BLE芯片市场需求正在持续爆发

作为无线连接技术中的明星，蓝牙低功耗（ble）大量应用于移动iot设备之间的无线连接；同时，作为使用最广泛的一种低功耗通信协议，其市场需求正在持续爆发。
当下，全球正进入一个各种系统都需要采集和交换数据的物联网（iot）时代。在传感器以无线方式连接，形成网络并实现设备间数据交换的物联网中，ble发挥着至关重要的作用。
目前，wifi、bluetooth、wwan是现阶段物联网的主力，占所有应用的95%以上。物联网芯片产品市场前景广阔，预计2022年市场规模将超100亿美元。而截至2022年，全世界将有500亿的物联网设备，其中三分之一的设备会搭载蓝牙芯片，蓝牙通信标准已经深入到消费电子、汽车电子、工业等诸多应用领域。
技术指标及演进
按照蓝牙技术联盟（sig）的定义，ble是一种低功耗、短距离、低数据速率的标准无线通信协议，工作在2.4ghz ism频段，目前最新的蓝牙标准是bt5.2。
昂瑞微市场总监张书迁表示：目前ble芯片的技术指标，主要集中于芯片的最大发射功率、接收机灵敏度、内部资源、兼容性、稳定性以及芯片功耗等。
其一，ble产品的链路预算link budget决定了信号连接的距离。而连接距离主要跟芯片transmitter的最大发射功率和receiver的灵敏度相关，也跟产品应用环境和芯片的抗干扰能力相关。
其二，在功耗层面，大多数的ble产品是应用于物联网的电池供电产品，对产品的续航时间要求比较高，比如esl，可穿戴手环/手表，语音遥控器等。
其三，运行能力跟产品本身的mcu运行速度和存储资源相关（sram，flash等），一些产品如可穿戴手表对mcu运行速率、sram和flash资源大小以及各种sensor和屏的接口要求比较高。
其四，ble芯片的兼容性和稳定性决定了产品的鲁棒性，ble产品需要过sig官方认证，也需要测试ble产品之间，尤其是各种平台手机和ble设备间的兼容性；产品自身也要足够稳定，不能出现死机、断连等现象。
对于蓝牙mesh 协议，张书迁在接受集微网采访时表示：蓝牙mesh 协议的发展大大加强了蓝牙产品的组网能力，也拓展了蓝牙产品的应用场景，使蓝牙产品由独立的个体性能向网络协同能力迈进。
据了解，蓝牙mesh 协议于2017年由sig蓝牙技术联盟发布，具有多对多的网络拓扑结构。蓝牙mesh 网络的核心技术包括强制的安全性、优化的低功耗以及强大的可扩展性，目前已实现与各种蓝牙智能设备直接兼容。
当前，蓝牙mesh 标准在智能照明、智能插座、智能风扇、传感器等领域快速应用。其中，智能照明系统是蓝牙mesh 协议最容易落地和爆发的场景。
时间回到2020年5月，蓝牙技术联盟（bluetooth sig）和diia（数字照明接口联盟）宣布开展合作，制定蓝牙-dali规格，目标是为了指定一个可以在蓝牙mesh照明控制网络上对d4i智能灯具进行配置、监视和控制的标准接口。
蓝牙在智能照明系统中充当数据管道的角色。通过蓝牙可以构建一个数字化的智能照明网络：采集传感器数据（探测空气质量、温湿度、二氧化碳浓度、噪声），室内定位功能以及监测照明设备运行状态（设备信息，设备故障，设备能耗等），用于管理照明系统、优化能耗和预测性维护等。
因而，蓝牙技术在数据驱动型智能建筑服务中具有重要作用。智能照明所提供的附加服务价值比照明控制和节能本身的价值高出七到十倍。空间利用应用可以将所采集到的建筑使用数据可视化。照明维护应用可以监视每盏灯的工作状况、观察异常情况并在问题灯具出现故障前触发维修措施。能源报告应用可以将数据发送至公用事业单位，从而帮助改进能源平衡。这些应用带来了无尽的可能性。
同时，张书迁在报告中也提到了蓝牙5.1标准的重要更新内容，即基于aoa/aod的蓝牙寻向功能；传统的基于rssi实现的蓝牙位置服务，定位精度为1~10米。而基于天线阵列和aoa/aod技术的的蓝牙位置服务，理论上定位精度可以达到厘米级。
ble audio出世
据了解，2020年1月sig正式发布bt5.2标准，新增 le audio功能，主要增加le同步信道、le的音频框架协议（gaf）、lc3音频编解码、le 音频相关的profiles。
众所周知，bt5.2之前，蓝牙音频传输采用经典蓝牙a2dp模式进行点对点数据传输，现在低功耗音频le audio的出现，打破了经典蓝牙垄断音频市场的地位。
因而，2020ces展会上，sig官方宣布bt5.2新的标准支持基于连接的一主多从音频流应用，比如tws耳机，多房间音响同步，以及基于广播数据流的传输，可广泛用于候机室、体育馆、会议厅、电影院等有公共屏幕音频接收场合。可以说蓝牙5.2的出现，既打破了apple tws专利权，又给多声道同步音频传输提供了支持。
据悉，lc3是德国fraunhofer iis公司开发，sig采用作为le的高清音频编解码方式，lc3相比于传统的基于sbc的蓝牙音频编解码方式，为用户带来了更加清晰、可靠的音频体验。
张书迁强调，lc3作为le audio强制性编解码方式，相同听感下，高品质音源经lc3压缩后是sbc数据量的一半左右。
ble芯片的产业链逐步完善
总体而言，ble芯片的未来发展趋势，向更低的功耗、更稳定的连接、更高的性价比等方向演进。
毋庸置疑的是，低功耗是蓝牙芯片永恒的话题。从技术层面来看，在电池技术难以获得突破的情况下，芯片的亚阈值技术和基于空中能量收集的技术都可以说是蓝牙低功耗技术的一个创新和突破的方向。。
据gartner 2018年的市场报告显示，2017到2021年，iot以及汽车市场ble应用的cagr（年复合增长率）达到17%的水平。至2023年，ble设备出货量将超过16亿，年出货量将增长3倍；90%的蓝牙设备将采用低功耗蓝牙技术；蓝牙mesh网络设备年出货量达到3.6亿，年复合增长率为23%；蓝牙位置服务设备年出货量达到4.31亿，年复合增长率为43%。
在庞大的市场需求之下，也加速了产业链的逐步完善。当前，国外主要ble芯片厂商包括：nordic，dialog，ambiq，ti，silicon labs，高通（csr），cypress，意法半导体（st），东芝toshiba。其中，nordic占据了整个ble市场的40%左右。
而中国台湾的瑞昱（realtek），创杰（issc），以及国内大陆的昂瑞微、泰凌微、beken、汇顶科技、易兆微、卓胜微、富芮坤、奉加微、联睿微等公司也都在ble市场占据一席之地。
在国家和地方政府的大力扶持下，物联网产业迎来高速发展期，而蓝牙低功耗技术在物联网技术中处于核心地位，正处于芯片的国产替代浪潮中；国内射频soc芯片厂商经过多年的发展，也已经有了一定的技术积累。可以说，蓝牙低功耗技术迎来了前所未有的历史发展机遇。
ble技术引爆智能可穿戴设备市场
当前，随着5g和物联网时代的到来，智能家居和智能可穿戴设备正处于高速发展阶段，并引领了新一轮消费电子爆发的浪潮。其中，智能手环/手表等市场是ble技术爆发的一个重要市场。
据idc数据显示，2019 全年可穿戴式设备的出货量达到3.365 亿台，较2018 年的1.78 亿台大增89.0%。其中，智能手表2019年的出货量达到9240万只，比2018年的7530万只增长了22.7%。
目前，从国内应用市场来看，智能手环/手表可穿戴设备大体分为：蓝牙手环、入门级智能手表、普通级智能手表、旗舰级智能手表。
集微网了解到，昂瑞微蓝牙技术团队经过一年左右时间的潜心研发，精心打磨出新一代的低功耗蓝牙产品hs6621，并顺利导入国内多个知名方案商的新产品项目中，成为智能家居以及智能可穿戴设备等应用的理想选择。该产品在2020年第十五届“中国芯”集成电路产业促进大会上荣获“优秀技术创新产品”奖。
从产品特性来看，新一代低功耗蓝牙hs6621支持完整的ble5.0协议、拥有强大的内核arm® cortex™-m4f、采用先进的40nm ulp工艺、具有丰富的外设接口、集成多个个性化电路模块等。
据悉，新一代的ble产品hs6621以智能家居和智能可穿戴设备市场为主战场，同时兼顾一些其它的消费类电子产品市场。目前，昂瑞微新一代低功耗蓝牙产品hs6621处于大批量量产阶段；产品的评估板，以及针对各类应用的sdk都已准备就绪并经过了充分的验证。