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IoT晶片究竟如何實現“永久續航”?
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可能在很多人眼裡,“永久續航”一直都是一個“偽命題”。畢竟,照自然界常理來說,這種需求可能不太現實,且從古到今,似乎也沒有真正被實現過。尤其是在如今的電子設備領域,若是沒有外部的充能,任何一款設備都不可能永遠“線上”。眼下,隨著“萬物智慧高速互聯”即“5G+IoT+AI”時代的到來,“發熱、續航差、掉電快”也逐步成為了各類電子設備應用當中首要痛點。整個產業鏈都苦於尋求一劑能消解功耗癥結,實現“電量永續”的治癒良方。

雖說這是專攻半導體晶片領域的專業玩家們所擅長的領域,但如今的現實卻是,為了搶攻低功耗、長續航這塊市場,大量晶片廠商都在絞盡腦汁地在架構、基礎指令集甚至基本器件等層面上下功夫,以求盡可能的降低晶片功耗,提升性價比,但結果往往卻差強人意。不過總體來看,這塊市場的確十分誘人,畢竟,在如今瘋狂的IoT時代,低功耗可以說是絕對強大的市場“收割機”,若是能用極致低功耗吃下這塊市場的大塊蛋糕,無異于能成為獨攬一方的新興半導體晶片巨頭。

謀思科技(Atmosic)就是這樣一家在低功耗領域走得很遠的晶片企業,隨著這一市場開始爆發廣闊的商機,也將為Atmosic的營收增長以及可持續發展帶來莫大的助力。在低功耗領域,謀思科技選擇了藍牙低功耗的方向,之所以選擇這條路,也正是看到了這一領域覆蓋從個人電子設備到家居設備,再到汽車、健康、工業和企業,以及智慧城市等非常豐富的應用場景。

日前,謀思科技首席執行官David Su在接受記者採訪時表示:“藍牙低功耗有著非常巨大的市場前景以及市場發展的潛力,在全部35億台已經裝機的無線基站當中,其實藍牙是最常見的一種互聯解決方案。如今,藍牙5.0技術最新的一些標準也已經正式發佈了。基於藍牙5.0技術,我們可以將它具體連接的範圍以及續航的能力繼續獲得提升,而且,它的連接範圍甚至已經可以達到Wi-Fi相對應的水準。而按照ABI研究機構最新的一些統計數字,我們在消費品以及家居用品包括感測器和資料傳輸市場已經在全球超過10億的市場份額,這也是我們所定位的目標市場。”

“永久續航”的“三大重器”
之所以力推“永久續航”,無疑還是為了盡可能的減少浪費、保護環境,而對於使用者來說,不需要經常充電也能帶來體驗上的重大提升,可謂“一石二鳥”。但現階段,完全程度的“永久續航”自然還有些距離,但通過在技術創新上的改進,已經能夠為廣大的IoT設備提供很長壽命的續航支援。

David Su表示:“我們關注的就是之前需要使用電池的一些具體的應用設備或者是電子場景,通過我們的技術以及解決方案,我們可以大幅度地實現永久續航,擴展電池的續航能力,可以進一步地實現無需電池。”

據記者瞭解,這主要得益於謀思科技的“三大重器”,即超低功耗射頻、射頻喚醒以及受控能量收集技術。從具體的產品性能提升的角度來看,首先,基於謀思科技超低功耗射頻技術開發的產品,對比市面上的其他競爭對手,可以實現5到10倍的功耗及相關電源能耗的降低;而射頻喚醒,可以讓設備無需使用時可隨時保持休眠狀態,只有在需要的時候才會被喚醒;最後,謀思科技自主開發的受控能量收集技術,結合超低功耗技術和解決方案,就能夠實現更好的永久續航以及無需電池的應用能力,這種受控能量收集技術還可以適用於不同的能量收集來源,包括射頻、光能以及動能等等。

基於此“三大重器”,謀思科技開闢了兩大系列產品管線,David Su介紹:“首先,是我們M2系列解決方案。我們M2系列方案可以提供超低功耗的藍牙5.0的連接,同時也支援射頻喚醒。而我們的M3系列解決方案,則在M2的基礎之上增加了受控能量收集技術,這也意味著基於M3的解決方案,我們也可以進一步的實現無需電池。”

當然,體現性能優勢的最直觀的方式就是對比,相比市面上的一些競品,通過對比發現謀思科技的M2方案在TX值上相比競爭對手低了超過2倍之多。同時,接收器的功耗也比競爭對手低了將近6到7倍,這還是在沒有採用能量收集技術的前提下。而M3的性能更甚,且與M2在引腳上完全相容。

不過,要體現極致的性能,可能應用端的實際表現最具說服力,David Su指出:“如果說在整個感測器標籤的環境下,採用的又是以1秒為傳輸單位的藍牙信標,那在這種計算下採用我們的產品比傳統的解決方案可以延長4倍的使用壽命。”

如果藍牙信標領域的資料不夠直觀,那麼消費級應用可能更為貼切,David Su舉例到:“比如他們買的是像藍牙連接的無線鍵盤、滑鼠這些設備。現在市面上的解決方案可能產品使用了1到2年就要沒電了,但如果採用Atmosic解決方案的話,直觀上講電池使用壽命可以直接延長大5到7年。所以,在使用整個設備的生命週期中是不需要更換電池的。因為一般像鍵盤滑鼠這種設備我們也不會一直用下去,平均下來5到7年也就會買個新的了。”

高效能量收集的背後驅動力是什麼?
在“永久續航”的實現過程中,超低功耗自然能夠貢獻一定的續航時間,但可能從根本上來看,受控能量收集才是其中最為關鍵且決定性的技術要素。而系統真正能從自然界獲得多少能量,也將直接關乎整個系統最終的“線上壽命”。

在能量收集效率上,謀思科技有著絕對的領先優勢,當然這還取決於實際中採用的是哪種能源的收集方式,以射頻能源收集為例,David Su表示:“如果採用的是我們射頻的能源收集,一般的能源收集效率大概在50%左右。當然,這也是取決具體的應用場景以及整個通道通路的大小。除此之外,作為能源收集的話基本上可以用非常小的動作就可以生成非常大的能量,是以毫瓦級來進行計算的。”

但整體來講,超低功耗射頻與受控能量收集這兩項技術可以說是一個有機的結合體,最終在應用端還是需要互相結合。畢竟,本身設備功耗就非常低,再結合隨時能進行能源收集的技術,就可以讓電池以及設備實現永久地續航。

誠然,這其中的實現難度還是有相當高的門檻,David Su告訴記者:“首先,我們非常幸運有一個專家的設計團隊幫助我們做了大量解決方案的設計和打造,其中也包括晶片端方案。作為我們的受控能量收集技術,其實我們在決定正式把它推出市面之前,至少已經花了3年的時間做優化和開發。而作為我們的集成,它與晶片的集成是非常典型的CMOS技術。其實,起到永久續航的理論非常簡單,就是收集到的能量是否能夠支持電池正常運行的能耗,是否能支援設備的運行。比如,早前在市面上就有靠太陽能充電的計算器,理論上來講這種電池就可以被永久使用下去,因為基本上用電子計算器耗的能量是完全可以被太陽能補充的能量所填充的。而在整個物聯網的環境下,我們相信也可以把類似的解決方案技術用在像平板等等的手機上。”

IoT市場如何打造“超性價比”?
若是沒有高競爭力的性價比,可以說很多晶片企業都將沒落於當下日益激烈的IoT競爭大潮之中,更不必談日後的可持續發展。因此,無論有多麼美好的產品性能,若缺乏高競爭力的價格,一切可能都將只是空歡喜一場。

這點,尤其在中國市場有著非常直觀的體現。縱然,高端應用場景可能對性價比不那麼敏感,但在中低端市場,大家都在琢磨性價比的前提下,一款高大上的方案似乎不會那麼吸引觀眾,對於謀思科技來說,也自然是考慮到了這一點,謀思科技(Atmosic Technologies)行銷及業務拓展副總裁Srinivas Pattamatta強調:“成本是我們考慮的其中一個要素,我們希望能夠在定價策略以及性能之間説明客戶達到一個最優化的平衡,這是我們在定價的過程中選擇考慮的一個方向。其實,整個藍牙市場並不是一個統一的無法區分的蛋糕,其實也是有不同的細分應用場景的。比如以北歐的電子產品為例,市面上的產品有非常低成本、低端的,也有中端的產品,也有高端的產品。目前,Atmosic對自己的產品定位是要參與到中端市場的競爭,所以說,在整個市場細分當中,我們希望既有具備非常競爭力的價格,同時也在此基礎上考慮到我們在性能上的優勢,給客戶提供最優的解決方案。”

不過,對比市面上一些非常領先的藍牙技術的提供商來講,謀思科技的產品的價格已經非常具備競爭力了。而中國作為IoT最具潛力的前沿陣地,自然也是謀思科技發力的重心,據該公司透露,公司目前有很多個項目正在研發和進行當中,很多中國客戶也會按照規劃採用謀思科技提供的解決方案產品。

中國市場對於謀思科技來說至關重要,據Srinivas Pattamatta透露:“我們在中國市場也建立起了自己的經銷商的網路以及技術支援協力廠商的合作網路,他們都可以協助我們在中國為客戶提供協作和支援。除此之外,我們在中國市場有很多的ODM和OEM的合作方,還有整個生產的廠商,都可以幫助我們在中國市場不斷地拓展,並且給客戶提供説明。隨著我們在中國市場業務不斷地擴展,我們計畫未來在中國更多的城市開設我們的辦事處。”這也意味著這家有能力實現“永久續航”的重量級晶片公司,將集中精力參與到中國戰場的IoT晶片低功耗“霸主之爭”。

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