通信、計量、主控三芯一體，芯象半導(dǎo)體LH3200表計全能小金剛

【導(dǎo)讀】2020年，NB-IoT部署應(yīng)用加速發(fā)展，NB-IoT技術(shù)獲得越來越多的行業(yè)認(rèn)可，芯象半導(dǎo)體依托自身長期技術(shù)積累和大規(guī)模SOC芯片設(shè)計的成功經(jīng)驗，基于對行業(yè)客戶實際需求和物聯(lián)網(wǎng)芯片所面臨挑戰(zhàn)的理解，推出一款創(chuàng)新產(chǎn)品，旨在解決行業(yè)客戶普遍關(guān)注的幾類問題。在MCU產(chǎn)品交貨期拖長、價格上漲的市場環(huán)境下，芯象半導(dǎo)體LH3200內(nèi)置獨立開放Open CPU在試商用中完全替代了原有物聯(lián)網(wǎng)方案的外置MCU，幫助客戶降低成本、提升效率，同時也證明：NB-IoT SoC芯片內(nèi)置獨立Open CPU可以替代物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)計中的MCU。

【正文】

談到NB-IoT，從標(biāo)準(zhǔn)到芯片以及模組，再到設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、平臺以及行業(yè)解決方案，NB-IoT技術(shù)都是由中國產(chǎn)業(yè)鏈主導(dǎo)的，并且獲得了全球產(chǎn)業(yè)鏈的廣泛認(rèn)可與支持。就LPWA（廣域低功耗物聯(lián)技術(shù)）而言，NB-IoT是目前市場上的最佳技術(shù)選擇——NB-IoT既可以充分利用運營商現(xiàn)有的4G基礎(chǔ)設(shè)施，提升網(wǎng)絡(luò)利用率與產(chǎn)出率，使能運營商新增長；又可以充分利用NB-IoT當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)規(guī)模與成熟技術(shù)，加快萬物互聯(lián)與數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程。

NB-IoT也給予了相關(guān)行業(yè)采用3GPP技術(shù)的信心，滿足行業(yè)市場加快部署和優(yōu)化性能的發(fā)展需求——3GPP體系是可持續(xù)演進(jìn)和升級的技術(shù)體系。隨著2G網(wǎng)絡(luò)的減頻退網(wǎng)逐步推進(jìn)，海量2G物聯(lián)網(wǎng)終端的大部分必將由NB-IoT終端替代。

關(guān)于NB-IoT在國內(nèi)的發(fā)展，在2020年10月北京國家會議中心舉行的華為NB-IoT億發(fā)展產(chǎn)業(yè)峰會期間，中國信通院（CAICT）給出了令人振奮的數(shù)據(jù)：國內(nèi)NB-IoT發(fā)展加速，已形成4+7+N發(fā)展梯隊：4個千萬級應(yīng)用，包括：智能遠(yuǎn)傳氣表、水表、智能煙感、電動車為代表的追蹤類應(yīng)用；7個百萬級應(yīng)用，包括：白色家電、路燈、門鎖、停車、追蹤、農(nóng)業(yè)、電表；以及更多新興應(yīng)用，比如POS機(jī)、機(jī)頂盒、垃圾桶、冷鏈物流、智慧工廠模具管理等。

當(dāng)前NB-IoT智能遠(yuǎn)傳水表、氣表、熱表和NB-IoT非公用電電表是這些應(yīng)用中最為成熟和規(guī)模最大的。廣大表計方案廠商各顯其能，依托現(xiàn)有技術(shù)開發(fā)出了各種類型的NB-IoT智能遠(yuǎn)傳表計方案。不同的技術(shù)路線各有優(yōu)劣勢，未及詳述，但所有的方案都要關(guān)注如下幾點：

1、通信性能，要求通信能力強(qiáng)、性能優(yōu)、表現(xiàn)穩(wěn)；

2、節(jié)能方面，要求功耗足夠低，一個電池至少支持?jǐn)?shù)年應(yīng)用，生命周期內(nèi)無需人工替換電池；

3、工作穩(wěn)定，在線率高，抄讀成功率高；

4、方案成本，在MCU全球缺貨各大原廠紛紛提價的大環(huán)境里，如何以更低的成本做出性能優(yōu)異的智能遠(yuǎn)傳表計方案；

5、智能化程度高，能夠自主監(jiān)測報告電池壽命，如有必要，可以有效幫助水司提前做好預(yù)防性維護(hù)，提升服務(wù)水平和客戶滿意度。

智能表計方案廠商普遍對于NB-IoT芯片寄予厚望，期望其能以更高的集成度、更優(yōu)的性能、更完善的設(shè)計幫助打造更好的行業(yè)方案和產(chǎn)品。

芯象半導(dǎo)體LH3200 NB-IoT芯片正是這樣一款產(chǎn)品。新一代全集成NB-IoT終端芯片LOHALINK LH3200是一款創(chuàng)新設(shè)計的NB-IoT通信芯片，支持3GPP R14通信標(biāo)準(zhǔn)，超高集成度，單芯片集成基帶處理器BP、電源管理單元PMU、射頻RF單元，通用ADC（6路，10位），溫度傳感器等，另外，芯片內(nèi)置了一顆獨立開放應(yīng)用處理器（open CPU）。

依托于自身在數(shù)模混合超低功耗設(shè)計、3GPP體系架構(gòu)設(shè)計、通信芯片設(shè)計方面的長期積累，芯象半導(dǎo)體技術(shù)團(tuán)隊2020年推出了這款架構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計的NB-IoT芯片。在芯片設(shè)計階段，芯象半導(dǎo)體就與下游表計方案設(shè)計商客戶密切合作，充分理解客戶的實際需求和物聯(lián)網(wǎng)芯片所面臨的挑戰(zhàn)，結(jié)合團(tuán)隊多款異構(gòu)多核與SDR架構(gòu)大規(guī)模SoC芯片設(shè)計成功的經(jīng)驗，完成這款高度集成、性能卓越、應(yīng)用便捷的產(chǎn)品。LH3200具備如下特點：

1、低壓工作模式：在1.92V供電電壓時LH3200可正常工作，在表計數(shù)據(jù)上傳、閥控機(jī)構(gòu)動作等大電流驅(qū)動場景導(dǎo)致能量型電池瞬時供電能力不足，供電電壓大幅下降時，能有效提升表計方案工作的穩(wěn)定性；

2、超高接收靈敏度：-118dBm接收靈敏度，在網(wǎng)絡(luò)覆蓋不夠完善許多應(yīng)用場景信號欠佳時，基于LH3200的表計方案有更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境適應(yīng)能力；

3、超低功耗：PSM 0.9微安，23dBm發(fā)射240mA，確保電池使用壽命滿足行業(yè)要求；

4、更高的發(fā)射功率：最高發(fā)射功率可達(dá)25dBm，能夠彌補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)覆蓋不足所導(dǎo)致的上行通信受限情況；

5、LH3200內(nèi)置超低功耗脈沖計數(shù)器，能夠在0.9uA微功耗下7 X 24小時不間斷計數(shù)，而無需MCU工作。因此，基于LH3200設(shè)計的表計方案堪稱脈沖表計節(jié)能專家；超低功耗計量功能能夠大幅降低智能表計產(chǎn)品的平均功耗，延長電池壽命。LH3200內(nèi)置計量單元采用了多種防誤判、濾波和抗干擾機(jī)制，在極低功耗下，仍然保持極高的計量精度。

6、高精度電池監(jiān)測：能夠以0.1V精度持續(xù)監(jiān)測電池電壓從而讓云端隨時了解物聯(lián)網(wǎng)終端的電池壽命，讓運營方更高效地進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)。

7、內(nèi)置獨立開放Open CPU，能夠完全替代傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)終端雙芯片架構(gòu)中的外置MCU，且與NB-IoT通信CPU物理隔離，確保用戶可用物理資源獨立、安全、高效、可靠。

憑借創(chuàng)新的設(shè)計和優(yōu)異的性能，短短半年多時間內(nèi)，芯象半導(dǎo)體LH3200芯片已經(jīng)在多個領(lǐng)域應(yīng)用：某共享設(shè)備商業(yè)應(yīng)用（長連接類應(yīng)用，要求實時響應(yīng)使用者要求，且要求功耗低、成本低），某表計設(shè)備應(yīng)用，某智能鎖項目應(yīng)用等等，更多應(yīng)用蓄勢待發(fā)，快速擴(kuò)大LH3200應(yīng)用范圍。

特別值得一提的是，在全球MCU供應(yīng)緊張的特殊時期，芯象LH3200內(nèi)置Open CPU已在實際應(yīng)用中大顯身手。

過去一年，新冠疫情對全球經(jīng)濟(jì)影響巨大，全球MCU市場也同樣遭受沖擊，MCU產(chǎn)品交貨期拖長導(dǎo)致供需失衡。業(yè)內(nèi)廣泛報道MCU延期交貨以及價格上漲之情。多家知名專業(yè)媒體探討了如何以物聯(lián)網(wǎng)芯片內(nèi)置Open CPU助力物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)、解行業(yè)需求燃眉之急。

去年三季度開始，芯象半導(dǎo)體LH3200內(nèi)置獨立Open CPU已在某商用項目中現(xiàn)場穩(wěn)定運行用戶應(yīng)用程序，為客戶方案省卻一顆額外的MCU，不僅降低了物料和生產(chǎn)成本，更縮短了產(chǎn)品開發(fā)的周期。

這是芯象半導(dǎo)體LH3200量產(chǎn)供貨以來又一商用場景落地，也是首次在長連接共享設(shè)備場景的商用。公司研發(fā)團(tuán)隊與客戶密切配合，迅速將客戶原有方案全部成功實現(xiàn)，LH3200內(nèi)置獨立Open CPU已完全承擔(dān)客戶應(yīng)用程序的運行，現(xiàn)場運行穩(wěn)定可靠，方案實現(xiàn)、現(xiàn)場測試調(diào)優(yōu)和運行穩(wěn)定表現(xiàn)遠(yuǎn)超客戶預(yù)期，獲得了客戶的贊許。

盡管現(xiàn)網(wǎng)覆蓋并不完善，信號并不穩(wěn)定，但芯象半導(dǎo)體LH3200在 -118dBm信號強(qiáng)度下保持穩(wěn)定連接，這也超出了客戶的預(yù)期。這說明，芯象半導(dǎo)體這款芯片不僅做到了通信性能優(yōu)異，更通過現(xiàn)場實戰(zhàn)檢驗為業(yè)界證明了一件事——NB-IoT SoC芯片內(nèi)置獨立Open CPU可以替代物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)計中的MCU，為客戶節(jié)省成本，提升效率。

在完成上述一系列艱苦復(fù)雜的工作之余，芯象半導(dǎo)體研發(fā)和產(chǎn)品團(tuán)隊還充分利用內(nèi)置雙CPU的優(yōu)勢，迅速實現(xiàn)了OTA在線升級，現(xiàn)場驗證結(jié)果表明LH3200遠(yuǎn)程在線升級功能穩(wěn)定、可靠。

在“萬物互聯(lián)”的大趨勢下，物聯(lián)網(wǎng)作為通信業(yè)新興領(lǐng)域，產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模不斷擴(kuò)大，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)擁有不可估量的商業(yè)價值。全球知名企業(yè)家曾宣稱，物聯(lián)網(wǎng)將取代互聯(lián)網(wǎng)，成為人們生活的最重要部分。當(dāng)前正值5G技術(shù)騰飛、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)起步階段，作為5G廣域物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的NB-IoT正處于大規(guī)模商用爆發(fā)的前夕。借助NB-IoT技術(shù)，城市級的遠(yuǎn)程智能抄表、路燈管理、消防設(shè)施監(jiān)控等都將變得輕松而可靠，城市管理、人民生活也將更加智慧。

芯合四象，物聯(lián)八方。芯象半導(dǎo)體將全力以赴，以創(chuàng)新迎接挑戰(zhàn)，以實力面向市場，以全新的系列蜂窩物聯(lián)通信芯片助力中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會治理和人民生活的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，為中國現(xiàn)代化建設(shè)貢獻(xiàn)自己的綿薄之力。