家庭电池供产品的联网主流首选 低功耗Wi-Fi

Wi-Fi 已有20多年的历史，优点是已经非常广泛地普及到生活中，比其他无线连接的布局都要广泛。但是自从Wi-Fi 技术出来之后，陆陆续续地，一些新的联网技术也出现了，例如低功耗蓝牙（BLE）、ZigBee、NB-IoT等，主要原因之一是Wi-Fi的功耗较高，不太适合电池供电的产品。

为了解决Wi-Fi的功耗瓶颈，多年来，很多芯片公司前赴后继，推出了很多低功耗Wi-Fi产品，但是因为各种各样的原因，在市场速都不够成功。

近日，Dialog半导体公司宣布推出了颠覆性的低功耗芯片及模块，为此，电子产品世界等媒体视频连线了正在韩国的Dialog连接和音频市场部市场营销总监崔南岫先生。

1 低功耗Wi-Fi的目标应用场景

Dialog在业界率先推出了真正低功耗的Wi-Fi芯片及模块，主要满足两个电池应用场景：需要“一直保持联网”；或消费者认为花几秒来联网下载数据太麻烦。例如如下几类应用。

如果采用Dialog的无线Wi-Fi方案，可实现如下的效果。

● 智能门锁。除了联网部分外，门锁里的马达等其他产品的功耗也很大。为了做智能门锁的联网，如果用一般的Wi-Fi，不到1个月就需要换电池或者做其他的操作。采用Dialog的方案，门锁每天开关20次的情况之下，4个5号（AA）干电池可以用到1年以上的时间。Dialog测试的实际数据是能持续使用14个月。这非常有突破性的变化。

● 安防监控摄像头。如果10 MB的HD（高清）视频，在每天5次使用的情况下，4000 mAh的电池可以持续用到1年以上的时间。

● 温控器。若一天使用30次，可以有3年以上的电池续航能力。

● 温/湿度传感器。使用1440次/天，即每分钟采集1次，使用2个7号（AAA）干电池，可实现4年以上的电池续航能力。

那么，Dialog的低功耗Wi-Fi芯片及模块为何有如此强大的功能？

2 Dialog的低功耗Wi-Fi 方案

Dialog半导体公司此次发布的新产品有两类：

①低功耗的Wi-Fi SoC芯片DA16200（如下图）。

②两款模块：基于DA16200芯片的同名模块；集成低功耗Wi-Fi和BLE的双芯片模块DA16600。

2.1 DA16200芯片

DA16200芯片采用的工艺是40 nm，8英寸晶圆。主要特点有三：

①在保持联网的状态下，可以做到其他芯片达不到的低功耗。

②完全符合Wi-Fi规定的规范，且不是一个单独承担射频的芯片，里面还有CPU、Wi-Fi 协议等。

③高安全性。

详细解释及更多特点解释如下。

1）低功耗

DA16200的低功耗专利技术叫VirtualZero™。

具体地，表现在睡眠状态的管理。如下图，在“睡眠模式3”的“保持网络的连接下”，也加载网络证书和保持网络在线，应用、AP和云平台三方一直能保持连接。Wi-Fi的特点是如果没有工作，没有给AP一个信号“我是活着的”，会把它踢掉。但是DA16200解决方案里不会让它踢出去，能一直保持在线的连接，而且可以做到非常低的功耗（如下图）。

除了睡眠模式的改进，还有射频部分的改进。

所以，经Dialog的检测，新的DA16200在发射/接收信号时，以及联网状态时，比竞争对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

该芯片里有CPU、SRAM（如下图），而且完全满足了Wi-Fi 的整个规范，包括射频的灵敏度、传输的距离等，甚至和市面上一般的Wi-Fi 相比，Dialog的灵敏度和传输距离更有优势。

3）安全性方面，Wi-Fi 本身的安全性跟其他的无线方案相比其实已经很高了。此外，DA16200芯片里有加密模块，所以可以做到安全启动、安全调试、安全存储。

实际上，很多物联网设备在低功耗模式下更加容易受到攻击，因为它们会关闭一些重要的安全模块。那么，DA16200在“睡眠模式3”的情况下会保持网络连接、加载网络证书，此时怎么保证安全性？实际上，尽管此时该芯片的加密系统是暂时不工作了，但是它会听路由器是否有信息发送过来，保持一直在听的状态；如果路由器发信息过来，会再次用加密系统来加密，并通过路由器跟服务器通讯。

值得强调的是，在加密方面，除了Wi-Fi 规定的所有的安全措施部分外，在DA16200还有加密引擎；另外，有些厂商直接做了一些证书来与Wi-Fi芯片协议结合，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；另外的改进是，在处理器方面，前代是Arm Cortext-M0， 第二代用了Arm Cortext-M4F；再有，芯片的尺寸也变小了，以前是7 mmx7 mm，现在的芯片QFN封装是6 mmx6 mm，fcCSP封装的是3.8 mmx3.8 mm。

5）低成本

BLE芯片是很便宜的，不到1美元。因此，如果为了要换成Wi-Fi，需要5、6倍的成本的话，就没人想换了。不过，现在二者的差距不是很大，DA16200做到了低成本，比“网关+BLE”的成本便宜很多。

6）兼容性。Wi-Fi的另一个困扰点是市面上有很多种类的路由器，有些Wi-Fi和路由器不太配，功耗上也有变大的现象，而Dialog与众多种类的路由器做过测试，一些是客户要求测的，一些是Dialog内部累积下来的know-how（诀窍），所以Dialog在几百种路由器上测试过。

７）易于开发。很多应用例如智能门锁，之前很少客户用Wi-Fi，因此客户面临着Wi-Fi应用的困扰，需要从Wi-Fi的设计到智能门锁的云平台连接的解决方案，以缩短开发周期。

所以Dialog为客户提供整套参考设计，就像以前MTK做了整套手机方案给客户一样，之前没有做过手机的公司可以不用花很大的努力也可以快速地做出来。Dialog希望采取这种方式来服务于客户，实际上也做到了，很多典型的应用产品的整个解决方案提供给客户。当然，像智能手表、手环等复杂方案，Dialog不是全做，只提供Wi-Fi的方案部分；但是智能门锁、摄像头或者各类传感器，Dialog都直接给出整套的解决方案，客户可以在参考设计上进行部分修改，或者可以自由去修改，明显缩短了客户的开发周期。

2.2 模块

除了芯片外，Dialog还做了模块。两种模块尺寸相同（如下图）。

1）DA16200模块

除了DA16200的芯片以外，周边的内存、RF器件、晶振、滤波器、天线等全部集成在模块里，直接可用。

图 DA16200芯片及模块

2）DA16600模块

是“Wi-Fi +BLE”的组合模块。那么，什么场合既用Wi-Fi 又用BLE？最常见的应用是，消费者买来一件产品之后，最先要做的是组网，组网单独用Wi-Fi 也可以，但是一些消费者也许对Wi-Fi的组网不太熟悉，而熟悉通过BLE与手机连接、直接组网。

另外，Wi-Fi 本身的功用与蓝牙有一些差别：BLE的功耗极低，但所传输的数据量较小，在传输大量数据时，要花很长时间等待；传输的距离也较近。所以针对某些应用，这两种用途的芯片可以放在一起。

实际上，2款芯片放在一起的设计很难，因为相当于是2个RF共存，需要实现硬件和软件上的兼容，该组合模块已经帮客户解决了这个问题。

3 未来发展规划

Dialog是较早做出真正商业化的低功耗产品的公司，已有第一代芯片累积下来的技术，此次发布了第二代芯片，下一步，正在准备第三代、第四代的芯片。其目标简单明了：低功耗、不牺牲任何Wi-Fi的性能，成本低。

在Wi-Fi+BLE方面，Dialog现在是2个芯片合在一起的模块形式，下一步会有二合一的SoC芯片。

今年Wi-Fi 6规范已问世，Dialog认为两三年内，新规范广泛地用到市场上的可能性不大，因为这涉及到整个应用环境的问题（为了满足到新的规范，每个家庭里的路由器或连接到的云平台等都要修改、更换，这个成本非常可观），所以Dialog会慢慢地一步步跟着市场的真正需求来推出新产品。

4 Dialog半导体及无线产品

公司总部在伦敦，公司成立于1981年，是fabless（设计公司）公司。

Dialog公司产品的开发团队世界各地都有，射频产品的开发总部在韩国、荷兰，Dialog所开发的Wi-Fi产品或者其他射频产品，之前做进了移动电视，或者有线电视的射频，从2G到4G都做过产品。此外，Dialog一直非常关注新的Wi-Fi规范，Dialog在美国的团队是新的规范的参与者。

Dialog的BLE产品遍布世界各地，在中国，典型客户有小米手环里的BLE芯片。