By the end of 2019, 4.54 billion people worldwide have access to the Internet, accounting for nearly 60% of the global population. As the development of Internet information technology, more and more people communicate through smart terminals. The user's requirements for network transmission continue to increase. The content of information transmission has evolved from the original image and text information to video transmission, and the transmission scenario has expanded from people to people, people to things, and to the Internet of Things.

With the increasing requirements of data transmission in wearable devices, location services, smart home, industrial Internet of things and other scenarios, as for the wireless connection devices, when ensuring their long-term operation and stable data transmission, reducing power consumption as much as possible has become an urgent demand in the market.No matter in the field of traditional consumer electronics or industrial business, Bluetooth đóng một vai trò rất quan trọng trong truyền dẫn không dây. Bluetooth cổ điển là phương thức liên lạc không dây tầm ngắn âm thanh chính vào thời điểm đó. Tuy nhiên, do mức tiêu thụ năng lượng cao của tai nghe Bluetooth cổ điển, loa và các thiết bị khác, việc ứng dụng công nghệ Bluetooth có những hạn chế lớn.

Năm 2010, sự xuất hiện của BLE4.0, công nghệ Bluetooth tiêu thụ ít năng lượng, đã giải quyết vấn đề tiêu thụ nhiều năng lượng của các thiết bị kết nối không dây. Công nghệ năng lượng thấp đã khiến thị trường Bluetooth phát triển điên cuồng và nhiều nhà sản xuất chip Bluetooth cạnh tranh với nhau để tung ra chip Bluetooth năng lượng thấp của riêng họ, khiến thị trường chip Bluetooth trở nên thịnh vượng.

Phần sau chủ yếu giới thiệu lịch sử phát triển của ba nhà sản xuất chip BLE: Texas Instruments (TI), Nordic Semiconductor và Dialog.

Năm đầu tiên của BLE 4.0 TI tấn công phủ đầu

Ngay sau khi công nghệ Bluetooth Low Energy 4.0 xuất hiện , các sản phẩm ngôi sao đầu tiên của TI hỗ trợ Bluetooth 4.0, CC2540 và CC2541, đã nhanh chóng được tung ra thị trường. Với lợi thế hỗ trợ kỹ thuật mạnh mẽ, phát triển dễ dàng và ngưỡng R&D thấp, họ đã nhanh chóng chiếm lĩnh thị trường Bluetooth Low Energy và chiếm thị phần rất cao. CC2540, CC2541 sử dụng lõi 8051, Flash 256 KB, sức mạnh tính toán lõi có thể thực hiện truyền dữ liệu trong suốt, điều khiển ánh sáng PWM và các chức năng khác.

Công ty Dialog tập trung vào tiêu thụ điện năng cực thấp và chip kích thước siêu nhỏ. Vào năm 2013, nó đã ra mắt chip DA14580, chip này đã nhanh chóng thúc đẩy việc triển khai các ứng dụng quản lý sức khỏe---vòng đeo tay và chiếm thị phần lớn trên thị trường vòng đeo tay.

DA14580 sử dụng lõi ARM Cortex-M0 32 bit 16 MHz, với ROM 84 KB và RAM 50 KB. Nó có thể hỗ trợ các chức năng phổ biến như ghi lại bước và thời gian được sử dụng trong vòng đeo tay. ROM OTP bên trong, có khả năng lập trình một lần và phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi tính linh hoạt nhất định và chi phí thấp, đặc biệt là vòng đeo tay sản phẩm điện tử, được đổi mới liên tục và cần sản xuất hàng loạt nhanh chóng.

Khi DA14580 được ra mắt, nó đã tạo ra ba sản phẩm đầu tiên trên thế giới: mức tiêu thụ điện năng thấp nhất thế giới, gói nhỏ nhất thế giới và BLE SOC đầu tiên được tích hợp với mạch Balun. Những đặc điểm này làm cho DA14580 dễ dàng quảng bá trên thị trường vòng đeo tay. Với đủ sức mạnh tính toán và gói nhỏ nhất, nó có thể dễ dàng được đặt trong vòng đeo tay, để công nghệ Bluetooth có thể được sử dụng trong vòng đeo tay hạn chế nhất về không gian. Công nghệ Bluetooth Low Energy giúp vòng đeo tay có thời lượng pin tốt. Trong cùng một nguồn điện DC-DC, cần ít mạch ngoại vi hơn và chi phí giảm tương ứng. DA14580 nhanh chóng chiếm lĩnh một nửa thị trường vòng đeo tay.

nRF51822 do Nordic ra mắt năm 2012 hỗ trợ BLE 4.0, dùng nhân ARM Cortex M0, tích hợp 256 KB Flash và 16 KB RAM. NRF51822 của Nordic cũng hoạt động tốt trên thị trường vòng đeo tay. Vào thời điểm đó, nRF51822 đã được sử dụng để phát triển vòng đeo tay ở Trung Quốc, trong đó tiêu biểu nhất là Baidu Bracelet - vòng đeo tay Codoon, thiết bị đeo di động đầu tiên do Baidu phát triển. Mã và sơ đồ phần cứng hoàn toàn là nguồn mở, thu hút một số lượng lớn các nhà phát triển để phát triển và gỡ lỗi. Đối với thị trường chi phí thấp, Nordic sau đó đã tung ra nRF51802 nhạy cảm với chi phí so với nRF51822.

Trong kỷ nguyên được gọi là "Năm đầu tiên của BLE4.0", TI đã dẫn đầu trong việc phát hành CC2540 và CC2541 để chiếm lĩnh phần lớn thị trường BLE và Dialog nhanh chóng chiếm lĩnh thị trường vòng đeo tay với mức tiêu thụ điện năng cực thấp. Hiệu suất chip BLE của Nordic rất tầm thường.

Năm đầu tiên của BLE 4.2 Bắc Âu trở thành át chủ bài

Vào năm 2014, Bluetooth 4.2 đã được phát hành, không chỉ cải thiện tốc độ truyền lên 2,5 lần mà còn có quyền riêng tư cao hơn và có thể kết nối với mạng thông qua IPv6. Năm 2015, TI ra mắt CC2640chip hỗ trợ BLE4.2 và lần đầu tiên giới thiệu nền tảng vi điều khiển SimpleLink, cung cấp nhiều dòng sản phẩm ARM® MCU có dây và không dây trong một môi trường phát triển phần mềm duy nhất, cung cấp các tùy chọn phần cứng, phần mềm và công cụ linh hoạt cho các ứng dụng IoT và ô tô, đồng thời thiết lập các tiêu chuẩn mới cho các nhà phát triển. Chip CC2640 sử dụng lõi ARM Cortex M3 + lõi M0. Lõi M0 được sử dụng làm chip điều khiển cảm biến. Bộ điều khiển cảm biến xử lý trước dữ liệu đã thu thập và dữ liệu vượt quá giá trị ngưỡng đặt trước sẽ làm CPU chính yếu đi để xử lý, nhằm giảm mức tiêu thụ điện năng của CPU chính nhiều nhất có thể, từ đó giảm mức tiêu thụ điện năng tổng thể của CC2640. Tuy nhiên, Flash 128 KB quá nhỏ để phát triển các ứng dụng phức tạp hơn, CC2640 về cơ bản đã bỏ lỡ thị trường vòng đeo tay.

nRF52832 sử dụng lõi ARM Cortex M4F với số học dấu chấm động, 512 KB Flash, 64 KB RAM, đồng thời hiệu suất lõi và dung lượng bộ nhớ tăng theo cấp số nhân. nRF52832 cũng là chip BLE đầu tiên trên thế giới hỗ trợ các bộ phận của chức năng Bluetooth 5.0. Tốc độ và phạm vi giao tiếp của Bluetooth 5.0 được cải thiện rất nhiều so với Bluetooth 4.2. Sự ra đời của nRF52832 đã phá vỡ hoàn toàn mô hình của thị trường Bluetooth. Nordic đã thiết lập vị trí thống lĩnh thị trường Bluetooth với nRF52832.

TI đã không thể phát triển một con chip tương đương với nRF52832 trong một thời gian ngắn. Trên cơ sở CC2640, CC2640R2F đã nhanh chóng được phát hành vào cuối năm 2016, hỗ trợ các bộ phận của chức năng Bluetooth 5.0 và đáp ứng sự ra mắt của chip nRF52832 của Nordic. Giá thành của CC2640R2F không khác nhiều so với CC2640, nhưng rõ ràng CC2640R2F không thể cạnh tranh với nRF52832.

Trong năm đầu tiên của BLE4.2, Nordic đã phản công bằng nRF52832 và thiết lập vị trí thống trị của mình. Và nhanh chóng, TI tung ra CC2640R2F để đáp trả chip nRF52832 của Bắc Âu nhằm chiếm lĩnh thị trường, trong khi Dialog tiếp tục nỗ lực trên thị trường vòng đeo tay.

Cạnh tranh của BLE SoC trở nên khốc liệt hơn

Kể từ đó, sự cạnh tranh của các nhà sản xuất chip lớn trong BLE SoC đã trở nên gay gắt. Năm 2018, TI ra mắt CC2642, nâng cấp lõi lên ARM Cortex M4F, hỗ trợ Bluetooth 5.0 hoàn chỉnh với flash 352 KB và ROM 256 KB, đồng thời nâng cấp thông số hiệu suất của chip BLE. TI tiếp tục cải tiến và hoàn thiện nền tảng SimpleLink.

Nordic giới thiệu sản phẩm chủ lực nRF52840 hỗ trợ đầy đủ chức năng Bluetooth 5.0. Nó sử dụng 1 MB flash và 256 KB RAM, đồng thời các thông số hiệu suất của nó được cải thiện hơn nữa, có thể đáp ứng các tình huống ứng dụng phức tạp hơn và các yêu cầu về sức mạnh tính toán, đồng thời tiếp tục củng cố vị trí của nó trên thị trường chip Bluetooth.

Trong khi cải thiện các thông số hiệu suất của chip, các nhà sản xuất chip Bluetooth lớn bắt đầu cải tiến và hoàn thiện dòng sản phẩm cho các nhu cầu định vị sản phẩm khác nhau. Xu hướng của thị trường Bluetooth đã thay đổi một cách tinh tế. Trong khi đáp ứng các ứng dụng thị trường cao cấp, các nhà sản xuất cũng bắt đầu chiếm thị phần của thị trường cấp thấp.

hộp thoại

Giá thấp. Mặt khác, Dialog đã tung ra chip DA14531 giá rẻ, tiếp tục chiếm lĩnh thị phần vòng đeo tay cấp thấp.

Hiệu suất cao. Vào ngày 14 tháng 11 năm 2019, Nordic đã công bố ra mắt thành viên đầu tiên của dòng chip nRF53 thế hệ tiếp theo - SoC đa giao thức cao cấp nRF5340 , được thiết kế với bộ xử lý lõi kép ARM Cortex-M33, với 1 MB Flash, 512 KB RAM, để đáp ứng nhu cầu của các kịch bản ứng dụng chức năng phức tạp.

Hiệu suất cao. TI ra mắt chip đa giao thức CC1352, CC2652 cho nhà thông minh

Giá thấp. Về dòng chip giá rẻ, TI ra mắt CC2640L nhằm mang đến nhiều lựa chọn hơn cho người dùng theo đuổi mục tiêu tiết kiệm chi phí.

Từ khi chip BLE chưa phổ biến trên thị trường cho đến nay khi các sản phẩm chip được chia nhỏ theo từng nhu cầu ứng dụng chức năng, thị trường chip BLE có một số nhà sản xuất và mỗi nhà sản xuất đều có những đặc điểm riêng. Cho đến nay, thị phần Bluetooth là Nordic, Dialog và TI. Ngoại trừ ba công ty này, ST và Silicon Labs có thị phần nhỏ do tham gia thị trường BLE muộn.

Chip của Trung Quốc đang nở rộ