目前鎖定2.5GHz頻段的短距無線通訊技術,除包括WiFi、ZigBee、Bluetooth等標準技術外,看好此一頻段係為開放頻段,毋需授權費的優點,也有廠商祭出專屬技術,可在不受標準化的限制下,強化效能,滿足客戶量身訂製的需求。 在無線通訊範疇中,一向是標準與非標準技術兩大主軸並行發展,開放標準的好處在於可享互通性、多重來源選擇以及品牌效應等;而其不可避免的缺點則是必須在不同應用需求中有所取捨,不但會犧牲一些應用,同時也須負擔認證成本,以及難以與競爭對手在產品上有所差異化。
由於2.5GHz為一免費頻段,且為國際標準,加上可在短距離中支援高資料量、讓CMOS技術的導入在尺寸、功耗與成本更具效益等優勢,因此鎖定此一頻段開發的射頻技術也顯得特別熱鬧,其中包括開放標準的WiFi b/g、Bluetooth與ZigBee等,而長期致力於低功耗射頻技術開發的Nordic,則也在此一頻段以專屬技術(Proprietary)推出晶片(圖1)。雖然位處同一頻段,各個不同技術卻擁有截然不同的屬性,如資料傳輸速率、複雜度、功耗大小與價格高低等,所以適合的應用也不大相同。
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圖1 Nodic產品在2.4GHz無線技術中的定位 |
低功耗特性漸趨重要
在2.5GHz頻段中所發展出的傳輸技術,當屬藍牙最具知名度,而藍牙最大的致命傷即在於功耗過大,因此不易進一步延伸其應用範圍,為突破此一瓶頸,藍牙技術聯盟於今年6月宣布與Wibree攜手,試圖藉此整合超低功耗技術於藍牙中,拓展藍牙對於小型低功耗個人區域網路感測器與裝置的連結。
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圖2 Nodic執行長Svenn-Tore Larsen表示,該公司在手持式應用居領導地位,可提供低成本、高良率與低功耗的高整合解決方案。 |
事實上,Wibree是行動裝置中第一個特別針對超低功耗連結所設立的短距無線技術標準,Wibree聯盟雖由諾基亞(Nokia)主導成立,但Nordic卻是諾基亞主動上門邀請成為創始會員的半導體公司,在Wibree聯盟中舉足輕重。
Nordic執行長Svenn-Tore Larsen(圖2)表示,諾基亞之所以找上Nordic共同成立Wibree聯盟,看上的即是Nordic長期以來專注於超低功耗射頻技術的研發成果與技術優勢。Nordic也樂見Wibree與藍牙技術的整合,並深信藍牙將是Wibree最好的歸宿。更期盼在藍牙技術聯盟的大傘下,讓短距超低功耗射頻技術的發展更加蓬勃。
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圖3 Nordic標準元件產品經理Thomas Embla Bonnerud指出,超低功耗藍牙用來強化藍牙技術而非取代藍牙。 |
早在加入Wibree聯盟前,Nordic即致力於專屬技術超低功耗2.4GHz收發器(Transceiver)的研發,可供感測器與周邊裝置使用,其應用領域涵蓋運動手錶、玩具、醫療保健儀器與遊戲器具等,其中最具代表性的客戶包括滑鼠第一品牌羅技(Logitech)、橫跨電腦與消費性電子的蘋果(Apple)、運動商品名牌耐吉(Nike)與以運動手錶聞名的Suunto等。
以Nordic的產品來看,即擁有低功耗的優勢。Nordic標準元件產品經理Thomas Embla Bonnerud(圖3)表示,相較WiFi、Bluetooth與ZigBee,nRF24XX系列產品(圖4)不僅功耗最小、複雜度最低,且由於能將晶片尺寸縮至最小,因此也最具價格競爭力。這也打破外界一般認為標準技術才擁有價格優勢的觀念。
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圖4 Nordic nRF24L01與其他產品的功耗比較 |
Larsen也強調,超低功耗藍牙將是業界針對超低功耗無線技術首創的開放標準,勢必可以大幅增加手機、個人電腦與採硬幣大小電池的運動或保健醫療裝置連結的機會。尤其透過雙模藍牙晶片,在僅增加些微成本下,即可同時與藍牙及超低功耗藍牙裝置溝通,毋需其他連接裝置(Dongle),因此,有助於手機與個人電腦更廣泛的採用。
藍牙技術兵分多路
除了與Wibree超低功耗技術整合外,藍牙技術聯盟也於日前宣布將在2007年底結合近距離無線傳輸(NFC),2008年則可看到與超寬頻整合的晶片,試圖讓藍牙從低功耗應用到影像傳輸通通包辦。與此同時,藍牙2.1+EDR的規格也持續進展中,藍牙第一把交椅CSR即於日前推出該公司第六代BlueCore藍牙晶片,CSR台灣分公司總經理鄭元更(圖5)表示,CSR去年營收達7億3,000萬美元,今年可望突破8億美元,以此節節高升的營業額來看,仍可穩坐藍牙晶片龍頭寶座。由於藍牙晶片在耳機與手機的應用首重語音品質,因此第六代BlueCore特別結合該公司獨特的Auristream技術,經測試已可提供相當於一般電話的通話品質。
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圖5 CSR台灣分公司總經理鄭元更認為,CSR仍是藍牙技術的龍頭老大。 |
截至目前,距離前一代BlueCore推出時間,已時隔兩年,第六代BlueCore預計在2008年1月量產供應。CSR台灣分公司系統應用經理楊俊仁(圖6)則特別強調,相較BlueCore4,除了改良語音品質,BlueCore6更顯著降低功耗需求。平均而言,一個藍牙系統的資料傳輸占用3%的功耗,語音占用5%,而待機所占的功耗卻高達92%,因此CSR重新架構藍牙裝置掃描其他裝置的方法,並提供兩種全新的掃描模式:條件式搜尋(Conditional Scan)與隨機式搜尋(Casual Scan),藉由這些技術,能有效節省86%的功耗,改善語音編碼效率。
不過,即使效果如此顯著,楊俊仁坦言,與Wibree的超低功耗技術所減少的功耗仍有一段差距。其實,所謂的超低功耗無線技術必須符合平均動態資料傳輸電流低於1毫瓦,且具有夠低的峰值電流以支援硬幣大小電池的運作。就無線裝置而言,超低功耗可讓無線滑鼠在兩個AAA電池下,擁有一年以上的電池壽命;而運動手錶則在硬幣大小的電池下,也有長達一年的電池壽命。Bonnerud指出,目前仍無一開放標準可符合上述超低功耗的要求,因此Nordic的專屬射頻技術才可大展身手,不但為客戶的應用需求量身打造特定的通訊協定,同時享有超低功耗與成本,目前主要的應用鎖定在電腦周邊市場與智慧型運動裝置等。
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圖6 CSR台灣分公司系統應用經理楊俊仁強調,藍牙晶片優劣關鍵在於語音品質的等級。 |
針對Nordic專屬射頻技術如何達到超低功耗性能,亞太區行銷業務總監Steel Ytterdal(圖7)表示,通訊協定扮演關鍵角色,Nordic採用加拿大商Dynastram的ANT技術,該通訊協定採用類似TDMA的技術作為通訊通道的基礎,透過TDMA與ANT多重接取通道技術的結合,一個ANT網路即可連結兩至上千個節點。相較ZigBee與藍牙,ANT不但展現最低的功耗,同時也擁有最小的通訊協定堆疊尺寸與最低的材料清單(BOM)成本。
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圖7 Nordic亞太區行銷業務總監Steel Ytterdal表示,相較ZigBee晶片複雜的設計,該公司專屬射頻技術的晶片設計簡單不少。 |
Nordic左右開弓
為進一步擴展超低功耗技術的應用範圍,被諾基亞延攬進入Wibree聯盟後,Nordic開始大玩兩手策略,試圖讓標準與非標準的短距超低功耗射頻技術兼容並蓄,並大幅延伸超低功耗2.4GHz短距無線技術的應用領域。尤其藉由此次與藍牙技術聯盟的合作,更有助於進一步開展原先Wibree標準的市場,且因藍牙已投注龐大經費建立品牌知名度,Wibree沾光不少,更將Wibree技術推向更廣大的應用市場,成長潛力無窮。雖然專屬技術一向是Nordic的主要獲利來源,Nodic仍看好標準技術可望帶來更普及的應用與龐大商機。
Nordic資深應用工程師Kjartan Furset表示,藍牙在耳機應用上已享譽國際,不過卻未能進一步擴大應用範疇,而Nordic的技術正好可以助上一臂之力,讓藍牙在桌上型電腦與客服中心電話系統的應用獲得顯著的效益,目前藍牙在桌上型電腦的普及度僅有10%。
而為了讓Nordic的射頻技術獲得更廣泛的採用,Nordic不僅設計單一晶片,還致力於完整解決方案的開發,如提供參考設計,Furset強調,參考設計可以針對主流市場提供簡易的生產設計參考,同時也可讓其他先進產品有一個起始點。 目前Nordic的專屬射頻技術最主要的應用之一在於電腦周邊的遠端遙控,由於已擁有滑鼠第一品牌羅技此一代表性客戶,再加上超低功耗藍牙的發展也可望將藍牙過去局限於耳機的應用大步擴展到電腦周邊如滑鼠、鍵盤、遙控器與手錶等,對於市場未來的高度成長,Nordic顯得信心滿滿。
不過,在技術邁向整合的同時,原本各有特定應用的市場秩序也漸被打破,未來,無論是藍牙、超低功耗藍牙、ZigBee、WLAN或無線USB,都有可能在不同的市場中捉對廝殺,屆時市場競爭之激烈,可以想見。