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专题论述

NB-IoT芯片公司汇总分析
信息来源:半导体科技评论 上传日期:2019-09-06 点击率:453次

据工信部预测到2020 年,中国物联网的整体规模将超过1。8万亿元。而在整个物联网产业链中,芯片作为物联网的大脑,无疑是最为核心的组成部分。物联网万物互联的概念已经越来越多的应用到我们的生活中,其市场规模也越来越大。物联网终端可延伸扩展至任何物体,如智能汽车、智能家居、智慧城市、智慧医疗、智慧工业等物联网相关行业都进入了高速发展期。

相较于传统wi-fiBluetooth等短矩离通讯协定,省电且讯号穿透力强的低功耗长距离广域网路(LPWAN)非常适合智慧能源及智慧城市等的应用;并且根据IHS Markit之预测,NB-IoTLoRa将成为LPWAN未来两大技术主流。

NB-IoT的诞生并非偶然,寄托着电信行业对物联网市场的憧憬。其前身可以追溯至华为与沃达丰于20145月共同提出的NB-M2M。

由这两家公司首倡的窄带蜂窝物联网概念一经提出即得到了业界的认可,随后高通、爱立信等越来越多的行业巨头加入到这一方向的标准化研究中。为了促进标准的统一有利于产业发展,最终3GPP20159RAN全会达成一致,确立NB-IoT为窄带蜂窝物联网的标准,并立项为Work Item开始协议撰写,预计将于20166月的3GPP R13冻结。

NB-IoTIoT领域一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

因为NB-IoT自身具备的低功耗、广覆盖、低成本、大容量等优势,使其可以广泛应用于多种垂直行业,NB-IoT也得到了电信运营商和电信设备服务商的支持,有着成熟完整的电信网络生态系统。NB-IoT芯片领域随之出现了“百家争鸣”的盛景。

NB-IoT芯片玩家都有哪些?

国内厂家

紫光展锐

紫光展锐去年第四季度同时推出的NB-IoT单模的春藤8908NB-IoT/GSM双模的春藤8909两颗芯片,并在2018上半年成功流片NB-IoT/eMTC/GSM三模的春藤8915。其中春藤8908是业内唯一一款NB+GSM双模、集成度最高的物联网单芯片。

硬件方面,春藤系列芯片具备高集成度、高可靠性、高性价比等优点,适配全球运营商网络频段。同时配套紫光展锐的射频外围芯片,降低方案设计难度,可提供完整的芯片打包方案。在软件方面,展锐可提供全套的软件开发包(SDK),帮助客户基于NB-IoT通信芯片进行二次开发,以应对物联网应用碎片化的特点。

春藤8908自商用后迅速得到物联网客户与合作伙伴的认可,同时在去年拿到中国联通300万片模组标单最大份额的深圳有方科技和大唐通信所搭载的也都是紫光展锐的8908芯片,这也意谓着紫光展锐在中联通NB-IoT芯片供应之市场份额已高达55%。

据了解,紫光展锐在物联网领域拥有目前最全面的产品线,覆盖无线广域网以及短距离无线网络。在NB-IoT技术方面,紫光展锐的NB-IoT芯片可完整支持3GPP Release 13的几乎所有功能,覆盖性强,功耗低,不仅可满足中国市场的需求,同时也瞄准欧美及海外市场。

华为海思

20179月,华为海思推出了全球首款正式商用的NB-IoT芯片——Boudica120,接着又推出了第二代芯片Boudica 1502017年下半年,华为海思与台积电合作生产的Boudica 120150芯片大规模出货。

这两款NB-IoT芯片的主要特点是高集成、低功耗、可内置轻量级的Huawei LiteOS物联网操作系统。海思的LiteOS物联网操作系统是华为面向物联网领域构建的轻量级、开源的“统一物联网操作系统和软件中间件”平台。

但是,海思的NB-IoT芯片主要定位于轻量级芯片,目前只支持NB-IoT单模,网络协议栈也非常简单,也没有集成TCP等上层网络协议,这将给模组厂家集成带来一定的困难。

华为海思目标是建构大规模物联网商用部署与运营能力,帮助厂家实现100%的掌控管理。目前已与40多家合作伙伴、20几种行业业态展开合作。
联发科

去年6月底,联发科推出了旗下首款NB-IoT系统单芯片(SoC)——MT2625MT2625 是联发科技精心打造的第一款 NB-IoT 专属芯片,具备超高集成度,将 ARM Cortex-M微控制器(MCU)、伪静态随机存储器(PSRAM)、闪存与电源管理单元(PMU)整合在同一芯片平台上。

高集成度不仅带来了更小巧的封装尺寸,而且有助于降低芯片成本和加快上市时间,满足对成本敏感及小体积的物联网设备的需求。MT2625 延续联发科技芯片在整体功耗控制方面的惯有优势,具有突破性低功耗表现。采用MT2625 方案的物联网设备,能够搭配免充电电池达到长时间待机。

虽然MT2625芯片在性能方面的优势较为突出,但是从目前商用进度方面来看,明显落后于紫光展锐和华为海思。

中兴微电子

20173月,中兴微电子正式发布NB-IoT商用芯片Wisefone7100,内部集成了中天微系统的CK802芯片,DSP IP来自CEVA。

20179月中兴微电子首款NB-IoT芯片朱雀RoseFinch 7100正式进入商用。RoseFinch 7100是中国首颗自主的安全物联网芯片。其实早在20169月中兴微电子则发布了Rose Finch7100的前身---RoseFinch7100V0.1芯片。

RoseFinch 7100为单芯片设计,基于中芯国际超低功耗射频嵌入式闪存(55nm ULP RF eFlash)工艺平台制造,集成了知名IP厂商CEVA去年针对物联网市场推出的高性能内核,以及中天微系统的32位高性能低功耗嵌入式CPU,开发出的小尺寸、低功耗、低成本、集成轻量级系统安全构架的NB-IoT解决方案。RoseFinch7100采用轻量级系统安全构架,对于低功耗、小尺寸、低成本的物联网芯片来说,在有限的系统处理能力及存储器存储容量资源下,RoseFinch7100能为信息保护、访问控制、版本管理提供更高的安全保障。

RoseFinch 7100的成功商用也为中兴通讯补足了在NB-IoT领域的空白,进一步强化了“芯、网、云”物联网战略。

芯翼信息

芯翼信息科技于20173月在上海张江注册成立,专注于物联网通讯芯片的研发和销售,产品可广泛应用于智慧城市、智慧物流、工业 4.0、智慧农业、可穿戴等领域。公司创始人及核心团队来自于美国 BroadcomQualcommMaxLinear、华为等知名芯片公司。

2018世界移动大会上,芯翼信息发布了全球第一款单片集成CMOS PA的超低功耗NB-IoT芯片。该款芯片单片集成了CMOS PA,射频收发,电源管理,基带,微处理器等,是全球唯一集成射频PANB-IoT芯片,大幅降低了模块的成本以及开发复杂度。同时提供了非常小的体积,对于可穿戴等应用尤其有帮助。

上海移芯

上海移芯通信科技有限公司第一代产品为基于NB-IoT标准的终端芯片-EC616。创始人及核心开发团队来自于手机芯片厂商Marvell。团队所开发的手机芯片已累计出货超过1亿片。开发团队在蜂窝终端芯片上积累了丰富的实战经验,从算法,协议栈,射频到基带SOC以及系统软硬件和方案,从低功耗设计经验到射频模拟开发能力具有完整而强大的研发能力。

EC616NB-IoT PSM模式的功耗降低到700nA,为现有主流方案的1/5功耗。PSM模式纯待机年耗电量仅6mAh。其低功耗特性,尤其有利于需要超长待机,工作不频繁的应用场景,如抄表及各类传感器应用。

锐迪科

锐迪科微电子成立于2004年,致力于射频及混合信号芯片和系统芯片的设计、开发、制造、销售并提供相关技术咨询和技术服务。2018119日,紫光集团旗下展讯和锐迪科正式完成整合。

201712月,锐迪科发布NB-IoT双模单芯片解决方案RDA8909RDA8909支持NB-IoTGSM/GPRS两种网络模式,支持3GPP-R14标准,可广泛运用于可穿戴设备、智能家居、智慧城市、智慧工农业等各类规模化物联网应用。RDA8909以卓越的性能、超低的功耗、最高的集成度以及最具竞争力的成本为全球物联网市场带来一款突破性产品。

创新维度

创新维度在业界率先提出了基于SDR的窄带物联网芯片解决方案,能够更有效地满足物联网碎片化的市场需求,支持行业定制化和二次开发,是物联网行业定制芯片的最佳选择。自成立以来,公司已申请18项发明专利、软件著作权等知识产权,已授权8项。

20179月创新维度推出业界第一款基于SDR架构的NB-IoT芯片XD-750020189XD-7500实现量产出货。XD-7500架构灵活,支持行业定制化、在线升级和内置图像识别算法,能够有效地满足物联网碎片化的市场需求。创新维度核心团队均来自业内一线企业,平均从业时间十年以上。在NB-IoT技术方面,创新维度已申请核心专利10余项。

松果

松果电子成立于201410月,公司团队来自小米、摩托、微软、爱立信、华为等业内知名公司,大部分研发工程师具备10年以上的资深研发经验,团队成员特别在芯片设计、系统软件、Modem等领域拥有极为出色的技术能力。该公司致力于为智能终端提供核芯动力,聚焦于智能终端SoC的开发,已经形成高性能智能终端SoC的设计、验证、测试等工程化开发能力以及规模化商用能力。

20171128日,小米发布了松果的NB-IOT 芯片,据悉这款芯片只要加入小米的体系,米家可以从研发设计层面就开始提供帮助,软硬件开发,与其他智能设备的互动。就是小米可以给你提供一套前台后台的成熟的方案,从研发(米家产品经理和几百人的设计师团队摩拳擦掌)到市场(米家有品),全都有渠道

ASR

翱捷科技(上海)有限公司成立于20154月,同时拥有美国和韩国研发团队,致力于移动智能通讯终端、物联网、导航及其他消费类电子芯片的平台研发、方案提供、技术支持和服务等,产品线覆盖包括2G3G4G5G以及IOT在内的多制式通讯标准。

CEVA官方表示,ASR已经获得多种CEVA技术授权许可,用于即将推出的面向智能手机和NB-IoT边缘设备的片上系统芯片(SoC)产品。翱捷科技将在其无线产品中融入一系列CEVA IP以提供蜂窝、蓝牙和Wi-Fi连接支持,并实现计算机视觉、语音和音频领域的新兴应用。

智联安

智联安科技成立于20139月,是一家从事集成电路芯片设计的国家高新技术企业。主要产品包括容栅编码器芯片、NB-IoT通讯芯片、NB-IoT物联网解决方案等。

20187月智联安推出自家首款NB-IoT芯片MK8010Q,经过2年研发,已于今年7月流片成功。

智联安依托其自主研发的5项关键自研技术(精简射频、集成PA、超微码架构、紧密电源管理、NB-IoT协议栈),在成本、功耗、体积上具有优势。较业内同类产品,其芯片面积及系统成本可降低约30%,实时待机电流低至1uA,尺寸为6x6mmQFN。目前,智联安的芯片已经获得华为认可,可将华为的物联网操作系统lite-OS免费移植到智联安芯片上。

简约纳

简约纳电子有限公司是由海外归国留学人员创立的集成电路设计公司,成立于20067月,公司自成立以来已开发出具有完全自主知识产权的32RISC+DSP微处理器内核,对于中国自主无线芯片产业发展具有里程碑的意义。公司拥有CPU内核开发技术、SDR技术、LTE技术和系统软件开发等核心技术,先后推出了GSM/GPRS基带芯片、LTE基带芯片、商密芯片和北斗/GPS双模定位芯片,并且成功开发出完全自主知识产权的CPU,从最核心处提高国产芯片的安全性,成为地地道道的中国“芯”。

2017年率先推出国内首款支持LTE-ONLY CAT1全网通Modem芯片--SL3600芯片,SL3600芯片专为物联网市场单模Cat1重新设计流片,是一款具有低成本、低功耗的 CAT1基带SoC芯片,支持FDD/TDD LTE CAT1协议,是 LTE CAT1最具成本优势的选择。具有可编程SDR架构,包含多个矢量处理器,具有高灵活性和可扩展性,可复用和可扩展的软硬件设计,可降低用户二次开发的复杂性。

汇顶科技

汇顶科技成立于2002年,作为全球人机交互及生物识别技术领导者,目前已在包括手机、平板电脑和可穿戴产品等在内的智能移动终端领域构筑了领先优势。

汇顶科技在2018世界移动通信大会(MWC2018)上宣布正式进军NB-IoT领域,通过并购全球领先的半导体蜂窝IP提供商--德国CommSolid,整合其全球顶尖的超低功耗移动无线基带技术优势与汇顶科技位于美国加州的射频芯片设计及相关技术研发力量,加速公司在NB-IoT领域的战略布局,为全球客户提供差异化的蜂窝物联网系统级芯片(System-on-Chips)解决方案,合力开拓千亿规模NB-IoT市场。

升哲

SENSORO (中文名: 北京升哲科技有限公司)是一家国际化的物联网技术服务商,依托自主研发的从芯片、模组、传感器、通信基站到云端平台一体化、端到端的物联网产品线,打造了城市级物联网智慧消防预警服务。目前,该服务已落地全国十几个城市,实现规模化应用。

北京升哲科技(SENSORO)自主研发出全球最小双通道LPWAN芯片,1平方厘米大小的芯片可实现10公里范围的通信,内嵌近场和远场数据通信协议。

国外厂家高通高通看好NB-IoT,但并非将身价全押宝于此,在其看来NB-IoTeMTC并非非死即伤而是有很好的互补性,未来物联网多模才是趋势。若采用NB-IoT+eMTC双模方式,将能集两种技术的优势于一身,同时补齐双方短板。

20173月高通推出了为Cat-M1Cat-NB1定制的多模多频的芯片MDM9206,该芯片支持Cat-M1Cat-NB1的全球所有频段。并且MDM9206还集成了GPS、格纳洛斯、北斗以及伽利略全球导航卫星定位服务,在不通过任何附加的芯片或者接收器的情况下,可以直接嵌入到该芯片中,实现了与高通 的4G功能的充分整合。

英特尔

作为国际大厂,NB-IoT领域怎能少了英特尔,早在2015年年底,英特尔就宣布将在2016年推出自己的NB-IoT产品。后来到了2016年,又宣称将在16年年底进行试产。英特尔抓住NB-IoT有两大武器,分别是XMM7115XMM7315。英特尔的XMM 7115面向窄带物联网NB-IoT设备。XMM 7315则整合应用处理器与LTE基带的SoC,同时支持LTE Cat。MNB-IoT两种标准。

思宽(Sequans)

Sequans Communications成立于2003年,已经开发和交付了七代4G技术。Sequans提供两条LTE产品线:针对移动计算和家庭/便携式路由器设备优化的StreamrichLTE,具有基带、RFRAM和电源管理,并集成ARM Cortex-M4处理器用于音频和语音应用的媒体处理引擎。

Altair

Altair2017年初被SONY收购。相比SequansAltair让大家更感陌生,这是一家以色列公司,如今已被索尼收购,专注于4G技术终端基带处理器的芯片设计,同时设计用于FDDTDD频段的4G终端芯片射频收发器。

Altair 17年发表基于窄带CATM1NB1的蜂窝IoT芯片——ALT1250,并与同年7月底量产,将Cat-MCat-NB1、集成GPS、蜂窝IoT模块中有90%的组件—如RF、基带、前端组件、功率放大器、滤波器和开关等,均已整合于一身。

Nordic

20181Nordic发布了其首款NB-IoT/LTE-M双模芯片和模组nRF91,成为继高通、AltairSequans之后国外第四个发布商用版本的芯片公司。

NordicnRF91系列是一款支持3GPP R13规定的LTE-M / NB-IoT双模的芯片,集成了Arm Cortex-M33主处理器,Arm TrustZone安全技术和GPS辅助定位等功能。
GCT

2017GCT发布的高度集成的单芯片GDM7243I将支持LTEM1/NB1/EC-GSMSigfox的无线物联网连接,因而成为一个“混合”解决方案,可为物联网应用提供卓越的连接选项,同时实现物料清单(BOM)成本零增加。

GDM7243i将低能耗蓝牙BLEGCT的先进LTE-MNB-IoT蜂窝技术结合在一个高度集成的单芯片解决方案中,面向广泛的下一代物联网设备,包括跟踪、可穿戴设备、安保、农业、医疗保健、工业和消费应用。

Riot Micro加拿大新创公司

Riot Micro开发的超低功耗芯片是专为用于处理窄带物联网(NB-IoT)LTE Cat M1 (或称eMTC)标准而设计的。Riot并非在DSP上以软件建置基频功能,而是将快速傅立叶变换(FFT)和基带滤波器分割成几个物理层区块。另外,它还将LTE协议堆栈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)55nm技术制造,透过26MHz ARM M0控制器、嵌入式SRAM和新的PLL,处理NB-IoTCat 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。CEVA作为移动通信、消费类电子、汽车及物联网市场的全球领先信号处理IP授权公司。CEVA公司的图像和视觉的DSP处理器针对最为繁复的计算图像学和计算视觉方面的应用所需的极端处理要求而设计、如视频分析、现实增强和辅助驾驶等,通过将这些性能密集型任务从CPUGPU offload到高效的DSP上可显着降低整体系统的功耗,同时提供了灵活性。201810 CEVA发布其广受欢迎的CEVA-Dragonfly NB1解决方案的后续产品,瞄准快速发展的NB-IoT市场。高度集成的CEVA-Dragonfly NB2是针对Cat-NB2 (3GPP版本14 eNB-IoT)优化的模块化解决方案,可无缝集成到芯片和模块中,供众多企业开发面向大型快速增长蜂窝IoT的应用。CEVA-Dragonfly NB2的中心是一个采用增强型指令集架构(ISA)CEVA-X1 DSP/控制处理器,它提供统一的处理器环境来同时应付物理层和协议堆栈工作负载。该解决方案还包括高度集成的全球共通RF收发器、功率放大器(PA)以及开发完整的eNB-IoT产品所需的所有相关硬件和软件模块NB-IoT部署并非易事设备不兼容:据lightreading报道称,物联网市场的几位高管介绍,NB-IoT目前存在的一个问题是:华为和爱立信的设备不兼容,这意味着市场会存在多个不同版本NB-IoT。早在201612月,咨询公司WiFore的首席技术官Nick Hunn就发表过一篇名为《NB-IoT is Dead. Long Live NB-IoT.》的文章,引起业界一片哗然。Nick Hunn认为NB-IoT的互不兼容性是与生俱来的。爱立信和诺基亚采用的是精简的、低功耗的4G变体,在相同的频段内与4G设备协同工作,在现有4G网络上升级部署。而华为和沃达丰主张的是全新空口方式,相较而言这并不是一个与4G共存的方案,它要求运营商拨出少量频段(保护带)来专为物联网流量所用。这两套办法本质上是不兼容的,但是,3GPP在采纳这两套方案后,并未在两者间折中妥协,而是照单全收,让芯片厂家和运营商自己去做选择题。受到LoRasigfox的排挤:NB-IoT作为一个全新标准的技术,受到来自SigfoxLoRa技术的竞争压力。NB-IoT发展仍处于市场化初期阶段,NB-IoT技术在功耗、覆盖、成本还没有达到市场宣传的预期,来自于运营商自身的测试报告和应用案例也已经做了充分证明。

小结

在芯片设计整体水平方面,国内企业还存在一定的差距。但是在应用驱动创新方面,国内已经开始实现赶超。NB-IoT的发展主要看政府的引导力度和时间度,芯片厂商对芯片功能的优化和添加,有效解决其他数据传输方式的痛点才能促进NB-IoT的健康快速发展。

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