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ケーススタディ

多协议低功耗SoC赋能Abluetech SiP蓝牙模组:解锁小型化应用的创新可能性

概要

智能物联网解决方案的科技公司 Abluetech 采用 Nordic nRF52810、nRF5340 和 nRF21540 芯片方案构建蓝牙 SiP 模组,助力企业开发小型化、低功耗、高处理能力的终端设备。

  • Abluetech 的蓝牙 5 系列 SiP 模组集成了 Nordic 低功耗蓝牙 SoC、晶振、天线和外设等,大大简化了设计流程和硬件设计难度,提升了芯片整体性能。
  • STR10 SiP 采用的 Nordic nRF52810 芯片方案,支持低功耗蓝牙协议,包括 2 Mbps 的高速传输特性,适用于长时间运行的电池供电设备。
  • STR40 集成 Nordic nRF5340处理器和 Nordic nRF21540射频扩展前端,拥有两个独立的处理器核心,简化了音频设备的硬件设计,传输距离更远,为更小型化、轻便的音频设备提供可能性。

挑战

过去,标准模块一般由多个独立的元件组成,包括芯片、元器件、天线等,尤其是天线,无论是使用板载天线还是陶瓷天线都会占据很大一部分体积,这就导致模块整体体积相对较大,而如果选用小体积模组又会对通信距离造成影响,尤其是在一些小型设备上,例如 CGM 血糖仪、心率贴、助听器、智能指环等产品。

随着物联网时代来临,全球终端电子产品渐渐走向多功能整合及低功耗设计,集成化和小型化是发展趋势,因而使得可将多颗裸晶整合在单一封装中的 SiP 技术日益受到关注。

SiP(System-in-package)技术是一种集成化封装技术,将多个芯片和被动元件集成在一个封装中,实现一个基本完整的功能。相比于传统的单芯片封装,SiP 技术具有更高的集成度、更小的尺寸、更高的性能、更低的功耗和更快的生产速度等优点。SiP 模组可以包含多种不同类型的芯片,如数字电路、模拟电路、射频电路、MEMS、光学器件等,从而实现多种功能的集成。

解决方案

Abluetech 的蓝牙 5 系列 SiP 模组采用了系统级的封装技术,将 Nordic 低功耗蓝牙 SoC、晶振、天线和外设等集成在一起,大大简化了设计流程和硬件设计难度,提升了芯片整体性能,尤其是在小体积产品中。天线的大小往往导致了体积的局限性,而 Abluetech 的蓝牙 SiP 模组将天线封装在模组内部,减少了 PCB 空间占用,提高了设计的灵活性,并且 SiP 模组的集成设计减少了原型设计和验证的时间,有助于产品更快地上市。

该蓝牙 5 系列模组包含了 STR10 SiP 及 STR40 SiP 两个型号。其中,STR10 SiP 是基于轻量级应用的 STR10 超小型芯片级 SiP。它的尺寸为 5.3mm *5.2mm *1mm,已内置高增益天线,更灵活的可扩展外接天线,采用的 Nordic nRF52810 芯片方案,支持低功耗蓝牙协议,包括 2 Mbps 的高速传输特性。它还支持 ANT 和 2.4 GHz 私有协议,专为低功耗应用而设计,通过优化硬件和软件,实现了出色的低功耗性能,适用于长时间运行的电池供电设备,该方案可以为 HID 设备、医疗设备、智能传感器、音频设备等需要无线连接的应用提供更小型化,更集成化的应用提供一个系统级的多无线协议的 SiP 方案。 STR40 则是具有更强大双 M33F 处理器/内置天线/扩展射频前端+20dBm 输出的芯片级 SiP。它集成 Nordic nRF5340 处理器和 Nordic nRF21540 射频前端模块,超小尺寸 12mm *6.6mm *1.4mm,具有强大的性能,专为更复杂的物联网应用而设计,同时具有更远距离通信设计,内嵌高增益天线,可通过软件选择使用内部天线或外部天线,具备分集接收功能。

STR40 拥有两个独立的处理器核心。这种双核设计允许实现应用处理和网络协议栈处理的分离,提高系统的性能和效率,可以使网络核心运行 LE Audio 协议,应用核处理逻辑数据实现了 LE Audio 的低延迟和低丢包率。

STR40 通过对 nRF5340 和 nRF21540 的集成设计简化了音频设备的硬件设计,传输距离更远,为更小型化、轻便的音频设备提供可能性。此外,由于 STR40 模组采用 Nordic nRF5340 + PA 芯片平台的结合可以构建强大的无线通信方案,尤其适用于需要较长传输距离和较高功率的应用场景。

得益于 nRF5340 支持多协议运行,包括蓝牙 5.4、蓝牙 Mesh、Thread 和 Zigbee 等,STR40 适用于各种无线通信标准和协议,可以为智能家居、HID 设备、智慧工业、智能传感器、音频设备等需要长距离无线连接的应用提供更小型化、更集成化的应用方案。同时 STR40 为 LE Audio 音频产品设计提供了更加完整的硬件方案。

STR10

STR40

芯片平台

nRF52810

nRF5340 + PA

尺寸大小 (mm)

5.3 x 5.2 x 1

12 x 6.6 x 1.4

最大发射功率 (dBm)

+4

+20.5

无线协议

Bluetooth LE
2.4G
ANT
Zigbee

Bluetooth LE
2.4G
ANT
Zigbee
Thread
Matter
LE Audio/Mesh

天线

内置天线/可选外部天线

内置天线/可选外部天线

结果

Abluetech SiP Bluetooth LE

通过集成 Nordic nRF52810、nRF5340、nRF21540,Abluetech 创造了小体积、高性能、低功耗的蓝牙 SiP 模组,Nordic 器件所提供的优异性能不仅简化了开发者的流程,加速了小型终端设备的上市进程,更是提升终端用户体验的一大保障。

“选择 Nordic 的原因不仅在于他们对射频技术的专注,更在于其在业界树立的低功耗标杆和高度成熟的产品。”

Michelle Weng,Abluetech 产品经理

关于创鸿新科技

Abluetech 是一家专注于智能物联网解决方案的科技公司,主要围绕低功耗蓝牙、NB-IoT 等低功耗无线通信技术展开,涉及嵌入式软硬件、APP、小程序、服务器开发,为客户提供一站式的方案开发服务和产品。未来将继续推进 SiP 封装技术的演进,丰富 SiP 的技术组合,从 SiP 的集成级别、密度、复杂性等方面入手,形成更多具有差异化的解决方案以应对市场需求。

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