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在現(xiàn)有藍(lán)牙低功耗技術(shù)的基礎(chǔ)上，Atmosic又通過(guò)他們的技術(shù)和解決方案將產(chǎn)品功耗降低至原來(lái)的1/3-1/5。
過(guò)去數(shù)年間，以NB-IoT、LoRa為代表的低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)（LPWAN）連接技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)通信圈的“網(wǎng)紅”，取得了堪稱“奇跡”的發(fā)展成果。
之所以能夠?qū)崿F(xiàn)如此快的增速，一個(gè)核心原因是LPWAN技術(shù)滿足了分布廣泛的數(shù)十億物聯(lián)網(wǎng)終端和傳感器對(duì)電池供電的嚴(yán)苛要求。城市里的垃圾桶，大樓里的煙霧報(bào)警器，地下深處的水表等設(shè)備日常并不需要發(fā)送大量數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的3G/4G技術(shù)對(duì)這些用例來(lái)說(shuō)完全是“殺雞用了宰牛刀”。
然而，即使LPWAN技術(shù)已經(jīng)把支持的終端功耗做到非常之低了——甚至實(shí)現(xiàn)了一塊水表10年不用更換電池，但對(duì)于那些更廣泛的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，這依然不夠看。舉個(gè)最簡(jiǎn)單的例子，我們有可能給所有的快遞包裹和服裝都安裝NB-IoT模組么？答案顯然是不可能。
在這種背景下，更加廉價(jià)且無(wú)需電池的無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，成為物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)從百億邁向千億級(jí)的關(guān)鍵。
面向如此廣闊的市場(chǎng)，許多初創(chuàng)企業(yè)投身其中，開(kāi)始研發(fā)基于Wi-Fi、藍(lán)牙，甚至5G的無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，整個(gè)產(chǎn)業(yè)正處于“百家爭(zhēng)鳴”的興起階段，而Atmosic（謀思科技）正是典型代表之一。
Atmosic創(chuàng)立于2016年，是一家致力于設(shè)計(jì)全球最低功耗BLE解決方案的創(chuàng)新型無(wú)晶圓廠半導(dǎo)體公司。近日，物聯(lián)網(wǎng)智庫(kù)有幸專訪了Atmosic首席執(zhí)行官 David Su和Atmosic副總裁 Srinivas Pattamatta，和他們一起聊了聊公司的創(chuàng)業(yè)歷程以及未來(lái)的發(fā)展規(guī)劃。
業(yè)界最低功耗的藍(lán)牙方案
在創(chuàng)立Atmosic之前，David Su博士曾在創(chuàng)銳訊通訊（Atheros）的早期工程團(tuán)隊(duì)中擔(dān)任模擬/射頻工程副總裁，在2011年高通收購(gòu)創(chuàng)銳訊通訊之后，擔(dān)任高通工程副總裁。他擁有超過(guò)30年的工程專業(yè)經(jīng)驗(yàn)和豐富的無(wú)線技術(shù)知識(shí)，和一群與其共事20多年的工程人員重新組建了一支夢(mèng)幻團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)的射頻設(shè)計(jì)過(guò)去已將數(shù)十億設(shè)備成功推向市場(chǎng)。
憑借豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)和敏銳的市場(chǎng)嗅覺(jué)，David Su博士在2016年感受到了無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)潛藏的巨大機(jī)遇。
“那個(gè)時(shí)期，隨著越來(lái)越多智能互聯(lián)設(shè)備出現(xiàn)，傳統(tǒng)的接線供電方案已經(jīng)不再適用，市場(chǎng)對(duì)設(shè)備的電池壽命也提出了更高的要求，因此我們希望及時(shí)找到一系列新的技術(shù)和路徑來(lái)減少和消除設(shè)備對(duì)電池的依賴性，甚至實(shí)現(xiàn)永久續(xù)航和無(wú)電池物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。”
當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)超低功耗的技術(shù)路線有很多種，Atmosic卻對(duì)藍(lán)牙情有獨(dú)鐘。
我們知道，藍(lán)牙技術(shù)最早由愛(ài)立信公司在1995年提出，主要應(yīng)用于藍(lán)牙音頻領(lǐng)域，隨后1998年藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟（SIG）成立，負(fù)責(zé)制定和維護(hù)藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。至今藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)從1.1到5.1版本，共經(jīng)歷了10次升級(jí)，而自2010年藍(lán)牙4.0標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布之后，藍(lán)牙由經(jīng)典藍(lán)牙邁向低功耗藍(lán)牙時(shí)代，而低功耗模塊的引入，也將藍(lán)牙的功耗降低了90%以上，使更多終端尤其是移動(dòng)終端設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)化成為可能。
到了藍(lán)牙5.0時(shí)代，藍(lán)牙傳輸速度和傳輸距離的短板被進(jìn)一步攻克，功耗進(jìn)一步降低。資料顯示，藍(lán)牙5.0相對(duì)于4.2版本，傳輸速度是其2倍，有效傳輸距離是其4倍，且功耗再次降低，工作電流達(dá)到毫安乃至微安級(jí)別，待機(jī)電流降至毫安乃至納安級(jí)別。
這些特性正是Atmosic青睞藍(lán)牙技術(shù)的基礎(chǔ)，David Su博士直言：“我們之所以一開(kāi)始選擇藍(lán)牙的解決方案，就是看重了藍(lán)牙的超低功耗，只有這樣，它才能為我們無(wú)源解決方案的設(shè)計(jì)奠定良好的基礎(chǔ)。在現(xiàn)有藍(lán)牙低功耗技術(shù)的基礎(chǔ)上，我們又通過(guò)我們的技術(shù)和解決方案將其功耗降低至原來(lái)的1/3-1/5。如果選擇其他技術(shù)路徑，由于技術(shù)本身的功耗較高以及其它限制，可能會(huì)對(duì)我們目前獲取外界能量的方式構(gòu)成一定的挑戰(zhàn)。”
根據(jù)藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟在今年4月發(fā)布的《2021年藍(lán)牙市場(chǎng)最新資訊》，盡管過(guò)去一年中藍(lán)牙市場(chǎng)的增長(zhǎng)速度有所減緩，但預(yù)計(jì)至2025年，藍(lán)牙設(shè)備的年出貨量將從2020年的40億臺(tái)增長(zhǎng)至60億余臺(tái)。這也預(yù)示著Atmosic的超低功耗藍(lán)牙解決方案具有廣闊的市場(chǎng)空間。
如何實(shí)現(xiàn)無(wú)需電池的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備？
創(chuàng)建無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)解決方案需要克服許多技術(shù)難點(diǎn)，但無(wú)論企業(yè)通過(guò)什么樣的方式實(shí)現(xiàn)無(wú)需電池的目標(biāo)，其中一個(gè)最基本的要求就是“通過(guò)任何來(lái)源所獲得的能量必須要超過(guò)設(shè)備運(yùn)行本身所需的功耗”。
憑借在射頻設(shè)計(jì)中獨(dú)特的見(jiàn)解和專長(zhǎng)，Atmosic成功研發(fā)了三種創(chuàng)新技術(shù)¬——超低功耗射頻、射頻喚醒和受控能量收集，以實(shí)現(xiàn)最低功耗，并徹底降低物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對(duì)電池的依賴。
為了便于理解，在專訪過(guò)程中，Srinivas Pattamatta為筆者對(duì)這三種技術(shù)進(jìn)行了通俗易懂的解釋。
首先是超低功耗射頻。我們知道，一個(gè)芯片系統(tǒng)其實(shí)由很多不同的模塊組成，就如同我們?nèi)粘Ｍㄇ谥械慕煌ňW(wǎng)絡(luò)，模塊和模塊之間的距離也有長(zhǎng)有短，它們之間的信號(hào)傳輸速率不一樣，功耗也不相同。而Atmosic所做的，正是針對(duì)長(zhǎng)距和短距的信號(hào)模塊之間的傳輸做出不同的優(yōu)化，使得不同模塊之間電流的傳導(dǎo)以及信號(hào)的傳導(dǎo)耗能降到最低。
接著來(lái)看射頻喚醒技術(shù)。拿我們的人體舉例，大家基本上在晚上都會(huì)進(jìn)入深度睡眠，但是這并不意味著你身體的所有功能都徹底進(jìn)入睡眠狀態(tài)了，總會(huì)有部分大腦的單元是處在清醒狀態(tài)的，而一旦其受到刺激或者是收到信號(hào)，就會(huì)喚醒整個(gè)人體。與之類似，Atmosic的解決方案是讓設(shè)備處于待機(jī)狀態(tài)的時(shí)候進(jìn)入睡眠模式，以超低功耗的狀態(tài)來(lái)運(yùn)行。但是，一旦聽(tīng)到了特定的信號(hào)或關(guān)鍵詞，那么整個(gè)設(shè)備就會(huì)被自然地喚醒。
如果說(shuō)前兩項(xiàng)技術(shù)是站在降低能量消耗的角度，那么第三項(xiàng)技術(shù)則致力于增加能量的獲取。
受控能量收集技術(shù)意味著Atmosic可從日常照明、太陽(yáng)能、熱能和射頻等各種來(lái)源獲取驅(qū)動(dòng)設(shè)備所需的能量。所獲能量并不需要多高，只需供給設(shè)備在超低功耗環(huán)境下運(yùn)行即可。光能是其中很重要的一種能量，今年4月，Atmosic發(fā)布最新ATM3系列物聯(lián)網(wǎng)參考設(shè)計(jì)，搭載光伏能量收集技術(shù)，助力物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備制造商實(shí)現(xiàn)永久續(xù)航。
據(jù)悉，集成了這些創(chuàng)新技術(shù)的Atmosic M3無(wú)電池藍(lán)牙5.0系統(tǒng)單芯片獲得了2020年國(guó)際消費(fèi)電子展（CES）嵌入式技術(shù)類最佳創(chuàng)新獎(jiǎng)，Atmosic并被《電子工程專輯》評(píng)為2020年百?gòu)?qiáng)半導(dǎo)體初創(chuàng)公司。
無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)如何顛覆行業(yè)？
基于藍(lán)牙的無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能為行業(yè)帶來(lái)的價(jià)值顯而易見(jiàn)。
一方面，面向消費(fèi)品市場(chǎng)，在遠(yuǎn)程遙控、家居自動(dòng)化等應(yīng)用場(chǎng)景中，消費(fèi)者往往把換電池當(dāng)成一項(xiàng)麻煩又繁瑣的事項(xiàng)來(lái)看待，畢竟沒(méi)有人想在正需要切換播放的時(shí)候發(fā)現(xiàn)遙控器用不了而四處翻找電池。而無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠使得遙控器之類的產(chǎn)品在全生命周期內(nèi)無(wú)需更換電池。這不但方便了消費(fèi)者，也減少了電池帶來(lái)的污染，更重要的是會(huì)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)帶來(lái)顛覆性影響。因?yàn)榭梢允褂贸叽绺?、更薄的電池，省出了更多的空間，這讓消費(fèi)品本身的設(shè)計(jì)被賦予了更多可能。
就在前不久，Atmosic宣布正在與面向家庭娛樂(lè)和智能家居設(shè)備的無(wú)線通用控制解決方案全球領(lǐng)導(dǎo)者Universal Electronics Inc.（UEI）合作，聯(lián)合開(kāi)發(fā)一系列能夠從室內(nèi)環(huán)境光源中收集能量的超低功耗遙控器和智能家居產(chǎn)品。
去年，Atmosic還與一家叫TraceSafe的公司在全球范圍內(nèi)針對(duì)新冠開(kāi)發(fā)了一系列解決方案。簡(jiǎn)單來(lái)講，TraceSafe設(shè)計(jì)了一種手環(huán)，用戶把這個(gè)手環(huán)戴在身上，不管是進(jìn)入運(yùn)動(dòng)場(chǎng)還是游艇等密閉環(huán)境，整個(gè)手環(huán)都可以自動(dòng)地實(shí)時(shí)進(jìn)行追蹤，并且對(duì)接觸進(jìn)行預(yù)警。
除此之外，醫(yī)療機(jī)械市場(chǎng)也特別值得關(guān)注，血糖檢測(cè)儀是其中增長(zhǎng)特別迅速的一個(gè)品類。得益于無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)解決方案，消費(fèi)者可以把一個(gè)指甲蓋大小的塑料設(shè)備貼在身上即可，使用日常簡(jiǎn)單而方便。
另一方面，面向工業(yè)市場(chǎng)，工業(yè)用戶的痛點(diǎn)又和消費(fèi)市場(chǎng)不太相同。在工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景之下，如果你想搭載一套追蹤設(shè)備或管理系統(tǒng)，就需要經(jīng)常換電池，這意味著成本的增加，而換一塊電池在美國(guó)大約需要付出20美金甚至更高的成本，這就導(dǎo)致設(shè)備的總體擁有成本非常高。
另外，很多工廠設(shè)備都是非常關(guān)鍵的設(shè)備，管理者希望其能夠永遠(yuǎn)在線，換句話說(shuō)它的魯棒性和可靠性必須非常高，因?yàn)檫@些設(shè)備一旦宕機(jī)，大量關(guān)鍵的溫度或者壓力的數(shù)據(jù)就無(wú)法采集，甚至可能會(huì)對(duì)整個(gè)工廠的運(yùn)行帶來(lái)影響。而無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)解決方案能夠讓這些挑戰(zhàn)迎刃而解。
總結(jié)來(lái)講，Atmosic可以解決四個(gè)方面的痛點(diǎn)。其一是消除經(jīng)常換電池的麻煩，提高產(chǎn)品的使用體驗(yàn)；其二是進(jìn)一步降低總體解決方案的擁有成本和使用成本；其三是讓產(chǎn)品設(shè)計(jì)的復(fù)雜性大幅下降，同時(shí)也為設(shè)計(jì)本身提供更高的可能性；最后則是針對(duì)特定的關(guān)鍵應(yīng)用場(chǎng)景提高電池的可靠性。
結(jié)語(yǔ)
當(dāng)前，中國(guó)正在持續(xù)推進(jìn)綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略，力爭(zhēng)在本世紀(jì)中葉實(shí)現(xiàn)“碳中和”的重要目標(biāo)。Atmosic正在融入到中國(guó)的高質(zhì)量發(fā)展當(dāng)中，放眼未來(lái)，Atmosic希望秉持“扎根中國(guó)，服務(wù)中國(guó)”的戰(zhàn)略，通過(guò)提供創(chuàng)新的技術(shù)和解決方案，減少物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對(duì)電池的依賴，支持中國(guó)綠色經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
Atmosic將持續(xù)為中國(guó)消費(fèi)者帶來(lái)更多超低功耗無(wú)線技術(shù)解決方案，這些解決方案也將應(yīng)用在越來(lái)越多的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中，如遙控器、鍵盤(pán)、可穿戴設(shè)備、耳機(jī)、信標(biāo)、傳感器、家庭自動(dòng)化和醫(yī)療器械等等。
此外，除藍(lán)牙5技術(shù)外，Atmosic還將繼續(xù)為中國(guó)市場(chǎng)開(kāi)發(fā)更多基于其他無(wú)線技術(shù)的產(chǎn)品和解決方案。同時(shí)，Atmosic將繼續(xù)擴(kuò)大中國(guó)地區(qū)ODM和OEM合作伙伴陣容及整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，以更好地支持本地客戶。
