只要3塊5：Dialog發(fā)布尺寸最小、效率最高的藍牙SoC芯片

2019年11月14日，高度集成電源管理、充電、AC/DC電源轉(zhuǎn)換、Wi-Fi和藍牙低功耗技術(shù)供應(yīng)商Dialog半導(dǎo)體公司在北京召開發(fā)布會，正式推出了全球尺寸最小、功率效率最高、支持最新藍牙5.1標準的低成本SoC—;—;SmartBond TINY DA14531，以及基于DA14531的模塊，簡化了藍牙產(chǎn)品的開發(fā)，推動藍牙低功耗（BLE）連接技術(shù)實現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用。

助力連接下一波10億IoT設(shè)備

眾所周知，目前在物聯(lián)網(wǎng)（IoT）市場，主要的連接技術(shù)有WiFi、藍牙、Zigbee、NB-IoT等，而在眾多技術(shù)中，藍牙因具備超低功耗、高速率、遠距離、低成本、抗干擾能力強、網(wǎng)絡(luò)安全性高、智能化控制功能等特點而被廣泛應(yīng)用。

在整個基于藍牙技術(shù)的IoT生態(tài)當(dāng)中，具備更低功耗、更低成本特性的低功耗藍牙（BLE）正呈現(xiàn)高速增長的態(tài)勢。

基于ABI Research的最新預(yù)測，及其他分析機構(gòu)的預(yù)測，藍牙技術(shù)聯(lián)盟（SIG）在今年6月的2019年藍牙亞洲大會上發(fā)布了題為《藍牙市場最新資訊（Bluetooth Maket update 2019）》的報告。

該報告指出，2019年全球藍牙設(shè)備出貨量將達40億臺左右，預(yù)計到2023將增長至54億臺，年復(fù)合增長率約8%。屆時，低功耗藍牙單模設(shè)備年出貨量將增長三倍，達到16億臺的出貨量。也就是說，未來4年，低功耗藍牙單模設(shè)備將會有超過10億臺的增長空間。

Dialog半導(dǎo)體公司低功耗連接事業(yè)部總監(jiān)Mark De Clercq表示，在IoT金字塔中，定制化的設(shè)備往往成本較高、使用量也較低，接下來是成本和出貨量相對適中的標準化可充電、標準化可替換產(chǎn)品，最低層使用量最大的則是標準化的一次性的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

但是這類設(shè)備面臨的一個問題是，如何在保證性能的前提下，將成本做到更低。而在這方面，相對于其他連接技術(shù)來說，低功耗藍牙將有著巨大的優(yōu)勢。

Mark認為，基于低功耗藍牙技術(shù)的標準化的一次性的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在未來幾年的增長空間將超過10億臺。而要驅(qū)動這個市場，就需要將低功耗藍牙芯片價格做到0.5美元以內(nèi)。此次Dialog推出的低功耗藍牙SoC DA14531就是為了助力連接下一波的10億設(shè)備而設(shè)計。

尺寸最小、能效最高的藍牙5.1器件：DA14531只需0.5美元

我們都知道，對于一款芯片來說，在同等制程和封裝工藝下，往往尺寸越小，功耗會越低，成本也越低。同樣，對于低功耗藍牙芯片來說，亦是如此。

▲DA14531芯片及模塊實拍

Dialog此次推出的DA14531的最小封裝尺寸為1.7mm x 2.0mm（3.4mm2），僅為現(xiàn)有方案尺寸的一半，而為了縮小尺寸，DA14531采用了更少的外部元器件，僅需6顆外部無源器件，真正實現(xiàn)了單個外部晶振運行，且不會有功率損耗。

在具體的芯片成本控制方面，在電源管理方面，DA14531內(nèi)部集成了降壓/升壓DCDC，使得外圍器件可以節(jié)省了0.2美元，采用旁路模式，電感器成本也可以降低0.03美元；另外，DA14531還實現(xiàn)了單個32MHz外部晶振運行，無需32KHz的晶振，且不會造成功率損耗，在這一塊，成本又可降低0.07美元（1百萬片用量的情況下）。

Mark表示，DA14531目前在每年1000萬片的用量的情況下，成本可以低至0.5美元(￥3.5)的。

此外，在板級集成上，DA14531的兩種封裝形式（3.0x2.2mm FCGQDN和2.0x1.7mm WLCSP 封裝）均適用于雙層電路板設(shè)計，且無需微過孔，在板級集成上成本可進一步降低。

特別需要指出的是，為了能夠支持更小更便宜的電池，DA14531集成的降壓/升壓的DCDC（支持1.1-3.3V的調(diào)節(jié)），使得設(shè)備可以使用1.4/1.5V/3V電壓的最小的一次性氧化銀電池、鋅空電池、一次性印刷電池、堿性紐扣電池和紐扣電池，可在進一步控制設(shè)備成本的同時，減少對環(huán)境的影響。

高性能、低功耗

雖然DA14531的尺寸更小、成本也更低，但是它在性能方面卻并未妥協(xié)。

DA14531相比前代的SmartBond TINY系列產(chǎn)品來說，集成了性能更強的32位ARM Cortex M0+，不僅支持最新的藍牙5.1核心規(guī)范協(xié)議棧，還可支持降壓模式和升壓模式（支持1.1-3.3V的調(diào)節(jié)），以及節(jié)省成本的旁路模式。其架構(gòu)和資源允許它作為獨立的無線微控制器使用，或者為已經(jīng)有微控制器的現(xiàn)有設(shè)計添加RF數(shù)據(jù)傳輸通道。

在無線電特性方面，DA15531支持可編程，輸出功率可達-19.5至+2.5dBm，靈敏度可達-94dBm ；支持智能喚醒，因為處于休眠狀態(tài)的GPIO也是活躍的；此外，DA14531還集成了溫度傳感器。

根據(jù)業(yè)界權(quán)威的“嵌入式微處理器基準評測協(xié)會”（EEMBC）針對基于低功耗藍牙的聯(lián)網(wǎng) IoT 設(shè)備的最新基準工具IoTMark-BLE（代表真實應(yīng)用中的藍牙低功耗傳感器模型）的測試結(jié)果顯示，DA14531在功率效率上獲得了破紀錄的18300高分，比同類競品高35%。

在功耗控制方面，DA14531在5℃-25℃的環(huán)境溫度下，休眠電流僅有150-240nA，比主要競爭對手低 20%，使得設(shè)備在休眠狀態(tài)下，可支持數(shù)年的壽命；如果是在帶喚醒觸發(fā)事件的睡眠狀態(tài)下，電流僅700nA；如果是在所有48KB內(nèi)存均處于活躍狀態(tài)下的睡眠模式，電流也只有1.6μA。

在系統(tǒng)活躍時，3.0V DCDC開啟狀態(tài)下，用于發(fā)射（Tx）的電流消耗為3.5mA，用于接收（Rx)的電流消耗為2.2mA；1.1V DCDC開啟狀態(tài)下：用于發(fā)射（Tx） 的電流消耗為8.0mA，接收（Rx）的電流消耗為5.0mA。

總的來看，與主要競爭對手的產(chǎn)品相比，DA14531的Tx電流消耗比低 40%，Rx電流消耗比低64%。

另外，DA14531還支持豐富的外設(shè)，支持高數(shù)據(jù)速率傳輸，數(shù)據(jù)長度擴展(DLE)，軟件也支持在線升級（SUOTA）。

應(yīng)用領(lǐng)域

隨著設(shè)備對無線連接的需求不斷增長，實現(xiàn)完整IoT系統(tǒng)也面臨著成本方面的壓力。SmartBond TINY DA14531解決了IoT設(shè)備尺寸和成本上升的挑戰(zhàn)，它以更小的芯片尺寸和占板尺寸，降低了實現(xiàn)完整系統(tǒng)的成本，并確保性能質(zhì)量無競爭對手能及。

對于開發(fā)人員來說，這意味著DA14531可以將無線連接功能帶到以往由于尺寸、功耗或成本原因而不涉及的應(yīng)用（比如標準化一次性產(chǎn)品）領(lǐng)域。比如：

智慧醫(yī)療：注射器、吸入器、血壓監(jiān)測儀、溫度貼；用app輕松調(diào)試設(shè)備：機頂盒、打印機、相機、咖啡機、無線訪問接入點；低成本遙控器；PC配件、鼠標、觸屏手寫筆；玩具；簡單的無線傳感器，如無線溫度計；食品/藥物冷鏈監(jiān)控；醫(yī)院、工廠、配送中心物品追蹤；替代有源RFID；為現(xiàn)有MCU設(shè)計輕松添加藍牙低功耗數(shù)據(jù)傳輸通道。

Mark還特別指出，尤其是不斷增長的智慧醫(yī)療領(lǐng)域（標準化一次性產(chǎn)品非常的多），DA14531將有非常大的市場空間。這些大批量應(yīng)用包括連網(wǎng)注射器、吸入器、血糖監(jiān)測儀、溫度貼等。

1美元的DA14531模組

前面提到，DA14531的價格可以做到0.5美元的極低的價格，但是這里有個前提就是，每年的用量在1000萬顆。這對于大廠來說，并不算什么，但是對于很多的中小企業(yè)來說，就比較困難了。

那么對于這類需求量相對較低，但是又想節(jié)省成本，同時研發(fā)實力相對較弱，又想快速上手的客戶，Dialog也宣布將推出更易于開發(fā)的SmartBoud TINY模塊，集成了天線，預(yù)計尺寸小于10×14mm，支持跨地區(qū)全面認證。具體量產(chǎn)時間將會是在明年二季度。

得益于DA14531在芯片成本以及板級集成成本上的控制，也使得Dialog即將推出的基于DA14531的SmartBond TINY 模塊在成本上可以大幅的降低。據(jù)Mark介紹，在相對較高的年用量的情況下，模塊成本可小于1美元。

DA14531 SmartBond TINY 開發(fā)板

為了幫助開發(fā)者更好的基于DA14531 SmartBond TINY進行開發(fā)，Dialog還推出了DA14531 PRO開發(fā)套件和DA14531 USB開發(fā)套件。

▲DA14531 PRO開發(fā)套件

DA14531 PRO開發(fā)套件包含母板和子板，擁有低泄露FLASH，高達1μA的電流測量精度，支持升壓模式，支持靈活的功率配置，同時支持2x mikroBUS 和 Arduino shield 接口。DA14531 USB開發(fā)套件同樣具有以上特性，雖然只有一個mikroBUS，但是卻有更易于使用的了USB接口。

▲DA14531 USB開發(fā)套件

▲SmartBond生產(chǎn)線工具

另外，Dialog還有SmartBond生產(chǎn)線工具，可幫助客戶快速的進行大批量編程和測試（支持16臺設(shè)備并行測試，每臺設(shè)備測試耗時不到1秒，每個季度可完成數(shù)千萬件的生產(chǎn)和測試），以降低生產(chǎn)測試成本并提升產(chǎn)量，加速產(chǎn)品上市。

供貨情況

據(jù)Mark介紹，目前DA14531已經(jīng)開始量產(chǎn)，提供了 FCGQFN 和 WLCSP 兩種封裝形式，客戶可以通過Dialog的分銷商伙伴訂購。至于DA14531 Pro 和 USB dongle 開發(fā)套件，客戶同樣也可以通過Dialog的分銷商伙伴訂購。

另外，開發(fā)者現(xiàn)在也可通過Dialog的官網(wǎng)獲取：軟件開發(fā)套件、SmartSnippets Studio、完整的支持文檔、豐富的軟件示例和教程以及在線技術(shù)論壇支持。