北京时间1月22日晚间,老牌蓝牙芯片厂家Nordic发布了其首款NB-IoT/LTE-M双模芯片和模组nRF91,成为继高通、Altair和Sequans之后国外第四个发布商用版本的芯片公司。Nordic的nRF91系列是一款支持3GPP R13规定的LTE-M / NB-IoT双模的芯片,集成了Arm Cortex-M33主处理器,Arm TrustZone安全技术和GPS辅助定位等功能。

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“早在2015年初,当我们开始nRF91系列的开发时,就肩负起创建一个真正与众不同蜂窝物联网解决方案的使命”,北欧半导体战略与投资者关系总监Thomas Embla Bonnerud评论道,“这是一款高度集成,低功耗,超紧凑,简单易用的解决方案,可以促进创新,并加速在新市场中使用蜂窝连接技术。我们相信,即将推出的nRF91系列代表了这种不同的解决方案的方向。”

nRF91三大特性详解

高集成度

nRF91系列包括Nordic独自研发的低功耗蜂窝物联网系统级芯片(SoC),由Nordic经验丰富的蜂窝设计团队和低功耗专家联合开发,旨在优化新型LTE-M和NB-IoT蜂窝标准所带来的功耗,成本和尺寸。该芯片将ARM内核、多模蜂窝调制解调器和收发器,以及应用处理器,闪存,RAM存储器和电源管理功能集成在一个芯片上,达到了非常高的集成度。

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此外,Nordic还推出了nRF91模组,采用系统级封装(SiP),将nRF91 SoC、射频前端模块(RF Front-End)、电源管理、GPS等集成到尺寸为10x16x1.2mm封装中。通过这一级别的集成,nRF91 SiP将传统蜂窝模块的所有优点(包括远程监控和蜂窝认证)通过迄今为止所见过的最小外形结合起来。

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Nordic对于将Qorvo作为RF前端和SiP开发和制造的战略合作伙伴感到自豪和兴奋。 nRF91 SiP利用Qorvo射频前端模块,先进封装和MicroShield™技术,提供超紧凑的解决方案,将高性能与低功耗相结合。Qorvo是一家全球知名的RF 解决方案商,Qorvo移动产品总裁Eric Creviston表示:“我们领先的射频和先进封装技术发挥关键作用,并使部分新产品面向新兴的低功耗蜂窝物联网市场。”

nRF91 SiP还通过集成蜂窝和GPS技术的集成式辅助GPS(A-GPS)解决方案,提供内置定位支持,实现快速准确的定位。

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安全性

物联网设备的安全性一直是业界关注的焦点,nRF91内置了Arm®Cortex®-M33内核。Cortex-M33 是ARM于2016年推出的新内核,相当于Cortex-M3/M4处理器的安全版,也是首款采用TrustZone安全技术和ARMv8-M数字信号处理技术,能够满足对安全性要求最为严苛的设备需求。

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其中ARMv8-M数字信号处理技术,可以在CPU和系统之间使用隔离的可信执行环境,帮助保护应用程序数据、固件和外设。 与使用外部主机处理器相比,此解决方案提供了高效的安全基础,并减少了尺寸,物料清单(BOM)和功耗。

ARM嵌入式高级总监Thomas Ensergueix表示:“将高能效,TrustZone安全技术和蜂窝连接功能与广泛的Cortex-M开发者相结合,将为物联网带来多种新型创新应用的优势,“我们很高兴看到Nordic的nRF91 SiP采用Cortex-M33和CryptoCell-310,可以大规模部署安全的物联网解决方案。”

ARM Cortex-M33处理器与ARM CryptoCell-310安全IP的集成使nRF91 SiP在低功耗蜂窝物联网应用中能够达到高安全性的良好运行。

低功耗

NB-IoT具有广覆盖、大连接、低功耗、低成本等特点,其中极低的功耗(最低可达到纳米级)是NB-IoT备受青睐的重要原因。nRF91系列从系统架构和物理实现两个方面,对功耗进行了有效优化,使得芯片具备更低的工作电流、电压,其中在扩展不连续接收模式(eDRX,下行业务时延有较高要求,可根据设备是否处于休眠状态缓存消息或者立即下发消息)下,连续工作十分钟的功耗为15uA,让设备超过15年的电池寿命。

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nRF91系列还包括一套完整的完整软件协议栈和易于使用的开发工具,以加速创新和产品开发,让开发人员专注于他们想做的事情:使用蜂窝技术开发出色的产品和服务。

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在奥斯陆的一个活动中,Nordic还展示了在美国Verizon无线网络和挪威Telia无线网络上运行的nRF91产品的案例。据Nordic官方消息称,目前正在挑选nRF91的主要客户。一般抽样工作计划在2018年年中开始,到2018年底将提供第一批量产产品。nRF91 SIP将提供带或不带GPS的产品类型。

NB-IoT芯片和模组厂商最新汇总

芯片厂商

1、华为

Boudica 120/Boudica 150芯片是华为物联网芯片的旗舰产品。Boudica 120芯片由台积电代工,超低功耗SoC芯片,基于ARM Cortex-M0内核,搭载了Huawei LiteOS嵌入式物联网操作系统。2017年6月底实现量产,2017年9月推出全球首款正式商用的NB-IoT芯片Boudica120。Boudica150是华为的第二款NB-IoT芯片。

华为Boudica已与中移物联、移远、ublox、利尔达、Telit、金雅拓等模组厂家签订了供货协议。12月13日中国NB-IoT产业联盟年度盛会上,华为刁志峰博士透露,华为NB-IoT芯片已订货500万片,2017年将有2百万的连接上线,已商用21张运营商网络,涵盖40多个行业,600多个合作伙伴。

2、高通

MDM9206是一款面向LTE物联网的多模芯片,集成了eMTC/NB-IoT/E-GPRS三种技术,是首款支持多模的芯片。该芯片支持Cat-M1和Cat-NB1 LTE的全球所有频段,集成了GPS、GNOSS、北斗及伽利略全球导航卫星定位服务。可实现低成本、低功耗、低带宽、广覆盖的物联网产品与服务。

3、联发科(MTK)

2017年6月底发布MT2625,是一款支持NB-IoT R14的系统单芯片,支持450MHz-2.1GHz全频段运作。其基于实时操作系统(RTOS),很容易针对各种不同的应用进行客制化,比如家庭自动化、cloud beacon、智能抄表及诸多其他静态或移动型物联网应用。MT2625高度集成NB-IoT调制解调数字信号处理器、射频天线及前端模拟基带,ARM Cortex-M微控制器、伪静态随机存储器、闪存与电源管理单元,此外MT2625还整合一系列丰富的外围输入输出接口。

2017年11月的中国移动合作伙伴大会上 ,联发科发布NB-IoT双模芯片MT2621,采用 32位ARMv7 MCU架构,仅有单个CPU核心,频率区区260MHz,集成4MB SIPRAM嵌入式闪存和160KB PSRAM,用于无需持续计算资源或内存的微控制器应用,并有自己的电源控制单元。同时MT2621集成了基带DSP、宽频模块(支持3GPP Re.14的中低和超低频段)、射频能力、GSM/GPRS天线、蓝牙4.2,并支持即将到来的NB-IoT网络,可连接液晶屏、摄像头、扬声器、麦克风等。

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4、中兴微电子

2017年9月,中兴微电子就发布了NB-IoT芯片RoseFinch(朱雀)7100,开始商用。RoseFinch7100主要具有极低的功耗设计、高能效协议处理器、开放应用处理器和全局安全四个方面的特点。在功耗方面,RoseFinch7100已经做到了睡眠功耗2μA,是全球功耗最低的一款芯片。

5、Altair

Altair是一家生产4G技术终端基带处理器的芯片设计(IC)公司,同时设计用于FDD和TDD频段的4G终端芯片射频收发器。Altair推出LTE Release 13 CAT-M1和NB1 IoT芯片组ALT1250,于2017年7月量产, 具有超低功耗的特性。并高度集成LTE基带处理器,RFIC,PMU,存储器,功率放大器,滤波器和天线开关,以及面向客户开发应用的GNSS和基于蜂窝的定位引擎和MCU子系统。

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6、思宽(Sequans)

Sequans是一家4G LTE芯片制造商,主要为全球无线设备制造商提供单模LTE芯片组解决方案。 Monarch SX高度集成的单芯片LTE-M(Cat M1)和NB-IoT(Cat NB1)片上系统(SoC),2017年7月量产,带有嵌入式处理器,并高度优化的LTE-M和NB-IoT平台Sequans的Monarch,并首先通过一级运营商认证,配备ARM®Cortex®-M4处理器,语音和音频引擎支持LTE-M上的VoLTE。

7、Nordic

Nordic的nRF91系列是一款支持3GPP R13规定的LTE-M / NB-IoT双模的芯片,集成了Arm Cortex-M33主处理器,Arm TrustZone安全技术和GPS辅助定位等功能。一般抽样工作计划在2018年年中开始,到2018年底将提供第一批量产产品。nRF91 SIP将提供带或不带GPS的产品类型。

8、锐迪科(RDA)

RDA8909 芯片内部集成了射频收发器、电源管理器、调制解调器、模拟基带、Flash 存储器、pSRAM 存储器等,同时还具备内置 ESIM 的版本,极大降低了客户的终端设计难度与成本。网络制式方面,RDA8909 ,支持 3GPP-R14 标准,支持 NB-IoT 和 GSM/GPRS 两种模式,包括双待单通和单待单通。RDA8909 还集成了 802.11b RX 和 BT4.2/BLE 功能,可以实现室内定位和短距离连接。

此外,锐迪科第二款芯片将于RDA8910 (eMTC/Nb-IoT/GPRS)2018年Q2发布。

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模组厂商

据不完全统计,目前我国已经有几十家模组厂商发布NB-IoT模组。

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