一文看懂BLE芯片发展进程

　　截止到2019年底，全球已经有45.4亿人接入了互联网，占据全球总人口的近60% 。互联网信息技术的发展使得越来越多的人通过智能终端联网交流。用户对网络传输要求不断提高，信息传输的内容从最初的图文信息，发展到视频传输；传输场景从人与人、人与物拓展到物与物的物联网数据传输形式。

　　随着数据传输在可穿戴设备、位置服务、智能家居、工业物联网等场景的要求不断提高。无线连接设备在保证设备长久运行，稳定传输数据的同时，尽可能降低功耗成为市场急切的需求。无论是在传统消费电子领域还是工业商业领域，蓝牙都扮演着非常重要的无线传输角色，经典蓝牙作为当时最主要的音频短距离无线通信方式。但是经典蓝牙耳机音箱等设备高功耗这一缺点，使得蓝牙技术在应用时有很大的局限性。

　　2010年，低功耗蓝牙技术BLE 4.0的出现解决了无线连接设备功耗高的难题，低功耗技术使得蓝牙市场疯长式发展，各蓝牙芯片厂商相互角力推出各自的低功耗蓝牙芯片，使得蓝牙芯片市场出现“百家争鸣“的局面。

　　下面主要介绍三个芯片大厂：德州仪器（TI）、北欧半导体Nordic、以及Dialog的BLE芯片发展历程。

　　就在低功耗蓝牙技术BLE 4.0出现后不久，TI公司首款支持蓝牙4.0的明星产品CC2540、CC2541快速推出，凭借着强大的技术支持、易开发、研发门槛低的优势迅速抢占低功耗蓝牙市场，占有极高的市场份额。CC2540，CC2541采用8051内核，256KB的Flash，内核算力能实现数据透传、PWM灯控等功能。

　　Dialog公司主打超低功耗，超小尺寸芯片，在2013年，推出DA14580芯片，迅速推动了健康管理—手环应用的落地，并抢占了手环市场的大量份额。

　　DA14580采用16 MHz 32 bit的ARM Cortex-M0内核，拥有84KB ROM,50KB RAM，运用在手环里可以支持记步计时等常用功能。内部采用的OTP ROM，拥有一次性可编程能力，适合既要求一定灵活性，又要求低成本的应用场合，尤其是功能不断翻新、需要迅速量产的电子产品—手环。

　　DA14580在推出时创造了三个全球第一：全球最低功耗，全球最小封装，第一个集成巴伦电路的BLE SoC。这些特点使得DA14580在手环市场推广时如鱼得水。足够的算力，最小的封装，可以轻松放置在手环中，使得蓝牙技术在最受空间限制的手环中使用，低功耗蓝牙技术使得手环拥有不错的续航能力。同样的DC-DC供电情况下，所需的外围电路更少，成本也随之降低。DA14580迅速占据了手环市场的半壁江山。

　　Nordic公司2012年推出的nRF51822支持BLE 4.0，采用ARM Cortex M0内核，集成256KB的Flash，16KB的RAM。Nordic公司这款nRF51822在手环市场也表现不错。当时国内采用nRF51822开发手环，最具代表的是百度手环—咕咚手环，是百度首款开发的便携式可穿戴设备。代码、硬件原理图完全开源，吸引大量开发者进行开发调试。针对低成本的市场，Nordic后续还推出了nRF51822的版nRF51802，成本更低。

　　在这个被称为“BLE 4.0元年”的时代，TI率先发布支持BLE 4.0的CC2540、CC2541抢占大部分BLE市场，Dialog凭借超低功耗迅速抢占手环市场。Nordic公司BLE芯片表现平平。

　　2014年，蓝牙4.2发布，不但传输速度提升2.5倍，隐私性更高，还可以通过IPv6连接网络。2015年，TI公司推出支持BLE 4.2的CC2640芯片，第一次引入了SimpleLink微控制器平台，在单一软件开发环境中提供种类多样的有线和无线 Arm MCU产品系列，为物联网和汽车应用提供灵活的硬件、软件和工具选项，为开发人员设定了新标准。CC2640芯片采用ARM Cortex M3内核+M0内核，其中M0内核是用作传感控制器Sensor Controller芯片，Sensor Controller预处理采集的数据，超过预设阈值的数据才会唤醒主CPU进行处理，尽可能降低主CPU的功耗，从而降低CC2640整体的功耗。但是，128KB的Flash太小，无法开发较为复杂的应用，CC2640基本与手环市场无缘。

　　此时的蓝牙芯片市场，还未有厂商将ARM Cortex M4F内核，大容量Flash，RAM的芯片开发出来。就在2016年2月的一天，Nordic公司重磅推出nRF52832芯片。

　　nRF52832采用的是带浮点运算的ARM Cortex M4F内核， 512KB Flash，64KB RAM，内核性能和内存容量指数级增加。nRF52832还是全球第一款支持部分蓝牙5.0功能的BLE芯片，蓝牙5.0的通信速率，通信范围和蓝牙4.2相比大大提升。nRF52832的推出彻底打乱了蓝牙市场的格局，Nordic凭借着nRF52832确立了蓝牙市场的霸主地位。

　　TI公司短时间无法开发出与nRF52832相提并论的芯片，在修复CC2640的基础上，于2016年底快速发布了CC2640R2F，支持部分蓝牙5.0功能，对Nordic公司nRF52832芯片的推出做出市场回应。CC2640R2F成本较CC2640相差不大，但仅凭CC2640R2F与nRF52832抗衡明显有些力不从心。

　　Nordic公司推出完整支持蓝牙5.0功能的旗舰产品nRF52840，采用1M Flash，256KB RAM，性能参数进一步提升，可以满足更加复杂的应用场景和算力需求，继续巩固在蓝牙芯片市场的地位。

　　Dialog公司主打超低功耗的策略不变，针对手环市场，相继推出了DA14681等芯片。智能手环市场发展十分迅速，仅2018年小米手环3出货量就已经突破1000万只。未来智能手环类业务需求会进一步扩大。针对不同行业的特殊应用，例如：智能养老、智能医疗等场景需求暴增，未来对支持更加复杂功能的芯片需求越来越大。

　　各大蓝牙芯片厂商在提升芯片性能参数的同时，开始针对不同产品定位需求完善产品线，蓝牙市场的风向有了微妙的变化，在满足高端市场应用的同时，各厂商也开始抢占低端市场的份额。

　　1.高性能。2019年2月 Dialog公司推出最新高性能BLE SoC芯片DA1469x系列，利用三个计算核心来分别负责传感、数据处理和通信。可编程微型DSP负责独立的传感器通信和数据管理，Cortex-M33处理数据，Cortex-M0+负责无线标准，未来还可开发室内定位功能，帮助Dialog公司继续深耕手环高端市场。

　　2.低成本。另一方面Dialog公司推出低成本DA14531芯片，进一步抢占低端手环市场份额。

　　2.低成本。低成本芯片方面，Nordic公司推出nRF52805，内核采用ARM Cortex-M4, 拥有48 kB RAM, 192 kB ROM。在满足基本算力的同时，降低芯片成本，迅速吸引低成本用户的眼光。例如在无线这样的组合，性能强劲，满足无线鼠标的基本功能的同时，极具性价比的优势使得这一类特定需求的市场拥有了更多选择。Nordic继续完善产品线，高端低端齐头并进。

　　1.高性能。TI公司推出CC1352,CC2652多协议芯片，供智能家庭使用。

　　2.低成本。低成本芯片方面，TI推出CC2640L，为追求性价比的用户提供更多选择。

　　蓝牙市场从当时BLE芯片无人问津，到现在芯片产品细分到每一种功能应用需求，BLE芯片市场百家争鸣，各分高低。至此蓝牙市场份额占比最多的分别是Nordic，Dialog和TI。除了TI、Nordic、Dialog公司，ST和SI由于进入BLE市场太晚，市场份额占比不大。

　　在芯片更新换代的浪潮中，并不止是国外大厂在发展，国内的芯片厂商也在蓬勃发展，自2014年千亿级的政府芯片产业扶持基金成立以来，各地推出针对芯片的优惠政策，芯片企业数量应声上涨。到2016年，芯片设计企业数量相较2014年翻番，达1300多家。虽然国产芯片和国外芯片差距仍然很大，过去十多年的发展中留存下的人才短缺、利润率低、产业多环节缺口明显等问题仍然存在。但是国产芯片正在迎头赶上，在一些特定应用的场景中，国产芯片已经能够完全满足应用需求，替代国外的芯片。

　　ASR公司推出的国产芯片在性能、稳定性、成熟度方面经过了市场的考验，国产芯片也在迎头追赶国外芯片，得到市场的肯定。芯片市场不再是“国外的月亮圆”，未来在蓝牙芯片选择方面，可以多多关注国产蓝牙芯片。