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中兴微首款NB-IoT芯片朱雀7100详解:安全、功耗、成本都不是问题

来源:中国工业电器网 时间:2017-12-15

据市场研究公司IDC预测,2020年全球物联网连接数量将接近300亿左右。物联网市场规模预期在2020年前将以每年16.9%的速度增长,全球物联网市场到2020年将增长至1.7万亿美元。而其他业界厂商则预计,到2025年物联网连接数量将在500亿至1000亿之间。显然物联网市场潜力非常巨大,同时也成为了众多厂商的必争之地。

根据MachinaResearch的预测,到2025年,所有物联网连接中的72%将使用现有的Wi-Fi、蓝牙、Zigbee这样的短距离传输技术,而剩下的28%左右将会基于蜂窝物联网技术。根据预计,基于蜂窝物联网技术的连接数量到2025年将达到220亿个,而2015年底这一数字为仅3.34亿。显然,这块市场的增长将更具爆发力。而对于通信设备厂商和电信运营商来说,基于蜂窝技术的物联网市场也更具商业价值。目前,由于国内三大运营商的力推,基于蜂窝的窄带物联网(NB-IoT)市场非常的火爆。而这也带动了国产NB-IoT芯片的厂商的快速发展。

今年9月28日,中兴微电子携手中国晶圆代工巨头中芯国际正式宣布,中兴微电子首款NB-IoT芯片朱雀RoseFinch7100正式进入商用。在12月12日的,2017物联网产业峰会(第二届)上,中兴微电子一众高管也详细解析了RoseFinch7100,以及未来在物联网市场的布局。

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(左)中兴微电子无线终端副总经理梁敏超、(中)中兴微电子副总经理龙志军、(右)中兴微电子市场总监周晋

RoseFinch7100:中国首颗自主的安全物联网芯片

根据资料显示,RoseFinch7100为单芯片设计,基于中芯国际超低功耗射频嵌入式闪存(55nmULPRFeFlash)工艺平台制造,集成了知名IP厂商CEVA去年针对物联网市场推出的高性能内核,以及中天微系统的32位高性能低功耗嵌入式CPU,开发出的小尺寸、低功耗、低成本、集成轻量级系统安全构架的NB-IoT解决方案。网络方面,可支持R14全频段。

从物联网厂商角度来看,目前物联网芯片的安全、功耗、成本都是需要考虑的重点。

安全:

“我们一再强调朱雀7100的亮点是安全,一定要确保数据可信度没有问题,然后这样数据经营才有前提。”中兴微电子副总经理龙志军在会上说到。

中兴微电子市场总监周晋也表示:“芯片层面有了安全才有想像空间,很多的数据确实需要保护起来。物联网首先思考是安全可靠。这是我们从芯片层面,深入客户调研,这个行业需要这样的东西,所以我们从芯片层面就开始来做。”

为了提升安全性,RoseFinch7100在有限的系统处理能力及存储器存储容量资源下,采用了将安全区域(TEE—TrustedExecutionEnvironment)与非安全区隔离的系统架构设计,可以实现每一颗RoseFinch7100芯片拥有独一无二的ID作为安全密钥,确保用户信息、核心数据、密钥及代码,在隔离、可信任的环境中存储和处理。提供硬件安全空间配置实现对关键外设的安全访问,并用于存储通信密钥及经过本地加密的用户敏感信息。端对端传输的信息加密,确保信息在传输链路上的安全。这意味着,即使系统遭到病毒攻击,安全区域仍然能保证免受侵害。数据版本在线升级、版本调试、系统启动都必须符合特定的安全认证和访问权限,有效抵御版本被盗刷的风险。为信息保护、访问控制、版本管理提供更高的安全保障。

功耗:

RoseFinch7100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,其中睡眠电流仅2uA,功耗约6uW。

“这一结果在运营商数据平台上可查询,数据非常权威可信。”周晋还举了两个比较直观的例子:“没有电地方都可以用NB-IoT,最典型是水气表抄表,对于水务公司他们痛点是抄不到表,收不到钱,如果有了无线抄表,水气表是不能供电的,燃气表旁边是不能通电线,是会爆炸的。比如一个采用朱雀7100的智能水表,不需要人工抄表,可自动上传数据,比如一天上报1次数据到云端,如果采用3600mAH的锂电池,这个电池的电量可以用10年。对于以前燃气公司,上海燃气公司两月抄一次表,还有很多用户表抄不到,以后变成每天一次,这个事情对燃气公司是很高兴的,我虽然换新表但是抄下来钱这个成本是盖住的,是非常合理商业场景,一定会爆发,低功耗水气表可以爆发。再比如说一个用我们芯片做的智能手环,30mAH的锂电池,可以持续用两周。两周充一次电就非常省心,舒服。”

成本:

RoseFinch7100为单芯片设计,外围极简,在数据采集处理方面,RoseFinch7100集成超过30个外围接口,适应更多行业。芯片内部集成了开放的应用处理器,用户可以轻松定义外围接口,运行自定义程序实现数据的采集和处理,并且针对不同用户的需求,提供“独立部署”和“外挂通道”两种推荐解决方案。官方表示,由于RoseFinch7100芯片接口集成度高,兼容性强,所以外围成本不到竞品的50%,极致的成本可帮助为客户打造最具竞争力的整机解决方案。

至于RoseFinch7100模块的定价,龙志军表示,现在行业上基本上是有一个共识,就是希望可以把模块做到5美金以下,也就是说达到与目前2G模块相当的价格。

“未来规模上来,成本肯定是会下降的。但是成本并不是最主要的因素。2G模块很便宜,但是物联网市场爆发了吗?其实没有。这也说明,价格便宜并不一定就能爆发。所以不要太关注成本。现在2G水表四节电池没有电还要自己换,用NB-IoT一个电池就可以了,一节电池10块钱,省三节电池就30块钱,那就不用纠结模块很贵。”周晋强调:“做物联网,价格并非商用的唯一考量。”

中兴微的物联网布局

作为中兴通讯同时提出的“芯、网、云”物联网战略当中的重要一环,中兴通讯旗下的中兴微电子承担着物联网芯片的研发重要角色。

据了解,目前中兴微电子研发人员超过2000人,在全球设有11个研发机构。截至2016年底,共申请IC专利超过3000件(其中PCT国际专利超过800件)。2016年中兴微电子销售规模达到56亿,位于国内IC设计公司第三。

得益于自身强大的研发实力,此次RoseFinch7100的成功推出和商用也并不令人意外。RoseFinch7100的成功商用也为中兴通讯补足了在NB-IoT领域的空白,进一步强化了“芯、网、云”物联网战略。

可以看到,目前国内的三大运营商都在力推NB-IoT。比如今年1月,中国移动在江西省鹰潭市建成第一个覆盖全城的NB-IoT网络,涉及基站100多个。并且还在杭州、上海、广州、福州4个省市启动NB-IoT及eMTC的规模试验。不久前,中国移动还公布了物联网资费套餐;今年5月,中国电信宣布31万座基站全面升级,建成全球最大NB-IoT网络。随后在今年7月13日,中国电信北京分公司正式宣布,中国电信新一代物联网NB-IoT在京正式商用,同时还公布了NB-IoT套餐资费;目前中国联通的NB-IoT已经在十多个城市进行了部署试验,提供了包括像对于智能抄表、智能路灯、智能停车等应用的支持。中国联通预计将会年内实现在全国具备NB-IoT商用接入能力。

而目前已量产的NB-IoT芯片却并不多,RoseFinch7100商用时间窗口与运营商NB-IoT大规模部署时间窗口也非常的契合,再加上在功耗及安全性上的优势,RoseFinch7100可谓是占据了一定的市场先机。

据龙志军介绍,中兴通讯以及中国三大运营商从去年开始就有针对RoseFinch7100做网络互联互通测试。“中兴微电子在网络互联互通测试是走在整个同业伙伴前列,到今年包括三大运营商,包括我们的中国移动研究院一些测试,包括我们和电信测试都是按计划在进行。除此以外中兴微和我们一些下游伙伴我们做一些产品最终面市之前外场测试,这些场测对于我们整个关键版本参数,关键一些网络参数优化,这些对于RoseFinch7100的成功商用也起到了很大的帮助。”

中兴微电子无线终端副总经理梁敏超表示,借助RoseFinch7100及兴云平台,客户可以迅速形成自己行业独有的有深度的解决方案,并快速推向市场。

除了NB-IoT之外,中兴微电子还在积极布局eMTC和5GmMTC市场。

从通讯行业的角度看,2-3-4G混合网络中3套协议的网元设备大部分不可共用的,而4-5G全IP网络可使用一套网元设备和满足不同层次应用需求的软件协议切片达成全功能的服务,在部署效率、维护成本、电能消耗和安全性等方面都有巨大优势。

因此,未来无线通讯网络会由2-3-4G混合网络向全IP网络转型,在此架构下,2G的低速率IoT业务被更低功耗的NB-IoT替换,2-3G语音服务被基于4G和eMTC协议的VoLTE技术承载,而在线视频等高速数据服务将由4-5G网络全面支撑和持续提速。

基于以上无线通讯发展趋势和物联网发展需求,中兴微电子设定了“一高一低”的无线IoT终端芯片的产品队列:高速芯片队列“迅龙WiseFone”对接4GVoLTE和5G,低速芯片队列“朱雀RoseFinch”对接NB-IoT和eMTC,总体达成对未来电信运营商频谱下无线通讯技术的全覆盖。

对于何时会推出基于5G的IoT方案的问题,中兴微电子告诉芯智讯:“我们着眼于未来IoT技术长期演进,会在时间窗的第一时间发布支持面向5G的IoT方案。”


标签: 中兴微电子 NB-IoT芯片 朱雀7100 物联网

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