Atmosic：为物联网“永久续航”再立新标杆

如今，越来越多的物联网厂商正在转向以蓝牙为代表的超低功耗无线通讯技术。蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)提供的最新数据显示，2022年至2026年期间，低功耗蓝牙单模式设备的年出货量将增长3倍；到2026年，95%的蓝牙设备将包含低功耗蓝牙，其复合年增长率将达到25%。 Koyesmc

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图源：Bluetooth SIGKoyesmc

作为一家专注于设计超低功耗无线技术和能量收集解决方案的半导体公司，今年1月，Atmosic公司在宣布获得风险投资公司Sutter Hill Ventures领投的7200万美元新一轮融资的同时，还发布了搭载能量收集技术的全新蓝牙5.3片上系统(SoC)ATM33系列。Koyesmc

其实在ATM33推出之前，Atmosic第一代产品ATM2和ATM3已经应用于不同的场景中，并取得了非常重要的成功。Atmosic产品营销总监Dylan Ko透露称，仅在过去一年中，Atmosic产品出货量就增长了约10倍，客户群扩大了500%。Koyesmc

但Atmosic方面认为，第一代产品主要定位于物联网低功耗无线(LPW)市场中的远程控制、鼠标键盘等基础型应用，考虑到LPW市场强劲的市场增长率(2020-2024年复合增长率>10%)，预计到2024年，不但应用终端数量将达到40-50亿台，而且市场将越来越倾向于具有更强处理能力、更多功能(安全和定位)和更低功耗的设备。这样一来，LPW市场也就自然而然的进入了以家居智能设备传感器、血糖监测仪、可穿戴设备和寻向设备为代表的第二代产品阶段。Koyesmc

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图源：AtmosicKoyesmc

以近年来市场需求快速增长的血糖监测产品为例，这类便携式产品往往是可穿戴的，并且希望具有很薄的尺寸，通过柔软的塑料材质紧贴人体；但同时又需要可靠的电池表现，长时间不间断地提供监测功能。因此产品需要在长期处于低功耗状态的同时准确地完成监测任务，这就对电池尺寸、芯片效率和功耗提出了非常严格的要求。Koyesmc

类似地，一些其他的物联网设备对于SoC计算能力、安全性或者存储规格的要求会更高。例如精准的定位与寻向设备会产生持续不断的数据流，要求处理器在保持较低功耗的同时，快速进行接收和处理。这种数据的快速和持续访问需要建立在稳定的设备存储基础之上，要求一定的性能与可靠性，因此充足的RAM、闪存是不可或缺的。而像家庭自动化设备，如智能门锁、智能开关往往对SoC安全性和电池续航有着更高的要求。Koyesmc

挑战“永久续航”新极限

支持“迄今最长的电池使用寿命及无电池运行，将现有的能量收集及超低功耗技术推进到了更高的水平。”——这是Atmosic ATM33系列最具竞争力的卖点所在。Koyesmc

Dylan Ko在接受《国际电子商情》采访时指出，得益于ATM2和ATM3在市场上取得的成功，Atmosic将一些共同的创新技术，例如超低功耗、受控能量收集(光伏/射频/热能/机械能)、无MCU感知、射频信号按需唤醒等，继续沿用到了ATM33系列产品上，并在此基础上对系统层面进行了大幅的优化升级和增强，包括更强的处理能力和嵌入式非易失性存储器(NVM)、光伏射频能量收集器以及电池支持能力的增强、更安全的Arm TrustZone技术、AoA/AoD资产跟踪和寻向技术、更高的发射功率，以此大幅延长电池的使用寿命，甚至实现无需电池的应用环境。Koyesmc

以无MCU感知操作技术为例，在传感器进行芯片读写时，ATM33中的Sensor Hub无需MCU即可操作并直接发送低功耗蓝牙(BLE)数据包。这意味着，即使在深度睡眠状态下，SoC也能执行传感器运作支援功能，如访问内存和传输信标等，而不需要唤醒整颗芯片，大幅节省了所需的功耗；在射频信号按需唤醒技术方面，ATM33系列配备了一个0.7mA超低功耗接收器和一款具有突破性的高效发射器，可在0-10dBm的输出功率下高效运行，使得电池使用寿命达到同类竞品的3-5倍。Koyesmc

ATM33还集成了功耗优化的ARM Cortex-M33F处理器，工作频率可达64MHz，并支持ARM TrustZone®，可提供强大的系统安全性。与ATM2和ATM3产品支持蓝牙5.0不同，ATM33系列已经扩展到支持蓝牙LE 5.1/5.2/5.3，并同时支持AoA与AoD室内定位技术，用于资产跟踪和寻向。Koyesmc

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此外，Atmosic还对光伏和射频能量收集器进行了增强，用以支持不同类型的光伏能量收集器，进一步扩大了能够接收的射频能量输入范围。例如在CES 2022上，三星就发布了一款使用光能和射频能量采集的无电池蓝牙遥控器。Dylan Ko预计，在接下来的一到两年内，会有更多类似的应用被开发出来，它们的共同点都是对电池的依赖性会大幅下降，甚至实现永久续航。Koyesmc

为了更好地满足不同应用场景的需求，ATM33系列也提供不同的封装解决方案：一种是QFN(方形扁平无引脚封装)，包括5×5mm和7×7mm规格，引脚数分别是40和56；另外一种是WLCSP(晶圆级芯片规模封装)，适合其他更小体积的应用场景，预计于2022年年中实现量产。Koyesmc

在被问及“低功耗蓝牙技术目前是否依然是短距离通信领域的最优解？”这一问题时，Dylan Ko对《国际电子商情》解释说，与UWB相比，蓝牙最主要的优势就是超低功耗和低成本，但UWB精度更高，功耗自然也要更高一些。“并不是说UWB技术不好，只是不同无线技术间各具优势，有不同的使用层级，彼此间互补趋势明显。”Koyesmc

根据蓝牙技术联盟与ABI Research近日发布的《2022年蓝牙市场最新资讯》，蓝牙位置服务已经成为增长速度最快的蓝牙解决方案领域，覆盖了从资产追踪到室内导航，再到无钥匙进入等各种服务。未来五年内，基于蓝牙的位置服务年复合增长率将达到25%，到2026年，蓝牙位置服务设备的年出货量将达到5.68亿。Koyesmc

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图源：Bluetooth SIGKoyesmc

Dylan Ko说作为一家初创的、正在快速成长的公司，Atmosic现在的战略方向就是持续关注BLE市场的创新，因为BLE市场的发展非常迅速，规模非常大。所以，“我们必须持续专注于低功耗和能量采集两大核心技术。”他表示，Atmosic不能只是跟在别人身后做一些没有特色的产品，而是要全力凸显自身的核心价值，在价格和市场份额上实现突破。Koyesmc

例如在能量采集方面，如何比竞争对手的方案支持更多的能量收集方式，更广的收集范围，更有效率的能量传输路径，就非常值得深入研究。Koyesmc

而在射频设计方面，Atmosic采用的并不是单纯的一条技术路径，而是多个技术路径的综合——首先，使用了非常低电压的晶体管；其次，将所有的蓝牙芯片进行细化和分解，将其拆分成50个甚至更多的模块，再依据具体的使用场景，对不同模块的功耗、信号传输的效率、以及模块之间信号传输的电压进行不同层次的优化；最后，如前文所述，当模块没有被使用的时候，它们将处于睡眠状态。Koyesmc

Dylan Ko相信超低功耗蓝牙、遥控器、键盘、智能门锁等市场在2022年里将会继续增长，医疗领域的动态血糖监测(CGM)，以及AoA/AoD的资产追踪和寻向技术也会是公司未来关注的重点。接下来，除了确保ATM2和ATM3继续获得更加稳定增长的订单外，Atmosic也将发力能量收集，特别是光伏发电和射频发电两大应用场景。Koyesmc