低功耗Wi-Fi有望成為家庭電池供電產(chǎn)品的聯(lián)網(wǎng)主流

Wi-Fi 已有20多年的歷史，優(yōu)點是已經(jīng)非常廣泛地普及到生活中，比其他無線連接的布局都要廣泛。但是自從Wi-Fi 技術(shù)出來之后，陸陸續(xù)續(xù)地，一些新的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也出現(xiàn)了，例如低功耗藍牙（BLE）、ZigBee、NB-IoT等，主要原因之一是Wi-Fi的功耗較高，不太適合電池供電的產(chǎn)品。

為了解決Wi-Fi的功耗瓶頸，多年來，很多芯片公司前赴后繼，推出了很多低功耗Wi-Fi產(chǎn)品，但是因為各種各樣的原因，在市場速都不夠成功。

近日，Dialog半導體公司宣布推出了顛覆性的低功耗芯片及模塊，為此，電子產(chǎn)品世界等媒體視頻連線了正在韓國的Dialog連接和音頻市場部市場營銷總監(jiān)崔南岫先生。

Dialog半導體公司 連接和音頻市場部 市場營銷總監(jiān) 崔南岫

1 低功耗Wi-Fi的目標應用場景

Dialog在業(yè)界率先推出了真正低功耗的Wi-Fi芯片及模塊，主要滿足兩個電池應用場景：需要“一直保持聯(lián)網(wǎng)”；或消費者認為花幾秒來聯(lián)網(wǎng)下載數(shù)據(jù)太麻煩。例如如下幾類應用。

如果采用Dialog的無線Wi-Fi方案，可實現(xiàn)如下的效果。

●   智能門鎖。除了聯(lián)網(wǎng)部分外，門鎖里的馬達等其他產(chǎn)品的功耗也很大。為了做智能門鎖的聯(lián)網(wǎng)，如果用一般的Wi-Fi，不到1個月就需要換電池或者做其他的操作。采用Dialog的方案，門鎖每天開關20次的情況之下，4個5號(AA)干電池可以用到1年以上的時間。Dialog測試的實際數(shù)據(jù)是能持續(xù)使用14個月。這非常有突破性的變化。

●   安防監(jiān)控攝像頭。如果10 MB的HD（高清）視頻，在每天5次使用的情況下，4000 mAh的電池可以持續(xù)用到1年以上的時間。

●   溫控器。若一天使用30次，可以有3年以上的電池續(xù)航能力。

●   溫/濕度傳感器。使用1440次/天，即每分鐘采集1次，使用2個7號(AAA)干電池，可實現(xiàn)4年以上的電池續(xù)航能力。

那么，Dialog的低功耗Wi-Fi芯片及模塊為何有如此強大的功能？

2 Dialog的低功耗Wi-Fi 方案

Dialog半導體公司此次發(fā)布的新產(chǎn)品有兩類：

①低功耗的Wi-Fi SoC芯片DA16200（如下圖）。

②兩款模塊：基于DA16200芯片的同名模塊；集成低功耗Wi-Fi和BLE的雙芯片模塊DA16600。

2.1 DA16200芯片

DA16200芯片采用的工藝是40 nm，8英寸晶圓。主要特點有三：

①在保持聯(lián)網(wǎng)的狀態(tài)下，可以做到其他芯片達不到的低功耗。

②完全符合Wi-Fi規(guī)定的規(guī)范，且不是一個單獨承擔射頻的芯片，里面還有CPU、Wi-Fi 協(xié)議等。

③高安全性。

詳細解釋及更多特點解釋如下。

1）低功耗

DA16200的低功耗專利技術(shù)叫VirtualZero?。

具體地，表現(xiàn)在睡眠狀態(tài)的管理。如下圖，在“睡眠模式3”的“保持網(wǎng)絡的連接下”，也加載網(wǎng)絡證書和保持網(wǎng)絡在線，應用、AP和云平臺三方一直能保持連接。Wi-Fi的特點是如果沒有工作，沒有給AP一個信號“我是活著的”，會把它踢掉。但是DA16200解決方案里不會讓它踢出去，能一直保持在線的連接，而且可以做到非常低的功耗（如下圖）。

除了睡眠模式的改進，還有射頻部分的改進。

所以，經(jīng)Dialog的檢測，新的DA16200在發(fā)射/接收信號時，以及聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)時，比競爭對手芯片的低功耗做到的程度差距很大。

2）是完全集成的Wi-Fi SoC芯片

該芯片里有CPU、SRAM（如下圖），而且完全滿足了Wi-Fi 的整個規(guī)范，包括射頻的靈敏度、傳輸?shù)木嚯x等，甚至和市面上一般的Wi-Fi 相比，Dialog的靈敏度和傳輸距離更有優(yōu)勢。

3）安全性方面，Wi-Fi 本身的安全性跟其他的無線方案相比其實已經(jīng)很高了。此外，DA16200芯片里有加密模塊，所以可以做到安全啟動、安全調(diào)試、安全存儲。

實際上，很多物聯(lián)網(wǎng)設備在低功耗模式下更加容易受到攻擊，因為它們會關閉一些重要的安全模塊。那么，DA16200在“睡眠模式3”的情況下會保持網(wǎng)絡連接、加載網(wǎng)絡證書，此時怎么保證安全性？實際上，盡管此時該芯片的加密系統(tǒng)是暫時不工作了，但是它會聽路由器是否有信息發(fā)送過來，保持一直在聽的狀態(tài)；如果路由器發(fā)信息過來，會再次用加密系統(tǒng)來加密，并通過路由器跟服務器通訊。

值得強調(diào)的是，在加密方面，除了Wi-Fi 規(guī)定的所有的安全措施部分外，在DA16200還有加密引擎；另外，有些廠商直接做了一些證書來與Wi-Fi芯片協(xié)議結(jié)合，Dialog的芯片也可以支持。

4）DA16200是Dialog的第二代超低功耗Wi-Fi芯片。之前有超低功耗的FC9000。新的DA16200的功耗只有前代的1/3；另外的改進是，在處理器方面，前代是Arm Cortext-M0, 第二代用了Arm Cortext-M4F；再有，芯片的尺寸也變小了，以前是7 mmx7 mm，現(xiàn)在的芯片QFN封裝是6 mmx6 mm，fcCSP封裝的是3.8 mmx3.8 mm。

5）低成本

BLE芯片是很便宜的，不到1美元。因此，如果為了要換成Wi-Fi，需要5、6倍的成本的話，就沒人想換了。不過，現(xiàn)在二者的差距不是很大，DA16200做到了低成本，比“網(wǎng)關+BLE”的成本便宜很多。

6）兼容性。Wi-Fi的另一個困擾點是市面上有很多種類的路由器，有些Wi-Fi和路由器不太配，功耗上也有變大的現(xiàn)象，而Dialog與眾多種類的路由器做過測試，一些是客戶要求測的，一些是Dialog內(nèi)部累積下來的know-how（訣竅），所以Dialog在幾百種路由器上測試過。

７）易于開發(fā)。很多應用例如智能門鎖，之前很少客戶用Wi-Fi，因此客戶面臨著Wi-Fi應用的困擾，需要從Wi-Fi的設計到智能門鎖的云平臺連接的解決方案，以縮短開發(fā)周期。

所以Dialog為客戶提供整套參考設計，就像以前MTK做了整套手機方案給客戶一樣，之前沒有做過手機的公司可以不用花很大的努力也可以快速地做出來。Dialog希望采取這種方式來服務于客戶，實際上也做到了，很多典型的應用產(chǎn)品的整個解決方案提供給客戶。當然，像智能手表、手環(huán)等復雜方案，Dialog不是全做，只提供Wi-Fi的方案部分；但是智能門鎖、攝像頭或者各類傳感器，Dialog都直接給出整套的解決方案，客戶可以在參考設計上進行部分修改，或者可以自由去修改，明顯縮短了客戶的開發(fā)周期。

2.2 模塊

除了芯片外，Dialog還做了模塊。兩種模塊尺寸相同（如下圖）。

1）DA16200模塊

除了DA16200的芯片以外，周邊的內(nèi)存、RF器件、晶振、濾波器、天線等全部集成在模塊里，直接可用。

圖 DA16200芯片及模塊

2）DA16600模塊

是“Wi-Fi +BLE”的組合模塊。那么，什么場合既用Wi-Fi 又用BLE？最常見的應用是，消費者買來一件產(chǎn)品之后，最先要做的是組網(wǎng)，組網(wǎng)單獨用Wi-Fi 也可以，但是一些消費者也許對Wi-Fi的組網(wǎng)不太熟悉，而熟悉通過BLE與手機連接、直接組網(wǎng)。

另外，Wi-Fi 本身的功用與藍牙有一些差別：BLE的功耗極低，但所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較小，在傳輸大量數(shù)據(jù)時，要花很長時間等待；傳輸?shù)木嚯x也較近。所以針對某些應用，這兩種用途的芯片可以放在一起。

實際上，2款芯片放在一起的設計很難，因為相當于是2個RF共存，需要實現(xiàn)硬件和軟件上的兼容，該組合模塊已經(jīng)幫客戶解決了這個問題。

3 未來發(fā)展規(guī)劃   

Dialog是較早做出真正商業(yè)化的低功耗產(chǎn)品的公司，已有第一代芯片累積下來的技術(shù)，此次發(fā)布了第二代芯片，下一步，正在準備第三代、第四代的芯片。其目標簡單明了：低功耗、不犧牲任何Wi-Fi的性能，成本低。

在Wi-Fi+BLE方面，Dialog現(xiàn)在是2個芯片合在一起的模塊形式，下一步會有二合一的SoC芯片。

今年Wi-Fi 6規(guī)范已問世，Dialog認為兩三年內(nèi)，新規(guī)范廣泛地用到市場上的可能性不大，因為這涉及到整個應用環(huán)境的問題（為了滿足到新的規(guī)范，每個家庭里的路由器或連接到的云平臺等都要修改、更換，這個成本非常可觀），所以Dialog會慢慢地一步步跟著市場的真正需求來推出新產(chǎn)品。

4 Dialog半導體及無線產(chǎn)品

公司總部在倫敦，公司成立于1981年，是fabless（設計公司）公司。

Dialog公司產(chǎn)品的開發(fā)團隊世界各地都有，射頻產(chǎn)品的開發(fā)總部在韓國、荷蘭，Dialog所開發(fā)的Wi-Fi產(chǎn)品或者其他射頻產(chǎn)品，之前做進了移動電視，或者有線電視的射頻，從2G到4G都做過產(chǎn)品。此外，Dialog一直非常關注新的Wi-Fi規(guī)范，Dialog在美國的團隊是新的規(guī)范的參與者。

Dialog的BLE產(chǎn)品遍布世界各地，在中國，典型客戶有小米手環(huán)里的BLE芯片。