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06-17
在科技领域，有些创新震撼世界，有些则悄然成为我们日常生活的一部分。
蓝牙技术就是后者的一个例子。
作为一项常见而又不起眼的技术，蓝牙自2017年诞生以来，以其极低功耗、低成本和低成本的关键属性，在耳机、键盘、鼠标、智能家居、医疗健康等领域发挥着重要作用。
短距离。
它给人们的生活和工作带来了便利。
尤其是2016年低功耗蓝牙（BLE）技术的出现，再次将蓝牙技术推向了新的发展阶段。
BLE 使用与传统蓝牙不同的协议，基本上是围绕由 3V 纽扣电池供电的物联网设备和传感器而设计的。
2017年发布的BT4.2是经典蓝牙的最后一个版本。
从那时起，所有蓝牙规范增强功能都是针对 BLE 进行设计和优化的。
根据ABI Research和蓝牙特别兴趣小组（SIG）的数据，BLE技术在2020年蓬勃发展，每年设备出货量将以9%的复合年增长率增长。
预计到2020年年出货量将超过50亿台。
每年出货量将远远超过70亿台。
值得注意的是，平台设备（通常称为“控制台”设备，如个人电脑、平板电脑和手机）的出货量在过去十年中基本持平。
为了兼容现有的蓝牙外设，这些平台设备几乎都同时支持传统的蓝牙BR/EDR和较新的BLE协议。
BLE 增长的主要驱动力是对外围设备（主要是“纯 BLE”设备）的需求，主要由其低功耗特性和不断增加的功能集推动。
BLE设备大多采用电池供电，电池寿命可能长达10年。
年内蓝牙平台及周边设备出货量 BLE增长新引擎 BLE设备的蓬勃发展受益于不断发展的蓝牙标准。
蓝牙社区的各个工作组一直致力于定义和开发新的 BLE 功能。
他们每 1.5 到 2 年更新一次蓝牙标准，每次都会带来 3 到 4 个新功能。
下图展示了从2018年的BT5.0到未来3-4年计划增强的各种蓝牙标准，其中一些标准被业界认为非常重要。
例如，预计将于2020年发布的信道探测或高精度距离测量（HADM）标准可以为定位系统提供更高的精度/定位；更高的数据吞吐量，高达8Mbps；更高频段（5 -6GHz）运行，这将缓解当前 2.4GHz 频段的无线拥塞并改善延迟。
这些新功能将使 BLE 在许多新兴领域发挥其潜力。
从2017年的BT5.0到计划在未来3-4年内增强的各种蓝牙标准，汽车是推动BLE增长的主要新兴市场。
此前，蓝牙已经广泛应用于汽车领域，包括免提通话、手机联系人同步、音乐传输、GPS导航、诊断、云连接、钥匙扣等。
然而，BLE在汽车领域的潜力并没有就此结束。
随着汽车的电动化、智能化、网联化，使用的电子设备数量急剧增加，车内外无线通信的需求也随之增加。
车载通信应用非常适合使用BLE，因为无线信号需要短距离传输，BLE的传输距离约为10米到米。
例如，以前基于 CAN 的传感器或电磁阀/执行器所需的电缆和连接器现在可以使用专用的 BLE 无线链来实现，这不仅减轻了重量和成本，而且还消除了传统连接器的可靠性问题。
车辆中两种更流行的监控系统——轮胎压力监控系统 (TPMS) 和电源管理系统 (BMS)——也正在迁移到 BLE。
过去，TPMS使用低频专有无线协议，但现在随着TPMS系统变得更加复杂，它们不仅可以测量轮胎压力，还可以监测温度、振动甚至胎面磨损，以更好地指示何时需要维护或更换，以防止轮胎故障。
2016年，蓝牙5.4规范中发布了周期性广播响应（PAwR）增强功能，有助于提高TPMS系统的可靠性并延长电池寿命。
BMS 是一种相对较新的 BLE 用例，但其重要性正在日益增长。
电动汽车电池组中有多个单独的电池单元，这些单元组合成整个电动汽车电池组中的数十个模块。
为了有效管理电池单元，每个模块必须单独监控并配备自己的充电控制器，以确保电池单元的正确操作、最大容量、寿命和电池保护/安全。
需要进行的监测工作包括：1）需要监测电流和电压，以确保电池单元工作在安全工作区（SOA）内； 2）需要测量温度和电流充电速率以确定电池单元的健康状态（SOH）。
3）由于电池芯的充放电速率不同，需要监控电池芯的充电状态（SOC），以确保充电电流流向最需要充电的电池芯，同时避免充满电的电池过度充电细胞。
这称为“电池平衡”。
继续使用传统电线来连接所有这些单独的充电控制器/传感器将变得非常麻烦。
为了简化布线挑战，BMS 供应商现在正在设计基于 BLE 的控制器来处理无线通信。
2017年的蓝牙5.2规范中，加入了LE音频，车内信息娱乐系统的音频质量和电池寿命也得到了大幅提升。
蓝牙特别兴趣小组 (Bluetooth SIG) 将此称为“Auracast 项目”。
Auracast 本质上是一个 BLE 广播电台，可以通过车内的多个耳机或耳塞接收，从而提高共享音频体验的便利性和灵活性。
车钥匙也逐渐被移动设备取代。
由于智能手机内置了BLE，我们可以通过特定的应用程序通过BLE无线连接来控制车内的各个系统。
汽车连接联盟（CCC）和亚洲其他标准组织发布了包括BLE在内的多个无线数字密钥协议。
BLE 可以单独使用，也可以与近场通信 (NFC) 或超宽带 (UWB) 无线协议结合使用。
预计将于年中发布的信道检测功能是用于高精度距离测量（HADM）的新BLE标准，该功能将比仅仅测量无线电信号强度更准确，并且还将增强与访问相关的安全性数字钥匙。
此外，包括耳罩式、贴耳式和入耳式设备在内的耳机市场也极大受益于BLE音频低功耗技术。
前面提到的“Auracast 项目”预计将引发可听设备的重大变革。
目前，双模蓝牙技术普遍应用于无线扬声器和耳罩式设备中。
然而，由于助听器、耳塞等入耳式设备的电池寿命限制，预计纯BLE音频解决方案将首先抢占这些小型设备的市场，然后逐步扩展到大型设备（例如耳机）的市场。
- 入耳式耳机。
电子货架标签 (ESL) 也将成为 BLE* 潜力的增长点。
与传统的手动更换纸质标签相比，ESL更加快捷、方便。
2016 年，蓝牙 5.4 标准添加了四项新的增强功能。
最有趣的是带响应的定期广播 (PAwR) 和较小程度上的加密广告数据 (EAD)。
这些特性非常适合电子货架标签（ESL）。
实现与数千个终端节点的双向节能通信。
BLE 不仅作为独立的无线协议蓬勃发展，而且越来越多地与其他无线协议结合使用。
面对WiFi、Zigbee、LoRa、Thread、UWB等不断涌现的新技术，蓝牙并没有被边缘化，反而日益显现出价值。
例如，Zigbee Direct 利用 BLE 来简化基于 Zigbee 的网状网络节点的设置；而 Thread 定义了在 Thread 网状网络中配置 BLE 的方法； WiFi 和 BLE 双协议解决方案也变得越来越流行，它们通过单独的无线系统在 SoC 上协调使用。
超宽带 (UWB) 作为一种用于精确测距的补充无线技术而出现，并与 BLE 相结合...BLE IP 许可，购买趋势呈上升趋势 BLE 已变得无处不在，无论是作为主要无线接口还是为设备提供可无线访问的功能对于设置、配置和维护，BLE 已迅速成为 SoC 上的另一个标准接口。
近年来，越来越多的芯片制造商选择购买经过验证的BLE IP解决方案，而不是花费昂贵的内部资源自行设计。
就像很多制造商会采购CPU核心、互连系统、内存控制器、安全组件和分配接口IP模块一样。
为什么BLE领域会出现类似的IP授权和采购趋势？主要原因有几个： 1、蓝牙标准不断更新，内部设计团队维护和更新所有新功能的成本越来越高且难以实现。
2. 受摩尔定律影响，将射频/模拟设计移植到更小的晶体管上以维持芯片 PPA 的成本非常昂贵。
许多成熟的 BLE 供应商的内部解决方案未能跟上这些拓扑变化，并且仍然体积庞大且耗电。
。
3、对于资金有限的初创公司来说，建立一支有能力的BLE设计团队需要三年甚至更长的时间。
4.也有一些芯片制造商可能在非无线解决方案方面拥有多年经验，但由于BLE的普遍存在，他们是第一次将其添加到SoC中，缺乏内部RF知识。
简而言之，BLE 的普及性和复杂性使得购买高质量 BLE IP 解决方案比设计自己的解决方案更具吸引力。
经过硅验证的射频物理层和控制器IP可以支持无线连接的低功耗和安全性。
要求。
使用符合标准的 IP 可以降低集成风险，并有助于加快无线设计 SoC 的上市时间。
Synopsys是EDA和IP领域的领先供应商，依靠对BLE市场机会的敏锐洞察，提供支持多种规范的无线IP解决方案。
其RF PHY和链路层控制器已通过蓝牙认证，有效优化PPA。
Synopsys的无线IP不仅支持最新的蓝牙BT5.4规范，还积极关注所有即将推出的蓝牙规范，以确保在规范发布后能够尽快推出市场所需的解决方案。
从市场应用角度来看，Synopsys 积极支持所有 BLE 汽车应用，包括为汽车级 (AG) RFPHY 提供适当的 AEC-Q、HTOL、Misson 配置文件以及 DRC/温度和老化要求。
该 IP 还符合 Zigbee、Thread 和 Matter 规范，可以轻松地将 BLE 与其他无线协议相结合。
Synopsys 适用于 BLE、Thread 和 Zigbee IP 解决方案。
结论新需求、新应用的不断出现，给蓝牙技术的发展带来了新的机遇。
蓝牙技术正在从传统的音频传输扩展到物联网、汽车、医疗等领域。
并且随着BLE IP的不断成熟，将进一步推动BLE技术的创新和发展。
蓝牙技术作为一种成熟可靠的无线技术，具有广阔的应用前景。
参考：【1】低功耗蓝牙无处不在，现在 BLE 正在与其他无线协议合作，synopsys 【2】采购蓝牙知识产权的三大拐点，synopsys 【3】V2X 汽车应用的蓝牙用例，synopsys 【本文由投资界合作伙伴微信公众号授权：半导体行业观察者。
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