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      用無線+MCU打造物聯網芯片 芯科科技新平臺為何能帶來開發的絲滑體驗?

      作者:王瑩時間:2023-09-01來源:電子產品世界收藏

      ——今年Works With開發者大會上的高管專訪及分析思考

      本文引用地址:http://www.connhp.com/article/202309/450171.htm

      1 攜“無線+MCU”出圈

      需要無線射頻、安全、數據處理、低功耗和友好的開發環境(IDE)等功能,為此,各家MCU和無線芯片廠商推出各式解決方案,一時間,這種趨于標準化的芯片“卷”得很厲害。 

      科技()1996年成立,當年在MCU(微控制器)等行業也非常有影響。但是這十幾年不斷出圈,在無線射頻等方面收購了多家公司,推出了(片上系統)平臺,是物聯網半導體公司中少有的能提供完整平臺(包括硬件和軟件)的公司 ,提供物聯網開發一站式服務。此外,科技也不斷“出圈”,與亞馬遜、谷歌、三星等公司一樣,是Matter協議的發起者,與互聯網大鱷及終端設備廠商交上了朋友。 

      現在嵌入式應用的核心是無線連接?!?a class="contentlabel" href="http://www.connhp.com/news/listbylabel/label/芯科">芯科科技的首席技術官兼技術與產品開發高級副總裁Daniel Cooley告訴電子產品世界記者,這種的最大特點就是把無線芯片和MCU兩顆芯片集成到一顆芯片中,而且越來越多的應用只需要這樣的一顆芯片。所以芯科科技的MCU跟各種不同的無線連接協議去集成,例如Amazon(亞馬遜) Sidewalk、或者是藍牙、Zigbee、Matter、Wi-SUN等。芯科科技MCU會結合不同的無線通信協議,而且有可能會集成多種無線連接,這是芯科科技最核心的技術產品,也是與其他MCU的很大區別點。 

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      芯科科技 首席技術官兼技術與產品開發高級副總裁 Daniel Cooley

      另外,在安全性方面也有加持,芯科科技Secure Vault?技術是業內第一批做到可以支持PSA 3級認證的安全套件,這也是芯科科技獨特的產品亮點。因此,現在芯科科技的定位是:安全、智能無線連接技術公司。

      以上是Daniel近日在芯科科技Works With開發者大會期間的大中華區媒體交流會上的解釋。他還介紹了在會議期間發布的第三代無線平臺、專為Amazon Sidewalk優化的SoC和開發工具,并分享了他對嵌入式人工智能和軟件開發方面的認識。

      2 第三代無線開發平臺是怎么回事? 

      資料顯示,芯科科技2019年推出了第二代平臺/,使其在物聯網業務領域的收入幾乎翻了一番。本屆Works With上,芯科科技發布了第三代無線開發平臺。新平臺的目標是打造更智能、更高效的物聯網,有四大亮點:①人工智能/機器學習引擎可將性能提升100倍以上,②更安全,③Simplicity Studio 6軟件開發工具包通過新的開發環境將開發人員帶向第三代平臺,④向22納米工藝節點遷移,而且因為考慮到未來產品供應的靈活性,會在全球多個代工廠進行晶圓合作生產。

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      第三代平臺將覆蓋整個物聯網領域未來10年的需求。在接下來的5~10年里,芯科科技將在第三代平臺上推出幾十種產品?;仡櫺究瓶萍嫉钠脚_發展史,第一代平臺有4款芯片(2016年3月推出),第二代平臺(2019年4月推出)有16款芯片,第三代平臺的芯片種類數量將至少是第二代平臺的2倍。

      第三代平臺能實現100倍的處理性能提升,特別是AI/ML在邊緣的能力提升,主要通過CPU的矢量擴展和硬件加速器來實現。芯科科技在第二代平臺的BG24中已支持AI算法,有加速器,第三代平臺的產品在這兩方面將進一步加強。

      對于終端客戶來說,他們要么選擇以更低功耗、更快速度、更高效率進行推理,要么選擇去獲得更強大的推理能力。但是當前,有些推理用第二代平臺無法做到,例如人臉識別、視頻和音頻識別,但是第三代平臺可以實現。很重要的一點是通過專用的算力引擎去進行計算,不需要使用主MCU工作,這樣能降低功耗,大幅度提高電池使用壽命。

      現在ChatGPT等LLM(大語言模型)很熱門,但芯科科技的產品并不原生支持大模型,不過可以為其提供兩方面的支持:人機界面和傳感器接口。因為大模型未來需要便捷的人機互動,或者大量的傳感器數據,包括麥克風、攝像頭,以及此外的各種傳感器,例如智慧醫療保健所需的心率、血糖、計步等傳感器,是芯科科技的覆蓋范圍。而大模型可以運行在網關中,例如在智能家居或建筑物中,或者所有可以連接到云的地方。

      3 踐行Amazon Sidewalk,推出專用芯片和開發工具

      此次Works With上,芯科還為Amazon Sidewalk做了加持,宣布推出專為Amazon Sidewalk優化的SoC和開發工具,以加速Sidewalk網絡的落地。具體地,SoC是SG23和SG28 SoC,以及為Amazon Sidewalk開發提供逐步指導和專家建議的一站式開發人員之旅(Developer Journey)工具。

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      實際上,芯科還曾為Wi-SUN開過小灶:FG23(注:2021年下半年發布,滿足電池供電型物聯網)和FG28(2023年6月發布,雙頻段),是針對Wi-SUN等其他應用生態系統進行優化和構建的產品系列。隨著此次發布,任何使用FG23、FG28的開發人員都可以輕松過渡到SG23、SG28。

      那么,為何SG28、FG28要增加藍牙功能,實現Sub-GHz與低功耗藍牙的雙頻段?Daniel稱:因為在一些應用中,低功耗藍牙非常重要,無論是用于調試或用于智能手機、平板電腦的用戶接口。此次發布的SG23只能通過Sidewalk協議連接到網關或接入點。 

      4 物聯網的開發門檻不是硬件,而是軟件 

      在開發人員工具套件的趨勢方面,芯科科技正在將集成開發環境(IDE)解耦合。例如,Simplicity Studio 6支持開發者靈活選擇自己喜歡的APP,即可以支持任何IDE,同時繼續使用芯科科技的Simplicity Studio 6。芯科科技提供的工具,包括示例、功率分析、無線調試等,都已從共同開發中分離了出來。

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      電子產品世界記者注意到,這次發布非常強調開發環境/工具。Daniel指出,當前物聯網的采用門檻不是硬件,而是軟件。因為很多客戶非常專注于他自己的領域,例如如何做一個水泵電機,但這些客戶不一定會擅長連接性,例如怎么連接到Amazon Sidewalk、Wi-SUN或者Matter,芯科科技的開發套件可以幫助客戶迅速地把他們的產品連接到這些網絡中。

      在今年早些時候,Daniel曾做了一個演講,談到對生態系統的一個重要要求是:請嵌入式軟件開發人員采用現代軟件技術、操作系統、CI/CD源代碼管理構建系統和DevOps。所以芯科科技對于整個生態系統也一直在研究和投入,今后會在軟件方面持續加強。

      現在開源軟件越來越多,在開發過程中,如何應對開源軟件?

      Daniel表示,芯科科技產品中沒有什么開源軟件。只有像Matter這樣的開源軟件棧(注:芯科科技是Matter的代碼貢獻者之一),它是在OpenThread之上的開放區域,或者正在使用像Zephyr這樣的開源操作系統,用于在源代碼層面支撐安全庫。還有一些專有的軟件,圍繞來自射頻的軟件(射頻與硬件緊密結合),支持實時低功耗應用工作,這是一種混合的情況。

      但從總趨勢看,隨著時間的推移,開源軟件將變得越來越流行,越來越多的軟件開發人員正在基于嵌入式系統進行開發。從安全性的角度來看,人們必須小心,必須了解依賴什么軟件提供工具和安全掃描,讓客戶了解什么是開源的,什么不是開源的。

      因此,開源是一個大方向,芯科科技會很好地去應對開源,因為芯科科技內部有非常高安全等級的Secure Vault?安全機制,可以利用它去應對開源的安全性問題。

      在物聯網操作系統(OS)方面,誰將一統天下?是開源操作系統,諸如FreeRTOS、RT-Thread等經典RTOS的天下,還是互聯網/手機公司主導的,諸如鴻蒙的天下?

      Daniel認為,在手機和電腦中的軟件最終將主導嵌入式設備,未來幾乎所有的嵌入式應用都將從裸金屬(bare metal)轉向采用操作系統、實時操作系統(RTOS)。在高端應用中,人們已經看到Linux和Android等的統治地位難以被撼動。隨著時間的推移,相信今天所使用的Cortex-M內核(芯科科技的第三代平臺也基于Cortex-M內核)產品,也將會從裸金屬全部轉向RTOS。這是因為你必須從云端管理設備,而云應用程序無法與裸金屬應用程序通信。云應用程序需要與運營端對話,通過RTOS可以連接上人工智能。

      但是,哪種RTOS將成為未來的主宰?是傳統的RTOS,例如FreeRTOS、RT-Thread或即將出現的其他RTOS?還是亞馬遜、谷歌、百度或阿里巴巴是否會去創建RTOS?目前還很難判斷,但是云計算公司和手機公司恐怕很難去思考和理解小型OS。因為相比大型OS,小型OS是非常不同的。所以,最好的RTOS可能來自嵌入式生態系統,而不是來自云計算公司和手機公司。

      需要指出的是,芯科科技的工作不是創造市場,也不是選擇贏家去站隊,而是向任何需要芯片的客戶去出售芯片,讓他們能方便地把設備連接到互聯網。 

      5 本屆Works With還有哪些新亮點? 

      Works With是芯科科技的年度盛事,是給開發者、客戶、專家可以互相交流的一個平臺。該活動是全線活動。今年已是第四屆,會前報名人數已超過去年。會議于美國中部時間8月22—23日舉辦,共設立了72場會議,其中包括面向亞太時段的29場,有4場的主題演講,超過40多場的專題技術培訓,超過5場的圓桌會議。

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      第一天有開幕演講,芯科科技總裁兼首席執行官Matt Johnson介紹了芯科科技的下一代產品和平臺,探討如何更好地改善開發者體驗。最重要的是講解了芯科科技會如何加強供應鏈,因為人們經過了兩年多的缺貨,不知道下一個缺貨的時間點在哪里,但是芯科科技在建立起新一代(第三代)平臺的時候,會把這考慮在內。第一天的閉幕是一個圓桌討論,主要是由Research Parks Associates的Jennifer Kent主持,邀請了Matter的發起聯盟及發起者,例如CSA(注:原Zigbee 聯盟,推出了Matter應用層協議)、Amazon Alexa、Google Nest、Samsung SmartThings及芯科科技的專家去探討,探討Matter對人類、市場的改變。

      第2天,芯科科技的首席技術官兼技術與產品開發高級副總裁Daniel Cooley(注:本文受訪者之一)首先描述互聯的未來。Daniel比較專注于云端嵌入式計算如何改變IoT的未來。閉幕演講會有芯科科技另外一位高級副總裁Manish Kothari,他是負責軟件工程的,還有6位來自不同公司的專家,包括了T-Mobile(一家跨國移動電話運營商)、Digital Medicine Society (DiMe,數字醫學學會)、Chamberlain Group(全球大型開門機制造商),它們都是芯科科技的客戶,以一些實際的例子去講解物聯網如何造福人類。 

      Works With有超過40場的專題會議,主要圍繞六大主題:Matter、Wi-Fi、藍牙、AI/ML(人工智能/機器學習)、LPWAN(例如Wi-SUN)以及物聯網趨勢。 

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      電子產品世界記者發現了一個彩蛋,芯科科技總裁兼首席執行官Matt Johnson還有另一個頭銜是“美國隊長”——SIA(美國半導體工業協會)董事會主席,于2022年11月當選。而Matt 2022年1月才接任芯科科技的CEO(注:2021年4月已晉升為總裁),他的主要業績是從2018年起擔任芯科科技高級副總裁兼物聯網產品總經理期間,使物聯網業務部門加速增長和成為行業領導者??梢娦究瓶萍?Matt在物聯網開發平臺方面做出的成績得到了業界的公認。

      6 大市場疲軟,挖掘中國“小而美”市場

      芯科科技2022財年10.24億美元[1],相比2021財年的7.21億美元,同比增長42%(注:2021年的營收受2021年4月其基礎設施和汽車業務出售給Skyworks影響),首次跨入10億美元俱樂部。總裁兼首席執行官Matt Johnson稱:“我們為我們的團隊在2年內將有機收入翻了一番,達到每年超過10億美元,同時將我們的設計成果提高了120%,我們為此感到無比自豪?!?span style="text-indent: 2em;">

      不過,當前整個經濟大環境和市場非常疲軟。芯科科技亞太及日本地區業務副總裁王祿銘稱,芯科科技2023年上半年的業績不錯,下半年可能會下行,在財報里對第三季度的業績展望往下調了約10%~20%,值得一提的是,相比其他同行廠家,芯科科技較晚出現市場下滑。

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      芯科科技 亞太及日本地區業務副總裁 王祿銘

      在亞太區,到目前為止,中國仍然占了亞太區一半的業績。芯科科技可以感受到在中國的市場今年不盡理想,主要有兩大塊受到市場的壓力:①房地產,因此波及到智能家居市場。②光模塊。芯科的光模塊主要集中在10G、25G、100G以下的電信類市場,但今年電信類市場比較疲弱。因此,這兩塊市場的環比預計會下調三成。 

      但是芯科科技看好一些小而美的應用,例如在中國的三大類應用:

      互聯健康設備,例如血糖儀等,這也是Works With的一個專題。

      ●汽車的數字鑰匙,胎壓監測,芯科主要提供藍牙解決方案。

      ●綠色能源的設備管理,這部分可能會用到Sub-GHz,小部分藍牙,都是芯科專注的領域。芯科在新能源方面布局了三部分:①太陽能板/光伏發電,這是因為光伏產業需要對太陽能板組網,以監測每一塊電池板的情況;②逆變器,因為逆變器的狀況需要實時監測,可以根據客戶的情況通過藍牙或Sub-GHz網絡去監測;③新能源車的電池管理(BMS),以及與充電樁的配合管理。此外,在電網的智能抄表方面也有布局。

      盡管芯科科技控制不了大環境和市場低迷,但是可以盡量去開發一些新的案子,在所專注的領域做到design win(設計采用)??上驳氖?,相比往年,芯科目前的design win沒有下跌,反而在增加。只要做出更多的design win,也表示接下來6~12月會看到一些回報。

      7 已為物聯網平臺準備了一二十年

      芯科科技為何在無線SoC和軟件方面非常專長?因為芯科科技為“物聯網的安全、智能無線連接”已積累了一二十年。例如,這么多年來,芯科科技已經進行了一二十次的并購、出售和業務重組,同時熱心智能家居協議——Matter的協議制定和推廣。

      “半導體行業觀察”微信公眾號在2021年曾梳理了芯科科技十多年來買賣的公司,其中有些還是業內知名的OS、MCU和無線射頻公司?,F摘編如下。

      ●出售

      2007年2月,芯科科技宣布與NXP達成最終協議。NXP將以2.85億美元現金收購Aero收發器,AeroFONE單芯片電話和功率放大器產品線。此舉使芯科科技專注于利潤最高、增長最快的細分市場,主要業務是廣播、VoIP、有線和MCU。

      2021年4月,芯科科技宣布將其基礎設施和汽車業務(I&A)以27.5億美元的價格出售給Skyworks,其中包括電源、隔離、定時和廣播產品方面的技術產品組合和相關資產。

      ●并購

      2012年5月,芯科科技以7200萬美元收購總部位于波士頓的Ember Corporation。Ember是ZigBee的先驅。

      在ZigBee的收購上,芯科科技于2015年11月還收購了ZigBee模塊專家Telegesis。此次收購加快了芯科科技的ZigBee和Thread-ready模塊路線圖,并增強了該公司提供網狀網絡的能力。

      2013年7月,芯科科技完成對Energy Micro的收購。后者是低功耗MCU廠商,使芯科科技成為節能嵌入式解決方案領域的創新者。

      2014年3月,芯科科技以150萬美元的價格收購了Touchstone Semiconductor的全部產品組合和知識產權。因此,芯科科技獲得了約70種模擬產品,增加了寶貴的節能模擬技術和產品,以增強物聯網嵌入式產品組合。

      2015年2月,芯科科技收購了物聯網短距離無線連接解決方案和軟件的獨立提供商Bluegiga。這極大地擴展了芯科科技用于IoT的無線硬件和軟件解決方案,Bluegiga經市場驗證的藍牙和Wi-Fi模塊、軟件堆棧和開發工具補充了芯科科技802.15.4 ZigBee和線程網狀網絡軟件,超低功耗sub-GHz解決方案,以及無線MCU和收發器產品。

      2016年10月,芯科科技宣布收購領先的RTOS公司Micrium。它是嵌入式實時操作系統(RTOS)軟件的領先供應商。通過將領先的商業級嵌入式RTOS與芯科科技的物聯網專業知識和解決方案相結合,有助于簡化開發人員的物聯網設計。

      2017年1月,芯科科技宣布收購Wi-Fi創新商Zentri,擴展了芯科科技的多協議連接組合。

      2018年4月,芯科科技以2.4億美元的現金交易完成了對Sigma Designs Z-Wave業務的收購,其中包括一個擁有約100名員工的團隊。

      2019年10月,芯科科技收購Qulsar的IEEE 1588軟件和模塊,使芯科科技可以使用符合標準的解決方案來解決成本敏感,僅軟件的PTP應用程序。Qulsar模塊通過將PTP軟件和硬件緊密集成到交鑰匙定時解決方案中,可以輕松地將IEEE 1588添加到設計中。

      2020年3月,芯科科技宣布以3.08億美元現金收購Redpine Signals的Wi-Fi和Bluetooth連接業務,有望加速芯科科技針對Wi-Fi 6芯片,軟件和解決方案的路線圖。

      參與Matter的制定和推廣

      Matter是一種專門為解決智能家居中設備互操作性而開發的應用層協議。在為Matter貢獻代碼方面,芯科科技是半導體公司中的領先者,截至2022年底,其在Matter over Thread的行業認證中占據了86%。芯科科技可為Matter設備、邊界路由器和橋接器提供一站式資源支持,因此開發人員可以輕松地將Matter橋接到Wi-Fi、Zigbee、Thread和Z-Wave等其他物聯網開發平臺,同時利用他們在芯科科技的硬件和工具方面的經驗[1]。

      8 小結

      芯科的物聯網平臺看似簡單易用,但背后凝結了一二十年的復雜技術積累。筆者在一二十年前的會議上聽到很多講演,探討未來應該是什么樣。筆者認為,芯科科技經過了多年的重組和創新,出奇制勝,今天可謂交上了一份漂亮的答卷。

      參考文章:

      [1] Reports Fourth Quarter and Full Year 2022 Results - Feb 1, 2023 https://news.silabs.com/2023-02-01-Silicon-Labs-Reports-Fourth-Quarter-and-Full-Year-2022-Results.



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