用“无线+MCU”打造物联网芯片,芯科第三代平台为何能为软硬件开发带来丝滑体验

2023-09-01  

1 以“无线+MCU”独树一帜

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需要无线射频、安全、数据处理、低功耗和友好的IDE等功能,为此,各家MCU和无线芯片厂商推出各式解决方案。 

()过去也是以MCU起家的公司知名。但是这十几年不断出圈,在无线射频、软件等发展投入很大精力,推出了,使物联网业务部门加速增长,居于行业领导地位。是Matter协议的发起者之一,这使芯科的新朋友圈进一步扩大,其中不乏互联网大鳄及终端设备厂商。 

谈到与其他MCU厂商的差异化,在近日“Works With开发者大会“的大中华区媒体交流会上,向电子产品世界记者解释道,现在嵌入式应用的核心是无线连接,而芯科是该领域的领导者。这种的最大特点就是把无线芯片和MCU两颗芯片集成到一颗芯片中,而且越来越多的应用只需要这样的一颗芯片。所以芯科的MCU是跟各种不同的无线连接协议去集成,例如Amazon Sidewalk、或者是蓝牙、Zigbee、Matter、Wi-SUM。芯科MCU会结合不同的无线通信协议,而且有可能会集成多种无线连接,这是芯科最核心的一个技术产品,也是与其他MCU的很大区别点。 

另外,在安全性方面,芯科Secure Vault™技术是业内第一批做到可以支持PSA 3级认证的安全套件,这也是芯科独特的产品亮点。 

2 在Works With上秀肌肉 

芯科在这条路上走得如何?从 开发者大会上可见一斑。 

Works With是芯科的年度大事,是给开发者、客户、专家可以互相交流的一个平台。该活动是全线活动。今年已是第四届,会前报名人数已超过去年。会议于美国中部时间8月22—23日举办,共设立了72场会议,其中包括面向亚太时段的29场,有4场的主题演讲,超过40多场的专题技术培训,超过5场的圆桌会议。

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Works With有多场圆桌论坛,例如第一天的闭幕活动是圆桌讨论,探讨Matter对人类、智能家居等市场的改变,邀请了Matter协议的发起联盟CSA和部分发起单位的代表,例如Amazon Alexa、Google Nest、Samsung SmartThings及芯科。 

第二天的闭幕圆桌主要以一些实例去讲解物联网如何造福人类,由芯科负责软件工程的高级副总裁Manish Kothari主持,还有6位来自不同公司的专家,包括T-Mobile(注:是一家跨国移动电话运营商)、DiMe(数字医学学会)、Chamberlain Group(注:全球最大的开门机制造商之一)等。 

芯科有超过40场的专题会议,主要围绕六大主题:Matter、Wi-Fi、蓝牙、AI/ML(人工智能/机器学习)、LPWAN(例如Wi-SUN),Wi-Fi以及物联网趋势。 

电子产品世界记者注意到,第一天会议的开幕演讲是芯科总裁兼首席执行官Matt Johnson,还有另一个头衔是“美国队长”——SIA(美国半导体协会)董事会主席,于2022年11月当选。而Matt 2022年1月才接任芯科的掌门人,他的主要业绩是在担任芯科高级副总裁兼物联网产品总经理期间,使得物联网业务部门经历了一段加速增长和成为行业领导者。可见芯科/Matt在方面做出的成绩得到了业界的认可。 

在开幕讲演中,Matt介绍了芯科的下一代产品和平台,及芯科在建立起下一个平台的时候来如何加强供应链管理,来应对未来业界的缺货危机。 

3 芯科的第三代无线开发平台是怎么回事? 

Works With期间,芯科发布了第三代无线开发平台。在大中华区媒体交流会上,芯科首席技术官兼技术与产品开发高级副总裁Daniel Cooley解答了电子产品世界等媒体的问题。

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芯科首席技术官兼技术与产品开发高级副总裁Daniel Cooley

 第三代无线开发平台增加了AI和开发套件的提升。新平台的目标是打造更智能、更高效的物联网。第三代平台有两个最大的亮点:①人工智能/机器学习引擎可将性能提升100倍以上,②更安全,③Simplicity Studio 6软件开发工具包通过新的开发环境将开发人员带向第三代平台,④向22纳米工艺节点迁移,而且因为考虑到未来产品供应的灵活性,会在全球多个代工厂进行晶圆合作生产。

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第三代平台将覆盖整个物联网领域未来10年的需求。在接下来的5到10年里,芯科将在第三代平台上推出几十种产品。回顾芯科的平台发展史,第一代平台有4款芯片,第二代平台有16款芯片(注:2019年4月推出),可见第三代平台的芯片种类数量将至少是第二代平台的2倍。

第三代平台能实现100倍的处理性能提升,特别是AI/ML在边缘的能力提升,主要通过CPU的矢量扩展的硬件加速器来实现。芯科在第二代平台的BG24中已支持AI算法,有加速器,第三代平台的产品在这两方面将进一步加强。

对于终端客户来说,他们要么选择以更低功耗、更快速度、更高效率进行推理,要么选择去获得更强大的推理能力。但是当前,有些推理用第二代平台无法做到,例如人脸识别、视频和音频识别,但是第三代平台可以实现。很重要的一点是通过专用的算力引擎去进行计算,不需要使用主MCU工作,这样能降低功耗,大幅度提高电池使用寿命。

现在ChatGPT等LLM(大语言模型)很热门,但芯科的产品并不原生支持,不过可以为大模型提供两方面的支持:人机界面和传感器接口。因为大模型未来需要便捷的人机互动,或者大量的传感器数据,包括麦克风、摄像头,以及此外的各种传感器,例如智慧医疗保健所需的心率、血糖、计步等传感器,是芯科的覆盖范围。而大模型可以运行在网关中,例如在智能家居或建筑物中,或者所有可以连接到云的地方。

在开发人员工具套件方面,芯科正在将集成开发环境(IDE)解耦合。例如,Simplicity Studio 6支持开发者灵活选择自己喜欢的APP,即可以支持任何IDE,同时继续使用芯科的Simplicity Studio 6。芯科提供的工具,包括示例、功率分析、无线调试等,都已从共同开发中分离了出来。

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4 当前物联网的采用门槛不是硬件,而是软件 

电子产品世界记者注意到,这次的发布非常着重介绍开发环境/工具。Daniel指出,。因为很多客户非常专注于他自己的领域,例如如何做一个水泵电机,但这些客户不一定会擅长连接性,例如怎么连接到Amazon Sidewalk、Wi-SUN或者Matter,芯科的开发套件可以帮助客户迅速地把他们的产品连接到这些网络中。

在今年早些时候,曾做了一个演讲,谈到对生态系统的一个重要要求是:请嵌入式软件开发人员采用现代软件技术、操作系统、CI/CD源代码管理、构建系统和DevOps。所以芯科对于整个生态系统也一直在研究和投入,今后会在软件方面持续加强。

现在开源软件越来越多,在开发过程中,如何应对开源软件?芯科对相关的安全性有什么看法?Daniel表示,芯科产品中没有什么开源软件。只有像Matter这样的开源软件栈(注:芯科是Matter的主要代码贡献者之一),它是在OpenThread之上的开放区域,或者正在使用像Zephyr这样的开源操作系统,用于在源代码层面支撑安全库。还有一些专有的软件,围绕来自射频的软件(射频与硬件紧密结合),支持实时低功耗应用工作,这是一种混合的情况。

但从总趋势看,随着时间的推移,开源软件将变得越来越流行,越来越多的软件开发人员正在基于嵌入式系统进行开发。从安全性的角度来看,人们必须小心,必须了解依赖什么软件提供工具和安全扫描,让客户了解什么是开源的,什么不是开源的。

因此,开源是一个大方向,芯科会很好地去应对开源,因为芯科内部有非常高安全等级的Secure Vault™安全机制,可以利用它去应对开源的安全性问题。

那么,在物联网操作系统(OS)方面,谁将一统天下?是开源操作系统,诸如FreeRTOS、RT-Thread等经典RTOS的天下,还是互联网/手机公司主导的,诸如鸿蒙的天下?

认为,在手机和电脑中的软件最终将主导嵌入式设备,未来几乎所有的嵌入式应用都将从裸金属(bare metal)转向采用操作系统、实时操作系统(RTOS)。在高端应用中,人们已经看到Linux和Android等的统治地位难以被撼动。随着时间的推移,相信今天所使用的Cortex-M内核(注:芯科的第三代平台也基于Cortex-M内核)产品,也将会从裸金属全部转向RTOS。这是因为你必须从云端管理设备,而云应用程序无法与裸金属应用程序通信。云应用程序需要与运营端对话,通过RTOS可以连接上人工智能。

哪种RTOS将成为未来的主宰?传统的RTOS,例如FreeRTOS、RT-Thread或即将出现的其他RTOS?亚马逊、谷歌、百度或阿里巴巴是否会去创建RTOS?目前这很难预判,但是Daniel认为云计算公司很难去思考小型OS,甚至包括手机公司。因为相比大型OS,小型是非常不同的。所以,最好的RTOS可能来自嵌入式生态系统,而不是来自手机公司和云计算公司。当然这只是一种猜测。需要指出的是,芯科的工作不是创造市场,也不是选择赢家去站队,而是向任何需要芯片的客户去出售芯片,让他们能方便地把设备连接到互联网。 

5 专为Amazon Sidewalk优化的SoC和开发工具

此次Works with上,芯科还为Amazon Sidewalk开了小灶,宣布推出专为Amazon Sidewalk优化的SoC(片上系统)和开发工具,以加速Sidewalk网络采用。具体地,片上系统(SoC)是SG23和SG28 SoC,以及为Amazon Sidewalk开发提供逐步指导和专家建议的一站式开发人员之旅(Developer Journey)工具。

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实际上,芯科还曾为Wi-SUN开过小灶:FG23(注:2021年下半年发布,满足电池供电型物联网)和FG28(2023年6月发布,双频段),是针对Wi-SUN等其他应用生态系统进行优化和构建的产品系列。

随着此次发布,任何使用FG23、FG28的开发人员都可以轻松过渡到SG23、SG28。(注:此外,芯科还有FG25(2022年Works With大会上推出)产品,支持全功能的Wi-SUN。)

那么,为何SG28、FG28要增加蓝牙功能,实现Sub-GHz与低功耗蓝牙的双频段?Daniel称:因为在一些应用中,低功耗蓝牙非常重要,无论是用于调试或用于智能手机、平板电脑的用户接口。此次发布的SG23只能通过Sidewalk协议连接到网关或接入点。 

6 芯科已为物联网芯片已积累了一二十年

芯科为何在无线和软件方面非常专长?其他无线、MCU或SoC厂商为何不能很快模仿出来?因为芯科围绕“”方向已积累了一二十年,例如进行了一二十次的并购、出售和重组,专注于打造以物联网为基石的大厦。

“半导体行业观察”微信公众号曾梳理了芯科15年来买卖的公司,其中有些还是业内知名的OS、MCU和无线射频公司。这里摘编如下。

●出售

2007年2月,芯科宣布与NXP达成最终协议。NXP将以2.85亿美元现金收购Aero收发器,AeroFONE单芯片电话和功率放大器产品线。这笔交易,芯科将手机市场的一项业务转移给了NXP。从战略上来看,此举使芯科专注于利润最高、增长最快的细分市场,主要业务是广播、VoIP、有线和MCU,这些业务的利润率更高,也因此成为一家专注于混合信号半导体的公司。

2021年4月,芯科宣布将其基础设施和汽车业务(I&A)以27.5亿美元的价格出售给Skyworks,其中包括电源、隔离、定时和广播产品方面的技术产品组合和相关资产。

●并购

2012年5月,芯科以7200万美元收购总部位于波士顿的Ember Corporation。Ember是ZigBee的先驱。对Ember的收购使芯科能够获得技术和软件专业知识,以使低功耗网状传感器网络能够部署在住宅、商业和工业应用中。

在ZigBee的收购上,芯科于2015年11月收购了ZigBee模块专家Telegesis。此次收购加快了芯科的ZigBee和Thread-ready模块路线图,并增强了该公司提供网状网络的能力。

2013年7月,芯科完成对Energy Micro的收购,后者是低功耗MCU厂商。这项收购使芯科成为节能嵌入式解决方案领域的首屈一指的创新者。

2014年3月,芯科以150万美元的价格收购了Touchstone Semiconductor的全部产品组合和知识产权。此次收购的结果是,将获得大约70种模拟产品,包括运算放大器、电流检测放大器、低功耗模数转换器、比较器、电源管理IC、计时器以及电压检测器和基准。此次资产购买增加了宝贵的节能模拟技术和产品,以增强芯科的物联网嵌入式产品组合。

2015年2月,芯科收购了物联网短距离无线连接解决方案和软件的独立提供商Bluegiga。这极大地扩展了芯科用于IoT的无线硬件和软件解决方案,Bluegiga经市场验证的蓝牙和Wi-Fi模块、软件堆栈和开发工具补充了芯科802.15.4 ZigBee和线程网状网络软件,超低功耗sub-GHz解决方案,以及无线MCU和收发器产品。

2016年10月,芯科宣布收购领先的RTOS公司Micrium。它是嵌入式实时操作系统(RTOS)软件的领先供应商。这项战略性收购通过将领先的商业级嵌入式RTOS与芯科的物联网专业知识和解决方案相结合,有助于简化开发人员的物联网设计。

2017年1月,芯科宣布收购Wi-Fi创新商Zentri,扩展了芯科的多协议连接组合。

2018年4月,芯科以2.4亿美元的全现金交易完成了对Sigma Designs Z-Wave业务的收购,其中包括一个拥有约100名员工的团队。

2019年10月,收购Qulsar的IEEE 1588软件和模块,使芯科可以使用符合标准的解决方案来解决成本敏感,仅软件的PTP应用程序。Qulsar模块通过将PTP软件和硬件紧密集成到交钥匙定时解决方案中,可以轻松地将IEEE 1588添加到设计中。

2020年3月,Silicon Labs宣布以3.08亿美元现金收购Redpine Signals的Wi-Fi和Bluetooth连接业务,有望加速Silicon Labs针对Wi-Fi 6芯片,软件和解决方案的路线图。Silicon Labs预计,该交易将在2020财年每年增加约2000万美元的增量收入。

可见,芯科的第三代平台看似简单,背后是一二十年的技术积累。笔者在一二十年前就听到很多讲演,探讨未来的物联网芯片应该是什么样,芯片公司应该有何商业模式,芯科的所作所为就是这样一个漂亮的案例。


文章来源于:电子产品世界    原文链接
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