Bis Ende 2019 hatten weltweit 4,54 Milliarden Menschen Zugang zum Internet, was fast 60 % der Weltbevölkerung ausmacht. Mit der Entwicklung der Internet-Informationstechnologie kommunizieren immer mehr Menschen über intelligente Terminals . Die Anforderungen der Anwender an die Netzwerkübertragung steigen immer weiter. Der Inhalt der Informationsübertragung hat sich von den ursprünglichen Bild- und Textinformationen zur Videoübertragung weiterentwickelt, und das Übertragungsszenario hat sich von Mensch zu Mensch, von Mensch zu Dingen und zum Internet der Dinge erweitert .

Mit den steigenden Anforderungen an die Datenübertragung in tragbaren Geräten, Ortungsdiensten, Smart Home , industriellem Internet der Dinge und anderen Szenarien, wie auch bei drahtlosen Verbindungsgeräten , wird bei der Gewährleistung ihres langfristigen Betriebs und einer stabilen Datenübertragung der Stromverbrauch deutlich gesenkt Das Mögliche ist zu einer dringenden Nachfrage auf dem Markt geworden. Egal ob im Bereich der traditionellen Unterhaltungselektronik oder im Industriegeschäft, Bluetooth spielt eine sehr wichtige Rolle bei der drahtlosen Übertragung. Klassisches Bluetooth war zu dieser Zeit die wichtigste drahtlose Audiokommunikationsmethode für kurze Entfernungen. Aufgrund des hohen Stromverbrauchs der klassischen Bluetooth-Headsets, -Lautsprecher und anderer Geräte stößt der Einsatz der Bluetooth-Technologie jedoch auf große Einschränkungen.

Im Jahr 2010 löste die Einführung von BLE4.0, einer Bluetooth-Technologie mit geringem Stromverbrauch, das Problem des hohen Stromverbrauchs drahtlos verbundener Geräte. Die Low-Power-Technologie hat den Bluetooth-Markt rasant wachsen lassen, und verschiedene Bluetooth-Chip-Hersteller konkurrieren miteinander um die Einführung ihrer eigenen Low-Power-Bluetooth-Chips, was den Bluetooth-Chip-Markt zu einer Wohlstandssituation macht.

Im Folgenden wird hauptsächlich die Entwicklungsgeschichte von drei BLE-Chipherstellern vorgestellt: Texas Instruments (TI), Nordic Semiconductor und Dialog.

Das erste Jahr von BLE 4.0 TI führte zu einem Präventivschlag

Kurz nach der Einführung der Bluetooth Low Energy 4.0-Technologie wurden schnell die ersten Spitzenprodukte von TI auf den Markt gebracht, die Bluetooth 4.0 unterstützen: CC2540 und CC2541. Mit den Vorteilen eines starken technischen Supports, einer einfachen Entwicklung und einer niedrigen Forschungs- und Entwicklungsschwelle eroberten sie schnell den Bluetooth Low Energy-Markt und besetzten einen sehr hohen Marktanteil. CC2540, CC2541 übernehmen 8051-Kern, 256 KB Flash, die Kernrechenleistung kann datentransparente Übertragung, PWM-Lichtsteuerung und andere Funktionen realisieren.

Das Unternehmen Dialog konzentriert sich auf extrem niedrigen Stromverbrauch und ultrakleine Chips. Im Jahr 2013 brachte das Unternehmen den DA14580-Chip auf den Markt, der die Implementierung von Gesundheitsmanagement-Armbandanwendungen schnell voranbrachte und einen großen Anteil des Armbandmarktes eroberte.

DA14580 verwendet einen 16-MHz-32-Bit-ARM-Cortex-M0-Kern mit 84 KB ROM und 50 KB RAM. Es kann gängige Funktionen wie Schrittaufzeichnung und Timing unterstützen, die im Armband verwendet werden. Das interne OTP-ROM ist einmalig programmierbar und eignet sich für Anwendungen, die eine gewisse Flexibilität und niedrige Kosten erfordern, insbesondere das Armband elektronischer Produkte, das ständig erneuert wird und eine schnelle Massenproduktion erfordert.

Als der DA14580 auf den Markt kam, brachte er drei Weltneuheiten hervor: den weltweit niedrigsten Stromverbrauch, das kleinste Gehäuse der Welt und den ersten BLE-SOC mit integrierter Balun-Schaltung. Diese Eigenschaften machen es einfach, DA14580 auf dem Armbandmarkt zu bewerben. Bei ausreichender Rechenleistung und dem kleinsten Paket lässt es sich problemlos im Armband unterbringen, sodass die Bluetooth-Technologie auch im platzbegrenztesten Armband genutzt werden kann. Dank der Bluetooth Low Energy-Technologie verfügt das Armband über eine lange Akkulaufzeit. Bei gleicher DC-DC-Stromversorgung sind weniger Peripherieschaltkreise erforderlich und die Kosten werden entsprechend reduziert. DA14580 besetzte schnell die Hälfte des Armbandmarktes.

Der 2012 von Nordic eingeführte nRF51822 unterstützt BLE 4.0, nutzt den ARM Cortex M0-Kern, integriert 256 KB Flash und 16 KB RAM. Nordics nRF51822 schneidet auch auf dem Armbandmarkt gut ab. Zu dieser Zeit wurde nRF51822 zur Entwicklung des Armbands in China verwendet. Das repräsentativste davon war das Baidu-Armband – das Codoon-Armband, das erste von Baidu entwickelte tragbare tragbare Gerät. Der Code und das Hardware-Schaltbild sind vollständig Open Source, was eine große Anzahl von Entwicklern zum Entwickeln und Debuggen anregt. Für den Low-Cost-Markt brachte Nordic anschließend einen kostensensiblen nRF51802 im Vergleich zu nRF51822 auf den Markt.

In der Ära namens „Das erste Jahr von BLE4.0“ übernahm TI mit der Veröffentlichung von CC2540 und CC2541 die Führung und eroberte den größten Teil des BLE-Marktes, und Dialog eroberte mit seinem extrem niedrigen Stromverbrauch schnell den Armbandmarkt. Die Leistung des BLE-Chips von Nordic war mittelmäßig.

Das erste Jahr von BLE 4.2 Nordic wurde zum Ass im Ärmel

Im Jahr 2014 wurde Bluetooth 4.2 veröffentlicht, das nicht nur die Übertragungsgeschwindigkeit um das 2,5-fache verbessert, sondern auch eine höhere Privatsphäre bietet und über IPv6 eine Verbindung zum Netzwerk herstellen kann. Im Jahr 2015 brachte TI CC2640 auf den MarktChip, der BLE4.2 unterstützt, und führte erstmals die SimpleLink-Mikrocontroller-Plattform ein, die eine Vielzahl kabelgebundener und kabelloser ARM®-MCU-Produktserien in einer einzigen Softwareentwicklungsumgebung bereitstellt und flexible Hardware-, Software- und Tool-Optionen für IoT- und Automobilanwendungen bereitstellt neue Maßstäbe für Entwickler setzen. Der CC2640-Chip verwendet einen ARM Cortex M3-Kern + M0-Kern. Der M0-Kern wird als Sensor-Controller-Chip verwendet. Der Sensorcontroller verarbeitet die erfassten Daten vor und die Daten, die den voreingestellten Schwellenwert überschreiten, schwächen die Haupt-CPU für die Verarbeitung, um den Stromverbrauch der Haupt-CPU so weit wie möglich zu reduzieren und dadurch den Gesamtstromverbrauch des CC2640 zu reduzieren. Da der 128-KB-Flash jedoch zu klein ist, um komplexere Anwendungen zu entwickeln, hat CC2640 den Armbandmarkt im Grunde verpasst.

Der nRF52832 verwendet einen ARM Cortex M4F-Kern mit Gleitkomma-Arithmetik, 512 KB Flash, 64 KB RAM und die Kernleistung und Speicherkapazität steigen exponentiell. nRF52832 ist außerdem der weltweit erste BLE-Chip, der Teile von Bluetooth 5.0-Funktionen unterstützt. Die Kommunikationsrate und Reichweite von Bluetooth 5.0 sind im Vergleich zu Bluetooth 4.2 deutlich verbessert. Die Einführung von nRF52832 hat die Struktur des Bluetooth-Marktes völlig durcheinander gebracht. Nordic etablierte mit nRF52832 die marktbeherrschende Stellung auf dem Bluetooth-Markt.

TI war nicht in der Lage, in kurzer Zeit einen mit nRF52832 vergleichbaren Chip zu entwickeln. Auf der Basis von CC2640 wurde Ende 2016 schnell der CC2640R2F veröffentlicht, der Teile der Bluetooth 5.0-Funktionen unterstützt und auf die Einführung des nRF52832-Chips von Nordic reagiert. Die Kosten für CC2640R2F unterscheiden sich nicht wesentlich von denen für CC2640, aber es ist offensichtlich, dass CC2640R2F nicht mit nRF52832 konkurrieren kann.

Im ersten Jahr von BLE4.2 gelang Nordic mit nRF52832 ein Gegenangriff und etablierte seine marktbeherrschende Stellung. Und schnell brachte TI als Reaktion auf den nordischen nRF52832-Chip den CC2640R2F auf den Markt, um den Markt zu erobern, während Dialog weiterhin hart am Armbandmarkt arbeitet.

Der Wettbewerb um BLE SoC wird härter

Seitdem ist die Konkurrenz der großen Chiphersteller im Bereich BLE-SoC in die heiße Phase geraten. Im Jahr 2018 brachte TI CC2642 auf den Markt, rüstete den Kern auf ARM Cortex M4F auf, unterstützte das komplette Bluetooth 5.0 mit 352 KB Flash und 256 KB ROM und verbesserte die Leistungsparameter des BLE-Chips. TI hat die SimpleLink-Plattform weiter verbessert und perfektioniert.

Nordic stellte das Flaggschiffprodukt nRF52840 vor , das die Bluetooth 5.0-Funktion vollständig unterstützt. Es nutzt 1 MB Flash und 256 KB RAM und seine Leistungsparameter werden weiter verbessert, wodurch komplexere Anwendungsszenarien und Anforderungen an die Rechenleistung erfüllt werden können und seine Position auf dem Bluetooth-Chip-Markt weiter gefestigt wird.

Während die großen Bluetooth-Chiphersteller die Leistungsparameter der Chips verbesserten, begannen sie damit, die Produktlinie für unterschiedliche Produktpositionierungsanforderungen zu verbessern und zu perfektionieren. Der Trend auf dem Bluetooth-Markt hat sich leicht verändert. Während sie die Anwendungen des High-End-Marktes zufriedenstellen, haben die Hersteller auch damit begonnen, den Anteil des Low-End-Marktes zu erobern.

Dialog

Kostengünstig. Andererseits hat Dialog einen kostengünstigen DA14531-Chip auf den Markt gebracht, der den Marktanteil von Low-End-Armbändern weiter erobert.

Hochleistung. Am 14. November 2019 kündigte Nordic die Einführung des ersten Mitglieds der Chips der nächsten Generation der nRF53-Serie an – dem High-End -Multiprotokoll- SoC nRF5340 , entwickelt mit ARM Cortex-M33 Dual-Core-Prozessor, mit 1 MB Flash, 512 KB RAM, um den Anforderungen komplexer funktionaler Anwendungsszenarien gerecht zu werden.

Hochleistung. TI hat die Multiprotokoll-Chips CC1352 und CC2652 für Smart Home auf den Markt gebracht .

Kostengünstig. Im Hinblick auf kostengünstige Chips hat TI den CC2640L auf den Markt gebracht , um Benutzern, die Wert auf Kosteneffizienz legen, mehr Optionen zu bieten.

Von der Zeit, als BLE-Chips auf dem Markt nicht beliebt waren, bis heute, wo die Chipprodukte in jede funktionale Anwendungsanforderung unterteilt sind, gibt es auf dem BLE-Chip-Markt mehrere Hersteller, und jeder hat seine eigenen Eigenschaften. Bisher liegt der Bluetooth-Marktanteil bei Nordic, Dialog und TI. Abgesehen von diesen drei Unternehmen haben ST und Silicon Labs aufgrund ihres späten Einstiegs in den BLE-Markt einen kleinen Marktanteil.

Chinas Chips blühen