L'histoire du développement de la puce BLE Sep 15, 2021
Fin 2019, 4,54 milliards de personnes dans le monde ont accès à Internet, soit près de 60 % de la population mondiale. Avec le développement des technologies de l'information sur Internet, de plus en plus de personnes communiquent via terminaux intelligents . Les exigences de l'utilisateur en matière de transmission sur le réseau ne cessent d'augmenter. Le contenu de la transmission d'informations a évolué de l'image originale et des informations textuelles à la transmission vidéo, et le scénario de transmission s'est étendu des personnes aux personnes, des personnes aux choses et aux Internet des objets.

Avec les exigences croissantes de transmission de donnéesin appareils portables, services de localisation, maison intelligente, Internet des objets industriel et d'autres scénarios, comme pour le connexion sans fil appareils, tout en assurant leur fonctionnement à long terme et une transmission de données stable, réduire autant que possible la consommation d'énergie est devenu une demande urgente sur le marché. Peu importe dans le domaine du consommateur traditionnel électroniqueor entreprise industrielle , Bluetooth joue un rôle très important dans la transmission sans fil. Le Bluetooth classique était la principale méthode de communication sans fil audio à courte portée à l'époque. Cependant, en raison de la consommation d'énergie élevée des casques, haut-parleurs et autres appareils Bluetooth classiques, l'application de la technologie Bluetooth présente de grandes limites.


En 2010, l'émergence de BLE4.0, une technologie Bluetooth basse consommation, a résolu le problème de la consommation élevée des appareils connectés sans fil. La technologie à faible consommation a fait croître follement le marché Bluetooth, et divers fabricants de puces Bluetooth se font concurrence pour lancer leurs propres puces Bluetooth à faible consommation, faisant du marché des puces Bluetooth une situation de prospérité.


Ce qui suit présente principalement l'historique du développement de trois fabricants de puces BLE : Texas Instruments (TI), Nordic Semiconductor et Dialog.


La première année de BLE 4.0 TI a donné une grève préventive
Peu de temps après l'émergence de la technologie Bluetooth Low Energy 4.0, les premiers produits phares de TI prenant en charge Bluetooth 4.0, CC2540 et CC2541, ont été rapidement lancés. Avec les avantages d'un support technique solide, d'un développement facile et d'un seuil R&D bas, ils se sont rapidement emparés du marché Bluetooth Low Energy et ont occupé une part de marché très élevée. CC2540, CC2541 adopter 8051 core, 256 Ko Flash, la puissance de calcul de base peut réaliser une transmission transparente des données, un contrôle de la lumière PWM et d'autres fonctions.

La société de dialogue se concentre sur la consommation d'énergie ultra-faible et les puces de taille ultra-petite. En 2013, elle a lancé la puce DA14580, qui a rapidement favorisé la mise en œuvre d'applications de gestion de la santé --- bracelets et s'est emparée d'une part importante du marché des bracelets.


Le DA14580 adopte un cœur ARM Cortex-M0 32 bits 16 MHz, avec 84 Ko de ROM et 50 Ko de RAM. Il peut prendre en charge des fonctions courantes telles que l'enregistrement des pas et la synchronisation utilisées dans le bracelet. La ROM OTP interne a une capacité de programmation unique et convient aux applications nécessitant une certaine flexibilité et un faible coût, en particulier le bracelet de produit électronique, qui est continuellement rénové et nécessite une production de masse rapide.

Lorsque le DA14580 a été lancé, il a créé trois premières mondiales : la consommation d'énergie la plus faible au monde, le plus petit boîtier au monde et le premier SOC BLE intégré au circuit Balun. Ces caractéristiques rendent le DA14580 aussi facile à promouvoir sur le marché des bracelets. Avec une puissance de calcul suffisante et le plus petit boîtier, il peut être facilement placé dans le bracelet, de sorte que la technologie Bluetooth puisse être utilisée dans le bracelet le plus limité en espace. La technologie Bluetooth Low Energy permet au bracelet d'avoir une bonne autonomie. Sous la même alimentation DC-DC, moins de circuits périphériques sont nécessaires et le coût est réduit en conséquence. DA14580 a rapidement occupé la moitié du marché des bracelets.


Le nRF51822 lancé par Nordic en 2012 prend en charge BLE 4.0, utilise le cœur ARM Cortex M0, intègre 256 Ko de Flash et 16 Ko de RAM. Le nRF51822 de Nordic se comporte également bien sur le marché des bracelets. À cette époque, le nRF51822 a été utilisé pour développer le bracelet en Chine, dont le plus représentatif était le bracelet Baidu - bracelet Codoon, le premier appareil portable développé par Baidu. Le code et le schéma de principe du matériel sont entièrement open source, ce qui attire un grand nombre de développeurs à développer et à déboguer. Pour le marché à bas prix, Nordic a ensuite lancé un nRF51802 sensible aux coûts par rapport au nRF51822.


À l'ère appelée « La première année du BLE4.0 », TI a pris les devants en publiant les CC2540 et CC2541 pour s'emparer de la majeure partie du marché du BLE, et Dialog s'est rapidement emparé du marché des bracelets avec sa consommation d'énergie ultra-faible. Les performances de la puce BLE de Nordic étaient médiocres.


La première année de BLE 4.2 Nordic est devenue l'as du trou


En 2014, Bluetooth 4.2 a été lancé, qui non seulement améliore la vitesse de transmission de 2,5 fois, mais offre également une plus grande confidentialité et peut se connecter au réseau via IPv6. En 2015, TI a lancé CC2640 puce prenant en charge BLE4.2 et introduit pour la première fois la plate-forme de microcontrôleur SimpleLink, offrant une variété de séries de produits ARM® MCU filaires et sans fil dans un environnement de développement logiciel unique, offrant des options matérielles, logicielles et d'outils flexibles pour les applications IoT et automobiles, et établir de nouvelles normes pour les développeurs. La puce CC2640 utilise un noyau ARM Cortex M3 + un noyau M0. Le noyau M0 est utilisé comme puce de contrôleur de capteur. Le contrôleur de capteur prétraite les données collectées et les données dépassant la valeur seuil prédéfinie affaibliront le processeur principal pour le traitement, afin de réduire autant que possible la consommation d'énergie du processeur principal, réduisant ainsi la consommation d'énergie globale du CC2640. Cependant, le Flash de 128 Ko est trop petit pour développer des applications plus complexes, CC2640 a pratiquement raté le marché des bracelets.


À l'heure actuelle, aucun fabricant n'a développé de puce RAM à cœur ARM Cortex M4F, Flash de grande capacité sur le marché des puces Bluetooth. Un jour de février 2016, Nordic a lancé le nRF52832 ébrécher.
Le nRF52832 utilise un cœur ARM Cortex M4F avec arithmétique à virgule flottante, 512 Ko de Flash, 64 Ko de RAM, et les performances du cœur et la capacité de mémoire augmentent de façon exponentielle. nRF52832 est également la première puce BLE au monde qui prend en charge certaines parties des fonctions Bluetooth 5.0. Le taux de communication et la portée de Bluetooth 5.0 sont considérablement améliorés par rapport à Bluetooth 4.2. L'introduction du nRF52832 a complètement bouleversé le modèle du marché Bluetooth. Nordic a établi la position dominante du marché Bluetooth avec nRF52832.

Fabricant

Ébrécher

Coeur

Éclat

RAM

TI

nRF52832

ARM Cortex M4F

512 Ko

64 Ko

nordique

CC2640R2F

ARM Cortex M3

128 Ko

20 Ko

Dialogue

DA14681

ARM Cortex M0

144 Ko


TI n'a pas été en mesure de développer une puce comparable au nRF52832 en peu de temps. Sur la base de CC2640, CC2640R2F a été rapidement publié fin 2016, prenant en charge certaines parties des fonctions Bluetooth 5.0 et répondant au lancement de la puce nRF52832 de Nordic. Le coût du CC2640R2F n'est pas très différent de celui du CC2640, mais il est évident que le CC2640R2F ne peut rivaliser avec le nRF52832.


Au cours de la première année de BLE4.2, Nordic a réussi une contre-attaque avec nRF52832 et a établi sa position dominante. TI a rapidement lancé CC2640R2F en réponse à la puce nordique nRF52832 pour s'emparer du marché, tandis que Dialog continue de travailler dur sur le marché des bracelets.


La concurrence BLE SoC devient incontrôlable


Depuis lors, la concurrence des principaux fabricants de puces dans les SoC BLE est entrée à blanc. En 2018, TI a lancé CC2642, mis à niveau le noyau vers ARM Cortex M4F, pris en charge le Bluetooth 5.0 complet avec 352 Ko de flash et 256 Ko de ROM, et a mis à niveau les paramètres de performance de la puce BLE. TI a continué d'améliorer et de perfectionner la plate-forme SimpleLink.


Nordic a présenté le produit phare nRF52840 qui prend entièrement en charge la fonction Bluetooth 5.0. Il utilise 1 Mo de mémoire flash et 256 Ko de RAM, et ses paramètres de performances sont encore améliorés, ce qui peut répondre à des scénarios d'application et des exigences de puissance de calcul plus complexes, et continuer à consolider sa position sur le marché des puces Bluetooth.
La stratégie de Dialog en matière de consommation électrique ultra-faible reste inchangée. Pour le marché des bracelets, le DA14681 et d'autres puces ont été introduits. Le marché des bracelets intelligents se développe rapidement. Le volume d'expédition du Mi band3 de Xiaomi a dépassé les 10 millions rien qu'en 2018. À l'avenir, la demande pour les activités de bracelets intelligents sera encore élargie et des applications spéciales seront conçues pour différentes industries. Par exemple, la demande de pension intelligente, médecine intelligente et d'autres scénarios surgissent. et la demande de puces prenant en charge des fonctions plus complexes augmentera à l'avenir.



SoC BLE hautement raffiné pour les exigences

Tout en améliorant les paramètres de performance des puces, les principaux fabricants de puces Bluetooth ont commencé à améliorer et à perfectionner la gamme de produits pour différents besoins de positionnement de produits. La tendance du marché Bluetooth a subtilement changé. Tout en satisfaisant les applications du marché haut de gamme, les constructeurs ont également commencé à s'emparer des parts du marché bas de gamme.


Dialogue

Haute performance. En février 2019, Dialog a lancé la dernière série de puces SoC BLE hautes performances DA1469x, utilisant trois cœurs de calcul pour être responsable de la détection, du traitement des données et de la communication. Le micro DSP programmable est responsable de la communication indépendante des capteurs et de la gestion des données, le Cortex-M33 traite les données et le Cortex-M0+ est responsable de la communication sans fil. Le DA1469x prend en charge la dernière norme Bluetooth 5.1. À l'avenir, il pourra également développer une fonction de positionnement intérieur pour aider la société de dialogue à continuer à explorer le marché haut de gamme du bracelet.


À bas prix. D'autre part, Dialog a lancé une puce DA14531 à bas prix, qui s'empare encore plus de la part de marché des bracelets bas de gamme.

nordique

Haute performance. Le 14 novembre 2019, Nordic a annoncé le lancement du premier membre de la prochaine génération de puces de la série nRF53- nRF5340 haut de gamme multi-protocole SoC, conçu avec un processeur dual-core ARM Cortex-M33, avec 1 Mo de Flash, 512 Ko de RAM, pour répondre aux besoins des scénarios d'applications fonctionnelles complexes.


À bas prix. En termes de puces à bas prix, Nordic a introduit nRF52805 avec noyau ARM Cortex-M4, 48 Ko de RAM et 192 Ko de ROM. En même temps que la puissance de calcul de base est atteinte, le coût de la puce est réduit et la vision des utilisateurs à faible coût est rapidement attirée. Par exemple, dans le souris sans fil solution, la souris sans fil utilise nRF52805 et l'émetteur-récepteur utilise nRF24L01. Cette combinaison a de fortes performances et répond aux fonctions de base de la souris sans fil. Dans le même temps, l'avantage économique élevé rend ce type de marché avec des besoins spécifiques plus sélectif. Nordic continue d'améliorer sa gamme de produits et les produits haut de gamme et bas de gamme avancent ensemble.

TI

Haute performance. TI lancé CC1352, CC2652 puces multiprotocoles pour Maison intelligente.


À bas prix. En termes de puces low-cost, TI a lancé le CC2640L pour offrir plus d'options aux utilisateurs qui recherchent la rentabilité.


Depuis l'époque où les puces BLE n'étaient pas populaires sur le marché jusqu'à maintenant où les produits de puces sont subdivisés en chaque demande d'application fonctionnelle, il existe plusieurs fabricants sur le marché des puces BLE, et chacun a ses propres caractéristiques. Jusqu'à présent, la part de marché du Bluetooth est Nordic, Dialog et TI. À l'exception de ces trois sociétés, ST et Silicon Labs ont une petite part de marché en raison de leur entrée tardive sur le marché du BLE.


Les jetons chinois se sont beaucoup accumulés et rattrapent leur retard


Dans la vague de modernisation des puces, non seulement les fabricants étrangers se développent, mais également les fabricants nationaux de puces sont en plein essor. Depuis la création du fonds gouvernemental de soutien à l'industrie des puces d'un niveau de 100 milliards en 2014, des politiques préférentielles pour les puces ont été introduites partout et le nombre d'entreprises de puces a augmenté. En 2016, le nombre d'entreprises de conception de puces a doublé par rapport à 2014, atteignant plus de 1 300. L'écart entre les puces domestiques et les puces étrangères est encore très important. Il existe encore de nombreux problèmes, tels que la pénurie de talents, la faible marge bénéficiaire et l'écart évident dans les multiples maillons de l'industrie. Mais les chips domestiques rattrapent leur retard. Dans certains scénarios d'application spécifiques, chips domestiques ont été en mesure de répondre pleinement aux besoins des applications et de remplacer les puces étrangères.



Il convient de mentionner que les puces domestiques introduites par ASR ont passé le test du marché en termes de performances, de stabilité et de maturité. Les puces nationales rattrapent les puces étrangères et gagnent en reconnaissance du marché. Le marché des puces n'est plus seulement fabriqué à l'étranger. À l'avenir, dans le choix des puces Bluetooth, nous pourrons accorder plus d'attention aux puces Bluetooth domestiques.
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