产品中心 专用芯片使Cat.1焕发新活力,蜂窝物联网格局或迎来推翻

2021-09-05

集微网报道,LTE Cat.1在2020年一夜之间进入爆发期产品中心,成为物联网走业的“顶级流量”。同时工信部在去年5月发布了《关于深入推进移动物联网周详发展的关照》,清晰指出由NB-IoT、LTE Cat.1 bis技术承接2G/3G物联网营业。业内远大认同“10%-30%-60%”的蜂窝物联网组织,即Cat.4以上及5G承载高速率、矮时延营业;NB-IoT承载矮速率窄带营业;Cat.1或eMTC承载中矮速率和语音营业。随着Cat.1技术性能的赓续升迁,落地的场景越来越雄厚,产业界逐渐认识到能够主要矮估了Cat.1的市场潜力和爆发力,蜂窝物联网大致1:3:6的格局或迎来推翻。

倘若说,2G/3G清频退网开释的市场需求是Cat.1快速发展的主要推手之一,那么Cat.1 bis规范的硬件(芯片+模组)落地则为Cat.1掀开更汜博的市场空间插上了翅膀。

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Cat.1 bis让Cat.1焕发新活力

固然Cat.1技术在近来几年才变得炙手可炎,但行为LTE技术规范的一片面,它已经存在了十余年,来自2009年3GPP Release 8的初代LTE定义。

行为最初的驱动力,智能手外等可穿戴类产品在诞生之初只能以智能手机周边配件方法展现,不具备自力的蜂窝通信功能,更称不上绝对意义上的自力品类。究其因为之一,3GPP对于Cat.1定义采取的是双天线的设计,而Cat.1面对的可穿戴设备等大量行使场景都面临极致幼型化设计需求,传统4G蜂窝终端必选的2Rx(双授与天线)天线摆放变态艰难,即使强走放入,分集授与凶果也会大打扣头。而声援1Rx(单授与天线)授与规格的规范仅限于Cat.0/M1/NB1,这些技术最高1Mbps的极限吞吐不能以已足可穿戴场景的用户体验。所以,随着可穿戴设备的快捷爆发,亟需制定适用于该产品类别的单天线技术规范。

2017年3月,3GPP Release 13 LTE Cat.1 bis中央片面正式凝结,其将初代LTE Cat.1行为技术锚点,会同后续配套的标准性能片面和相反性认证片面,始末极矮的标准修订成本,定义出了相符中速人联/物联行使场景且具备完善后向兼容能力的终端能力等级——Cat.1 bis。

可穿戴等物联网终端探求更矮的成本和更幼的体积,这离不开Cat.1芯片、模组、终端等产业链各环节的共同竭力。随着Cat.1 bis技术落地到芯片和模组平台,崭新的Cat.1技术(囊括了Cat.1 bis规范)真实焕发活力,迎来飞速发展。

尽管此前Cat.1成熟的网络遮盖、良益的速率赞成、雄厚的功能声援以及出多的性价比上风,相等契相符中矮速率行使场景的连接需求,但是基于此前Cat.1规范的技术在性能、成本、续航和遮盖度方面未能十足已足中矮速率无数行使的需求。

随着Cat.1 bis单天线削减版标准的落地,给了Cat.1一个更清亮的定位产品中心,从而催生了Cat.1专用芯片的诞生。与此同时,在现网遮盖能力添强,DRX、eDRX、PSM等省电模式的添持下,Cat.1行使场景极大地拓宽,在牢牢稳住中矮速率行使区间情况下,更表现出可向高、矮速率行使两端袭击的积极态势。

Cat.1 bis的后缀“bis”意指“再次”,也寓意了传统Cat.1能力的重生。

除了特意适用于共享经济、BMS、手外手环、云喇叭、公网对讲等新兴走业外,Cat.1展望还将蚕食Cat.4一大片面POS机、IPC、功能机等矮端市场,以及NB-IoT近几年一向想拓展但又异国吃下来的定位器、可穿戴外设等市场。中国市场对Cat.1 bis的青睐,以及随之而来的重大终端出货量,会导致该类型芯片、模组、终端成本快捷降矮,进而在全球周围内获得推广。这也是蜂窝通信产品在全球周围内一向的推广模式。

这为Cat.1芯片带来了更大提战。既要将速率升迁至规范上线、产品尺寸缩短、遮盖能力添强、续航时间拉长,又要将成本向LPWA围拢。如许一来,既能够退守Cat.1原生市场空间,又能够向高、矮速率走业市场两头袭击。

设计难度超高的Cat.1芯片必要哪些创新?

因为Cat.1诞生之初是针对手机行使,必要更高的传输速率,而终端连接数目周围重大的蜂窝物联网,更望重成本和功耗。所以在以前几年,行使于物联网终端的Cat.1的芯片无数是从Cat.4做一些降性能和降成本设计而来,尽管市场必要的是特意设计一颗芯片。

那么Cat.1芯片设计提战在于哪些方面?

与同样刚刚实现商业化的NB-IoT技术差别,LTE Cat.1在芯片设计复杂度、产品化难度、基站适配多样性等方面高出了几个等级。倘若把中矮速蜂窝物联网芯片设计难度分为1-10十个等级,NB-IoT芯片的设计难度在2-3级,那Cat.1芯片的设计难度高达7-8级,且业内较匮乏在LTE技术方面有有余积累和经验的设计人员,清淡团队难以在短时间内成功研发出产品。

行为蜂窝物联网通信芯片设计公司老兵的智联安,自2013年成立以来,已经在5G NB-IoT芯片及4G LTE通信芯片产品上取得了喜人收获,第一代NB-IoT芯片MK8010产品已周围化量产落地并出货超过百万片,今年还成功推出全球最幼的第二代NB-IoT芯片MK8020,成为国内NB-IoT芯片生力军中的一员。该公司中央研发团队曾参与全球第一颗TD-LTE芯片的研发及量产化做事,在通信算法、物理层技术、制定栈、射频等方面拥有大量自研IP和数十篇发明专利,具备雄厚的研发经验和强劲创新能力。

在NB-IoT市场站稳脚跟后,智联安将现在光投向了前景越来越汜博的LTE Cat.1周围。

在以前2年,公司已基于UMC28nm工艺完善3版Cat.1 bis芯片流片,通盘中央技术—射频、物理层、制定栈、SoC平台—已经在这些流片中得到了足够验证。今年下半年,智联安即将推出面向LTE Cat.1市场的专用芯片MK8110,细分为两个型号:MK8110、MK8110C。MK8110面向“纯数传”市场,集成4MB Flash,不必要额外DRAM,主打LTE Cat.1 Modem功能,适用于计量、自动化、定位跟踪、DTU等走业。MK8110C面向“数传+”市场,集成16MB Flash+8MB PSRAM,始末对OpenMCU、雄厚接口及大容量PSRAM的声援,适用于智能POS、支付盒子、安防监控等周围。

在超高设计难度的Cat.1芯片上,智联安成功实现了多项技术创新,实现高集成度、超矮电压续航,成为Cat.1芯片新标杆之一。

最先,MK8110系列将是第一颗采用DRAMLess技术的LTE Cat.1 bis专用芯片。

与以去采用DDR行为主要内存的第一代4G物联网芯片,和采用外置SDRAM的第二代4G物联网芯片差别,MK8110始末对Cat.1制定栈的崭新设计,使其能够完善通顺运走在幼批的片上SRAM中,这一技术方案使其在“纯数传”行使时的成本和功耗上处于领先上风。同时产品定义中仍保留面向Open MCU的用户PSRAM接口设计,以答对“数传+”市场的需求。采用DRAMLess技术可比现有方案成本降矮30%,功耗降落30%-50%。

其次,MK8110系列也将是第一颗集成板级体系一切供电的LTE Cat.1 bis专用芯片。

片上集成了雄厚的DC/DC、LDO、电源开关,不光赞成了芯片内部必要的各栽供电,包括对处理器内核、I/O、射频收发器等的供电,而且进一步将板级器件所需的通盘供电单元都集成到了SoC内部,包括对PA、双工器、天线开关等的供电。

此外,MK8110系列照样第一颗采用自研的TrueSAWLESS技术的LTE Cat.1 bis专用芯片,相比SAW和传统SAWLess方案,TrueSAWLESS方案授与带宽最窄,而带宽越窄,对带外作梗按捺能力越强。同时,TrueSAWLESS中LNA通带频率随着授与频率自动调整,可确保带内通盘频点能最佳遮盖。该技术已经在去年11月流片的RF测试样片中得到了验证,授与机性能相比传统的SAWLess技术升迁2-5dB。

结语

在8月中旬中国移动公布的2021年中期业绩中,物联网智能连接数已达到9.8亿,物联网连接数始次超过“人联网”连接数,这是一个历史性时刻。从Cat.1到Cat.1 bis,3GPP标准规范在赓续升级演进,并在芯片厂商、模组厂商、终端厂商和运营商等物联网生态圈的共同竭力下,成为构建万物互联的膏壤。

随着Cat.1技术日趋成熟,行使和市场需求激添,今年芯片需求展望将达到1.1-1.2亿颗,然而供答端现在仅能已足7000万-8000万颗,市场缺口达到4000万-5000万颗旁边,整个走业芯片制造产能紧缺在肯定水平上节制了Cat.1市场的添长势头。

为此,现在Cat.1产业落地的瓶颈逆而落到了芯片栽类和产能上,市场也必要更多的芯片平台选择。

随着蜂窝物联网市场的技术选择终将走向专用和精简,谁能在此时成功卡位必定会大放异彩的Cat.1市场,吾们拭现在以待。

(校对/斜阳)产品中心