芯科 Silicon Labs 文曄科技 藍牙5 電池供電 鈕扣電池 尋向

實現安全/低功耗IoT應用 芯科線上展示藍牙SoC新方案

2020-06-15
芯科科技(Silicon Labs)與文曄科技日前參加新通訊元件雜誌主辦的「藍牙5力全開・最新藍牙技術與應用設計趨勢大揭密」線上技術研討會,展示新一代藍牙系統單晶片(SoC)解決方案EFR32BG22(BG22)多樣功能、特色及應用案例;該方案兼具高安全性、超低功耗與完整藍牙無線連結效能,為大量生產的電池供電型物聯網應用裝置提供了低成本的設計方案新選擇。

芯科科技資深應用工程師黃金評表示,BG22支援最新的藍牙5.2規範,並支援1M、2M和LE Coded PHY,且完全支援藍牙5.1的尋向(Direction Finding)功能,是針對電池供電應用所優化的藍牙SoC,可大大延長電池使用壽命和終端應用產品使用時間。在0dBm的發射功率下,無線電流消耗較低,大概只有3.5mA,接收狀態則為2.6mA;在無線射頻跟MCU都運行時,整個系統功率在0dBm時,大概只有4mA左右。

黃金評進一步舉例,在以藍牙設備連接智慧手機的應用中,使用2M PHY每兩秒發送10Byte少量數據,其量測到的平均電流消耗大概只有4μA左右。在單純做廣播的定位服務應用如藍牙資產標籤,以0dBm、每秒1次的速度發送10Byte少量數據,其量測到的平均電流消耗大約為3.7μA。由此來看,上述應用若採一般CR2032鈕扣電池(容量225mA)來運作,壽命可超過5年,若選用更大容量如CR2354的鈕扣電池,則壽命更可超過10年以上。

除超低功耗外,安全性亦是BG22另一大特點。黃金評指出,物聯網應用越來越重視安全性,也開始有一些相應的法規要求,因此芯科科技致力將更多的安全功能特性集合到新的方案上,進而滿足無線協定的安全需求,並提升消費者對無線連接產品的信任感。

硬體加密是BG22的基本安全功能,而因為加密操作更快,可以進一步幫助降低功耗。相比前一代,AES加密速度提升超過兩倍,ECC加密則快七倍,意味著BG22可以達到更快、更節能也更安全。此外,BG22由於MCU是使用新一代Cortex-M33核心,因此有整合ARM信任區(TrustZone)技術,並且具有信任根的安全啟動(Secure Boot)和安全調試(Secure Debug)功能,以確保韌體不會被惡意攻擊、竄改,而且是可以被信任的。

另一方面,作為低功耗藍牙方案,BG22還有一個重要的功能,是可實現高精度的藍牙定位服務。目前,芯科科技已與合作夥伴Quuppa推出室內定位的統包解決方案(Turnkey Solution)。黃金評特別強調,基於BG22藍牙標籤的BOM Cost,批量價格可達到1美元以下,可以實現大規模資產標籤的部署,並以鈕扣電池運作5~10年的壽命。

除了SoC外,芯科BG22也有模組的選項BGM220。預認證模組可讓硬體的第二次設計更簡單,縮短相對應的上市時間;BGM220模組有兩種形式,一種是SiP封裝,尺寸只有6x6mm,代號為BGM220S;另一種是傳統PCB模組,代號是BGM220P。目前模組產品已開始提供樣品,預計2020年第三季全面進入量產。另外,芯科也有提供配套開發板,包括整組的套件,以及個別的無線電板(Radio Board),來協助客戶快速進行開發跟評估。

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