的物聯網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模塊的許多優點，且成本較低。

Silicon Labs的芯片和模塊解決方案還支持多協議連接，適用于要求嚴苛的應用，包括網關、集線器和智能照明。Silicon Labs數十年來一直是無線網狀網絡的領導者，并且公司正在向其高性能的低功耗藍牙系列產品導入被稱為 Secure Vault 的先進安全功能套件。Secure Vault是當前可用于物聯網設備的先進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、產品設計和消費者數據。

2 ）高安全

9月初，內置SecureVault的Silicon Labs新型 EFR32MG21B 多協議無線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IoT安全標準化，并消除安全障礙以利產品上市。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 開發套件獲得了ioXt聯盟頒發的ioXt SmartCert安全認證。作為致力于提高物聯網安全性的聯盟，ioXt聯盟認證計劃根據 8項ioXt承諾原則來評估設備，只有達到或超過相應安全等級的設備才能獲得ioXt SmartCert認證。

3 ）優化功效和成本

Silicon Labs還提供一系列優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（Rootof Trust）和安全加載程序（Secure Loader）的安全啟動（Secure Boot）功能。例如，9月發布的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5至10年的電池壽命，同時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，從而實現快速上市。

4 ） NCP 實現完整低功耗藍牙方案，助力產品迅速上市

Silicon Labs的NCP（網絡協處理器）非常適合IoT制造商，因為其消除了工程和開發周期，使產品得以迅速上市（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正在通過新的Bluetooth Xpress BGX220預認證PCB和SiP模塊來擴展其NCP（網絡協處理器）產品系列。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通過為客戶提供經過認證的硬件平臺來簡化設計，該平臺通過將協議棧轉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。

圖 Silicon Labs 的藍牙 SoC 、模塊與 Xpress 模塊的對應關系

完善生態圈

近幾年，智能家居是物聯網的一個爆發點。為此，Silicon Labs在今年9月首度主辦了“Works With”全球盛會，聚焦智能家居開發者。但這并不是按照一家半導體公司主導會議的思路來辦的，Silicon Labs還邀請了美國的產品、生態鏈的大鱷，例如亞馬遜、Comcast、谷歌等做線上講演，共同探討如何設計和交付可與任何智能家居生態系統和無線協議配合使用且經過認證的物聯網解決方案。

Silicon Labs在Works With上展示全面的物聯網硬件、軟件及開發工具和平臺，這些產品擁有領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、GoogleHome、Samsung SmartThings、Tuya Smart在內的任何智能家居生態系統，以及可橫跨多個無線協議，例如藍牙、Project Connected Home over IP（Project CHIP，IP互聯家庭項目）、Thread、Wi-Fi、Zigbee、Z-Wave和專有協議（Proprietary）。

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

看好中國市場

中國市場占Silicon Labs的26%-27%業務，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；尤其這兩三年2B市場活躍，諸如房地產，以及在運營商、生態鏈大咖的主導下，物聯網飛速發展。

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域的業務。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，會助力國內藍牙的應用普及。

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