低成本芯片加速 NB-IoT 规模部署

时间:2018-01-30 09:15来源:电子技术应用网

摘要:就像是跳着物联网(IoT)的凌波舞必须越来越低一样,一家新创公司日前跳脱“隐藏模式”,将蜂巢式网络推向功耗和价格的新低点。

就像是跳着物联网 (IoT) 的凌波舞必须越来越低一样,一家新创公司日前跳脱“隐藏模式”,将蜂巢式网络推向功耗和价格的新低点。
 
新创公司 Riot Micro 现正出样一款为最新 4G IoT 标准量身打造的基带芯片。据称这款 RM1000芯片只需用约几毫安培 (mA) 到几微安培 (uA) 的电流,而且能以远低于业界目标——每模组5美元的价格销售。
 
全球各地的营运商才刚刚启动各种基于 LTE 的蜂巢式 IoT 网络。他们的目标在于超越这一波新兴的各种低功耗广域网络 (LPWAN),如 LoRa、Sigfox,以及 802.11ah Wi-Fi 等等。
 
Riot Micro 的芯片是专为用于处理窄频物联网 (NB-IoT) 和 LTE Cat M1 (或称 eMTC) 标准而设计的。Riot Micro 执行长 Peter Wong 表示,“这两项标准的基带芯片非常类似,彼此之间也存在许多共同点,但却无法同时执行,一次只能使用其中的一种。”
 
Riot 并非在 DSP 上以软件建置基带功能,而是将快速傅立叶变换 (FFT) 和基带滤波器分割成几个实体层区块。另外,它还将 LTE 协议堆叠精简为物联网规格所需要的基本要素。
 
该芯片采用台积电 (TSMC) 的55nm 技术制造,透过 26MHz ARM M0 控制器、嵌入式 SRAM 和新的 PLL,处理 NB-IoT 和 Cat M1。竞争的芯片通常采用执行频率大于100MHz 的控制器,以及主要来自外部的最多16MB RAM。
 
低速时脉速率让 Riot 采用低压差稳压器 (LDO) 进行电源管理,取代更昂贵的 DC/DC 转换器,因而无需补偿快速逻辑元件的杂讯。
 
其结果是当基带在处理23dBm 传输时,从3.7V 的电池中汲取约20mA 电流。完整芯片组包括第三方功率放大器 (PA) 和 RFIC 的功耗则约100mA。
 
而在睡眠模式下,该元件的功耗还不到2uA。大部份的芯片处于睡眠模式时,程式码仍会监看信号的传呼通道。RioT 宣称,该芯片由于不需要载入 DSP 程式码,因而在进入和退出睡眠模式时的延迟也较竞争产品更低。
 
Wong 说:“我们认为足以让蜂巢式网络的成本低至与蓝牙相提并论,因而有助于推动物联网的部署。”
 
RM1000评估板采用 Skyworks PA 以及来自瑞士 ACP 的 RFIC,但也能与 Qorvo 或其他供应商的芯片搭配使用。
 
积极寻求芯片整合
目前该新创公司面临着两大挑战。其高度客制的基带意味着它并不支持传统的2G/3G,以及 LTE 标准——竞争芯片在 DSP 核心上以软件进行处理。
 
Riot 认为大约在一年前还需要支持2G,但是,Riot 行销副总裁 Greg Wynans 说:“如今这项需求似乎已经消失了。”
 
现在,营运商更有兴趣利用 NB-IoT 推向功率和价格的新低点。此外,有些人认为 NB-IoT 是其关闭2G 网络过渡计划的一部份,因为2G网络设计并不支持大规模的 IoT 节点。
 
Riot 的另一项挑战在于它是一家市场新进者,芯片与软件均尚未经过测试。因此,该新创公司正以基地台与营运商软件测试其芯片,计划今年6月以前量产芯片。
 
Wong 说:“以硬件为中心的途径缺点在于必须正确执行。”他补充说,这款可用芯片已经开发出来四个月了,“我们没有在 DSP 上更改韧体的选择,所以在进入量产前进行了许多模拟。”
 
包括高通 (Qualcomm) 和 Sequans 等竞争对手已开发出 M1 与 NB-IoT 芯片,并展开营运商测试了。随着量的增加,他们预计将进一步最佳化芯片以符合规格要求,而像英特尔 (Intel) 与高通等巨擘已经在自家公司内部打造所需的 PA 和 RFIC 了。
 
Wong 说:“我不知道有没有人会像我们一样做以硬件为中心的设计,但他们可能会使用更低功耗和更低频率的 DSP…而其中有些可能没有自己的协议堆叠。”
 
接下来,Riot 打算将 PA 或 RFIC 整合到下一代元件中。然而,为这些区块找到独立的 IP 来源并不容易;到目前为止,Riot 尚未建立自己的类比团队。
 
Riot Micro 自四年前成立以来,已经筹集了近2,000万美元的资金。该公司最初的目标是出售 LTE 协议堆叠,直到三年前曾经是 LSI 技术策略专家的 Wong 加入担任 CEO。
 
他说:“从 IP 和演算法开发中转型并不容易,但我们重新调整成为一家半导体公司。其他还有一些公司则为 NB-IoT 重新调整 LTE 基带。”
 
Wong 还聘请了来自 Blackberry 的 LTE 协议小组,以及被博通 (Broadcom) 收购的前 Newport  Media 蓝牙和 Wi-Fi 芯片专家。
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