К концу 2019 года 4,54 миллиарда человек во всем мире имеют доступ к Интернету, что составляет почти 60% населения мира. По мере развития информационных технологий Интернета все больше и больше людей общаются через смарт-терминалы . Требования пользователя к сетевой передаче продолжают расти. Содержание передачи информации эволюционировало от исходной информации изображения и текста к передаче видео, а сценарий передачи расширился от людей к людям, от людей к вещам и к Интернету вещей .

С ростом требований к передаче данных в носимых устройствах, службах определения местоположения, умном доме , промышленном Интернете вещей и других сценариях, что касается беспроводных устройств связи , при обеспечении их долговременной работы и стабильной передачи данных снижение энергопотребления максимально возможно. возможно стало настоятельным спросом на рынке. Независимо от того, в области традиционной бытовой электроники или промышленного бизнеса, Bluetooth играет очень важную роль в беспроводной передаче. В то время классический Bluetooth был основным методом беспроводной связи малого радиуса действия. Однако из-за высокого энергопотребления классических Bluetooth-гарнитур, динамиков и других устройств применение технологии Bluetooth имеет большие ограничения.

В 2010 году появление BLE4.0, технологии Bluetooth с низким энергопотреблением, решило проблему высокого энергопотребления устройств, подключенных к беспроводной сети. Технология с низким энергопотреблением привела к бешеному росту рынка Bluetooth, и различные производители чипов Bluetooth конкурируют друг с другом, чтобы выпустить свои собственные чипы Bluetooth с низким энергопотреблением, что делает рынок чипов Bluetooth процветающим.

Далее в основном представлена ​​история развития трех производителей чипов BLE: Texas Instruments (TI), Nordic Semiconductor и Dialog.

Первый год BLE 4.0 TI нанес упреждающий удар

Вскоре после появления технологии Bluetooth Low Energy 4.0 были быстро запущены первые звездные продукты TI, поддерживающие Bluetooth 4.0, CC2540 и CC2541. Обладая такими преимуществами, как сильная техническая поддержка, простота разработки и низкий порог НИОКР, они быстро захватили рынок Bluetooth с низким энергопотреблением и заняли очень большую долю рынка. CC2540, CC2541 используют ядро ​​​​8051, флэш-память 256 КБ, вычислительная мощность ядра может реализовать прозрачную передачу данных, управление освещением PWM и другие функции.

Компания «Диалог» делает упор на сверхнизкое энергопотребление и сверхмалые размеры чипов. В 2013 году компания выпустила микросхему DA14580, которая быстро способствовала внедрению приложений для управления здоровьем — браслетов и захватила большую долю рынка браслетов.

DA14580 использует 32-разрядное ядро ​​ARM Cortex-M0 с частотой 16 МГц, ПЗУ 84 КБ и ОЗУ 50 КБ. Он может поддерживать общие функции, такие как пошаговая запись и синхронизация, используемые в браслете. Внутреннее ПЗУ OTP имеет возможность однократного программирования и подходит для приложений, требующих определенной гибкости и низкой стоимости, особенно для электронных браслетов, которые постоянно обновляются и нуждаются в быстром массовом производстве.

Когда DA14580 был запущен, он создал три мировых новинки: самое низкое в мире энергопотребление, самый маленький в мире корпус и первый BLE SOC, интегрированный со схемой Balun. Благодаря этим характеристикам DA14580 легко продвигается на рынке браслетов. Обладая достаточной вычислительной мощностью и наименьшей упаковкой, его можно легко разместить в браслете, так что технологию Bluetooth можно использовать в браслете с самым ограниченным пространством. Благодаря технологии Bluetooth Low Energy у браслета хорошее время автономной работы. При том же источнике питания постоянного тока требуется меньше периферийных цепей, и соответственно снижается стоимость. DA14580 быстро занял половину рынка браслетов.

nRF51822, выпущенный Nordic в 2012 году, поддерживает BLE 4.0, использует ядро ​​ARM Cortex M0, включает 256 КБ флэш-памяти и 16 КБ ОЗУ. Nordic nRF51822 также хорошо зарекомендовал себя на рынке браслетов. В то время nRF51822 использовался для разработки браслета в Китае, наиболее представительным из которых был браслет Baidu — браслет Codoon, первое портативное носимое устройство, разработанное Baidu. Код и принципиальная схема оборудования полностью открыты, что привлекает большое количество разработчиков для разработки и отладки. Для рынка недорогих устройств Nordic впоследствии выпустила экономичный nRF51802 по сравнению с nRF51822.

В эпоху, называемую «Первый год BLE4.0», TI взяла на себя инициативу, выпустив CC2540 и CC2541, чтобы захватить большую часть рынка BLE, а Dialog быстро завоевал рынок браслетов благодаря своему сверхнизкому энергопотреблению. Производительность чипа Nordic BLE была посредственной.

Первый год BLE 4.2 Nordic стал козырем в рукаве

В 2014 году был выпущен Bluetooth 4.2 , который не только улучшает скорость передачи в 2,5 раза, но и имеет более высокую конфиденциальность, и может подключаться к сети через IPv6. В 2015 году TI выпустила CC2640.чип, поддерживающий BLE4.2, и впервые представил платформу микроконтроллера SimpleLink, предоставляя различные серии продуктов ARM® MCU с проводным и беспроводным подключением в единой среде разработки программного обеспечения, предоставляя гибкие аппаратные, программные и инструментальные варианты для IoT и автомобильных приложений, а также установление новых стандартов для разработчиков. Чип CC2640 использует ядро ​​ARM Cortex M3 + ядро ​​​​M0. Ядро M0 используется в качестве чипа контроллера датчика. Контроллер датчика предварительно обрабатывает собранные данные, и данные, превышающие заданное пороговое значение, ослабляют основной ЦП для обработки, чтобы максимально снизить энергопотребление основного ЦП, тем самым снижая общее энергопотребление CC2640. Однако флэш-память объемом 128 КБ слишком мала для разработки более сложных приложений, поэтому CC2640 практически не попал на рынок браслетов.

В nRF52832 используется ядро ​​ARM Cortex M4F с арифметикой с плавающей запятой, 512 КБ флэш-памяти, 64 КБ ОЗУ, а производительность ядра и объем памяти увеличиваются в геометрической прогрессии. nRF52832 также является первым в мире чипом BLE, который частично поддерживает функции Bluetooth 5.0. Скорость связи и радиус действия Bluetooth 5.0 значительно улучшены по сравнению с Bluetooth 4.2. Появление nRF52832 полностью изменило структуру рынка Bluetooth. Nordic установила доминирующее положение на рынке Bluetooth с nRF52832.

TI не смогла за короткое время разработать чип, сравнимый с nRF52832. На основе CC2640 в конце 2016 года был быстро выпущен CC2640R2F , поддерживающий часть функций Bluetooth 5.0 и ответивший на запуск чипа Nordic nRF52832. Стоимость CC2640R2F не сильно отличается от стоимости CC2640, но очевидно, что CC2640R2F не может конкурировать с nRF52832.

В первый год BLE4.2 Nordic провела контратаку с помощью nRF52832 и установила свое доминирующее положение. И вскоре TI выпустила CC2640R2F в ответ на чип Nordic nRF52832, чтобы занять рынок, в то время как Dialog продолжает усердно работать на рынке браслетов.

Конкуренция BLE SoC обостряется

С тех пор конкуренция основных производителей чипов в BLE SoC достигла апогея. В 2018 году TI выпустила CC2642, обновила ядро ​​до ARM Cortex M4F, поддержала полный Bluetooth 5.0 с флэш-памятью 352 КБ и ПЗУ 256 КБ, а также улучшила параметры производительности чипа BLE. TI продолжала улучшать и совершенствовать платформу SimpleLink.

Nordic представила флагманский продукт nRF52840 , который полностью поддерживает функцию Bluetooth 5.0. Он использует 1 МБ флэш-памяти и 256 КБ ОЗУ, а его параметры производительности дополнительно улучшены, что может соответствовать более сложным сценариям приложений и требованиям к вычислительной мощности, а также продолжать укреплять свои позиции на рынке чипов Bluetooth.

Улучшая рабочие параметры чипов, основные производители чипов Bluetooth начали улучшать и совершенствовать линейку продуктов для различных потребностей позиционирования продукта. Тенденция рынка Bluetooth немного изменилась. Удовлетворяя требования рынка high-end, производители также начали захватывать долю рынка low-end.

Диалог

Бюджетный. С другой стороны, Dialog выпустила недорогой чип DA14531, который еще больше увеличивает долю рынка недорогих браслетов.

Высокая производительность. 14 ноября 2019 года компания Nordic объявила о выпуске первого чипа серии nRF53 следующего поколения — многопротокольной SoC высокого класса nRF5340 , разработанной на базе двухъядерного процессора ARM Cortex-M33, с 1 МБ флэш-памяти, 512 КБ. оперативной памяти, чтобы удовлетворить потребности сложных функциональных сценариев приложений.

Высокая производительность. TI выпустила многопротокольные чипы CC1352, CC2652 для умного дома .

Бюджетный. Что касается недорогих чипов, TI выпустила CC2640L, чтобы предоставить больше возможностей пользователям, стремящимся к экономической эффективности.

С тех пор, как чипы BLE не были популярны на рынке, и до сегодняшнего дня, когда продукты на чипах подразделяются в соответствии с требованиями каждого функционального приложения, на рынке чипов BLE есть несколько производителей, и каждый из них имеет свои особенности. На данный момент долю рынка Bluetooth составляют Nordic, Dialog и TI. За исключением этих трех компаний, ST и Silicon Labs имеют небольшую долю рынка из-за их позднего выхода на рынок BLE.

Китайские чипсы расцветают