物联网无线技术LoRa、Wi-Fi、ZigBee、NB-IoT、蓝牙5.0技术盘点

LoRa

LoRa(长 距离)是由Semtech公司开发的一种技术，典型工作频率在美国是915MHz，在欧洲是868MHz，在亚洲是433MHz。LoRa的物理层 (PHY)使用了一种独特形式的带前向纠错(FEC)的调频啁啾扩频技术。这种扩频调制允许多个无线电设备使用相同的频段，只要每台设备采用不同的啁啾和 数据速率就可以了。其典型范围是2km至5km，最长距离可达15km，具体取决于所处的位置和天线特性。

LoRa芯片在整个产业链中处于基础核心地位，重要性不言而喻。值得注意的是，目前美国Semtech公司是LoRa芯片的核心供应商，掌握着LoRa底层技术的核心专利。而Semtech的客户主要有两种，一是获得Semtech LoRa芯片IP授权的半导体公司；二是直接采用Semtech芯片做SIP级芯片的厂商，包括微芯 科技 （Microchip）等。

Wi-Fi

Wi-Fi被广泛用于许多物联网应用案例，最常见的是作为从网关到连接互联网的路由器的链路。然而，它也被用于要求高速和中距离的主要无线链路。

大多数Wi-Fi版本工作在24GHz免许可频段，传输距离长达100米，具体取决于应用环境。流行的80211n速度可达300Mb/s，而更新的、工作在5GHz ISM频段的80211ac，速度甚至可以超过13Gb/s。

一 种被称为HaLow的适合物联网应用的新版Wi-Fi即将推出。这个版本的代号是80211ah，在美国使用902MHz至928MHz的免许可频段， 其它国家使用1GHz以下的类似频段。虽然大多数Wi-Fi设备在理想条件下最大只能达到100米的覆盖范围，但HaLow在使用合适天线的情况下可以远达1km。

80211ah 的调制技术是OFDM，它在1MHz信道中使用24个子载波，在更大带宽的信道中使用52个子载波。它可以是BPSK、QPSK或QAM，因此可以提供宽 范围的数据速率。在大多数情况下100kb/s到数Mb/s的速率足够用了——真正的目标是低功耗。Wi-Fi联盟透露，它将在2018年前完成 80211ah的测试和认证计划。

针对物联网应用的另外一种新的Wi-Fi标准是80211af。它旨在使用从54MHz到698MHz范围内的电视空白频段或未使用的电视频道。这些频道 很适合长距离和非视距传输。调制技术是采用BPSK、QPSK或QAM的OFDM。每个6MHz信道的最大数据速率大约为24Mb/s，不过在更低的 VHF电视频段有望实现更长的距离。
ZigBee

ZigBee，也称紫蜂，是一种低速短距离传输的无线网上协议，底层是采用IEEE 802154标准规范的媒体访问层与物理层。主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。ZigBee是物联网的理想选择之一。

虽然ZigBee一般工作在24GHz ISM频段，但它也可以在902MHz到928MHz和868MHz频段中使用。在24GHz频段中数据速率是250kb/s。它可以用在点到点、星形和网格配置中，支持多达254个节点。与其它技术一样，安全性是通过AES-128加密来保证的。ZigBee的一个主要优势是有预先开发好的软件应用配 置文件供具体应用(包括物联网)使用。最终产品必须得到许可。

ZigBee技术所采用的自组织网是怎么回事？举一个简单的例子就可以说明这个问题，当一队伞兵空降后，每人持有一个ZigBee网络模块终端，降落到地面后，只要他们彼此间在网络模块的通信范围内，通过彼此自动寻找，很快就可以形成一个互联互通的ZigBee网络。而且，由于人员的移动，彼此间的联络还会发生变化。因而，模块还可以通过重新寻找通信对象，确定彼此间的联络，对原有网络进行刷新。这就是自组织网。

NB-IoT

窄带物联网（Narrow Band Internet of Things, NB-IoT）成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。

NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至少10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

蓝牙50

蓝牙是一种无线传输技术，理论上能够在最远 100 米左右的设备之间进行短距离连线，但实际使用时大约只有 10 米。其最大特色在于能让轻易携带的移动通讯设备和电脑，在不借助电缆的情况下联网，并传输资料和讯息，目前普遍被应用在智能手机和智慧穿戴设备的连结以及智慧家庭、车用物联网等领域中。新到来的蓝牙 50 不仅可以向下相容旧版本产品，且能带来更高速、更远传输距离的优势。

智东西（公众号：zhidxcom）

作者 | 云鹏

编辑 | 心缘

智东西12月27日消息，今天下午，展锐通过一场发布会正式宣布，展锐第二代5G芯片平台唐古拉T770、唐古拉T760已经实现客户产品量产。

展锐CEO楚庆在开场说道，第二代5G芯片平台实现客户产品量产，体现了展锐在半导体技术和通信技术上的升级，展锐目前已经跻身全球先进技术第一梯队。

展锐CEO楚庆

作为全球首个成功回片的6nm芯片平台，该平台相比第一代，性能最高提升100%以上，集成度提升超100%。同时，第二代5G平台支持5G R16、5G切片等前沿通信技术。

展锐6nm 5G平台实现客户量产，标志着展锐已具备先进制程芯片的研发与商用能力，这表明展锐在研发流程规范、设计能力、产品质量等维度能力均有提升。

楚庆提到，6nm是展锐在先进制程上的开端，展锐已具备足够的技术积累，为下一代产品切入5nm等更先进的半导体技术打下良好基础。

展锐第二代5G平台支持5G R16、5G网络切片等前沿技术，他们率先布局5G R16技术，相关专利申请数量近200项，并已与合作伙伴完成全球首个基于3GPP R16标准的端到端业务验证、IMT-2020（5G）推进组uRLLC关键技术测试等。

展锐5G网络切片方案已完成与国内三大运营商、以及IMT-2020(5G)推进组的技术验证，实现to B和to C两个应用方向的技术验证，证明了展锐5G网络切片方案的优势和5G芯片的互 *** 作性。

展锐第二代5G芯片平台拥有完整5G主平台套片+可选配的5G射频前端套片等十多颗芯片，每颗芯片均已达到量产标准。

其中5G主平台套片包含主芯片、Transceiver、电源管理芯片以及connectivity芯片等7颗芯片；5G射频前端套片包含PA等多颗芯片。

在量产成熟度方面，相比芯片本身的量产，芯片平台实现客户产品量产，具有更高的要求。

客户产品量产意味着芯片平台的产品成熟度和质量都已达到了能够直接面向消费者等最终用户的状态。只有实现客户产品量产，才真正代表芯片平台完全达到了设计目标。

在量产质量方面，展锐第二代5G芯片平台已达到500ppm的行业最高标准。

目前，展锐第二代5G平台已应用在5G智能手机等消费电子领域，其性能、续航、影像、AI等能力的提升，将带给用户带来更好的5G体验和更丰富的智能生活乐趣。

展锐消费电子事业部总经理周晨说：“随着新一代5G芯片平台客户产品量产，展锐5G产品将进入发展快车道。消费电子领域的唐古拉6、7、8、9等多个系列将会齐头并进，接下来每年都会至少有一颗新产品面世。”

同时得益于软件架构升级，展锐在这一系列的产品上都能实现软件方案归一，这将极大的帮助客户缩短产品开发周期，降低软件投入成本。”

在垂直行业领域，展锐第二代5G平台将在工业物联网、移动互联、固定无线接入、车联网、联网PC等场景，赋能工业体系和 社会 各行业的智能化升级。

展锐工业电子事业部总经理黄宇宁说，展锐第二代5G芯片平台，在提供全场景的连接能力之外，还提供较强的智能计算能力。基于该平台非常适合打造一个集连接和计算于一体的AIoT平台。

在叠加多样的 *** 作系统和服务组件等一系列软件栈之后，它可以承载多种行业智慧化应用，也可以作为无人机、智能机器人等新形态智能终端的核心组成部件。

随着第二代5G平台在客户侧的量产，展锐在消费电子、垂直行业等领域都在加速布局5G芯片产品，目前已经跻身全球前五大5G芯片厂商。

正如楚庆自己所说，展锐当下取得的成绩虽然有一定的客观因素存在，但重点还是研发、管理等各方面能力的整体提升所致。后续展锐的重点将是在维持现有市场份额的基础上实现进一步突破。

毫无疑问，随着国内5G市场进一步扩展、智能 汽车 等新兴品类加速发展，整体芯片需求还会进一步提升，展锐能否赢得更多5G芯片市场，我们拭目以待。

2017年中国半导体封装测试技术与市场年会已经过去一个月了，但半导体这个需要厚积薄发的行业不需要蹭热点，一个月之后，年会上专家们的精彩发言依然余音绕梁。除了“封装测试”这个关键词，嘉宾们提的最多的一个关键词是“物联网”。因此，将年会上的嘉宾观点稍作整理，让我们再一起思考一下物联网时代的先进封装。
智能手机增速放缓

半导体下游市场的驱动力经历了几个阶段，首先是出货量为亿台量级的个人电脑，后来变成十亿台量级的手机终端和通讯产品，而从2010年开始，以智能手机为代表的智能移动终端掀起了移动互联网的高潮，成为最新的杀手级应用。回顾之前的二三十年，下游电子行业杀手级应用极大的拉动了半导体产业发展，不断激励半导体厂商扩充产能，提升性能，而随着半导体产量提升，半导体价格也很快下降，更便宜更高性能的半导体器件又反过来推动了电子产业加速发展，半导体行业和电子行业相互激励，形成了良好的正反馈。但在目前， 智能手机的渗透率已经很高，市场增长率开始减缓，下一个杀手级应用将会是什么？

物联网可能成为下一个杀手级应用

根据IHS的预测，物联网节点连接数在2025年将会达到700亿。

从数量上来看，物联网将十亿量级的手机终端产品远远抛在后面，很可能会成为下一波的杀手级应用。但物联网的问题是产品多样化，应用非常分散。我们面对的市场正从单一同质化大规模市场向小规模异质化市场发生变化。对于半导体这种依靠量的行业来说，芯片设计和流片前期投入巨大，没有量就不能产生规模效应，摊销到每块芯片的成本非常高。

除了应对小规模异质化的挑战， 物联网需要具备的关键要素还包括 ：多样的传感器（各类传感器和Sensor Hub），分布式计算能力（云端计算和边缘计算），灵活的连接能力（5G，WIFI，NB-IOT，Lora, Bluetooth, NFC，M2M…），存储能力(存储器和数据中心)和网络安全。这些关键要素会刺激CPU/AP/GPU，SSD/Memory,生物识别芯片，无线通讯器件，传感器，存储器件和功率器件的发展。

物联网多样化的下游产品对封装提出更多要求

物联网产品的多样性意味着芯片制造将从单纯追求制程工艺的先进性，向既追求制程先进性，也最求产品线的宽度发展。物联网时代的芯片可能的趋势是：小封装，高性能,低功耗,低成本,异质整合（Stacking，Double Side, EMI Shielding, Antenna…）。

汽车电子的封装需求： 汽车电子目前的热点在于ADAS系统和无人驾驶AI深度学习。全球汽车2016年产销量约为8000万台，其中中国市场产销量2800万台，为汽车电子提供了足够大的舞台。ADAS汽车系统发展前景广阔，出于安全考虑，美国NHTSA要求从2018年5月起生产的汽车需要强制安装倒车影像显示系统。此外，车道偏离警示系统（LDW），前方碰撞预警系统（FCW），自动紧急刹车系统（AEBS），车距控制系统（ACC），夜视系统（NV）市场也在快速成长。中国一二线城市交规越来越严格也使得人们对ADAS等汽车电子系统的需求提升。ADAS，无人驾驶，人工智能，深度学习对数据处理实时性要求高，所以要求芯片能实现超高的计算性能，另外对芯片和模块小型化设计和散热也有要求，未来的汽车电子芯片可能需要用25D技术进行异构性的集成，比如将CPU，GPU，FPGA，DRAM集成封装在一起。

个人移动终端的封装需求： 个人消费电子市场也将继续稳定增长，个人消费电子设备主要的诉求是小型化，省电，高集成度，低成本和模块化。比如个人移动终端要求能实现多种功能的模块化，将应用处理器模块，基带模块，射频模块，指纹识别模块，通讯模块，电源管理模块等集成在一起。这些产品对芯片封装形式的要求同样是小型化，省电，高集成度，模块化，芯片封装形式主要是“Stack Die on Passive”,“Antenna in SiP”,“Double Side SiP等。比如苹果的3D SiP集成封装技术，从过去的ePOP & BD PoP，发展到目前的是HBW-PoP和FO-PoP，下一代的移动终端封装形式可能是FO-PoP加上FO-MCM,这种封装形式能够提供更加超薄的设计。

5G 网络芯片的封装需求： 5G网络和基于物联网的NB-IOT网络建设意味着网络芯片市场将会有不错的表现。与网络密切祥光的大数据，云计算和数据中心，对存储器芯片和FPGA GPU/CPU的需求量非常大。通信网络芯片的特点是大规模，高性能和低功耗，此外，知识产权（IP）核复杂、良率等都是厂商面临的重要问题。这些需求和问题也促使网络芯片封装从Bumping & FC发展到25D，FO-MCM和3D。而TSV技术的成功商用，使芯片的堆叠封装技术取得了实质性进展，海力士和三星已成功研发出3D堆叠封装的高带宽内存（HBM），Micron和Intel等也正在联合推动堆叠封装混合存储立方体（HMC）的研发。在芯片设计领域，BROADCOM、GLOBAL FOUNDRIES等公司也成功引入了TSV技术，目前已能为通信网络芯片提供25D堆叠后端设计服务。

上游晶圆代工厂供应端对封装的影响

一方面，下游市场需求非常旺盛，另外一方面，大基金带领下的资本对晶圆代工制造业持续大力投资，使得上游的制造一直在扩充产能据SEMI估计,全球将于2017年到2020年间投产62座半导体晶圆厂，其中26座在中国大陆，占全球总数的42%。目前晶圆厂依然以40

nm以上的成熟制程为主，占整体晶圆代工产值的60%。未来，汽车电子，消费电子和网络通信行业对芯片集成度、功能和性能的要求越来越高，主流的晶圆厂中芯和联电都在发展28nm制程，其中台积电28nm制程量产已经进入第五年，甚至已经跨入10Xnm制程。

随着晶圆技术节点不断逼近原子级别，摩尔定律可能将会失效。如何延续摩尔定律？可能不能仅仅从晶圆制造来考虑，还应该从芯片制造全流程的整个产业链出发考虑问题，需要 对芯片设计，晶片制造到封装测试都进行系统级的优化。 因此， 晶圆制造，芯片封测和系统集成三者之间的界限将会越来越模糊。 首先是芯片封测和系统集成之间出现越来越多的子系统，各种各样的系统级封装SiP需要将不同工艺和功能的芯片，利用3D等方式全部封装在一起，既缩小体积，又提高系统整合能力。Panel板级封装也将大规模降低封装成本，提高劳动生产效率。其次，芯片制造和芯片封测之间出现了扇入和扇出型晶圆级封装，FO-WLP封装具有超薄，高I/O脚数的特性，是继打线，倒装之后的第三代封装技术之一，最终芯片产品具有体积小，成本低，散热佳，电性能优良，可靠性高等优势。

先进封装的发展现状

先进封装形式在国内应用的越来越多，传统的TO和DIP封装类型市场份额已经低于20%，

最近几年，业界的先进封装技术包括以晶圆级封装（WLCSP）和载板级封装（PLP）为代表的21D，3D封装，Fan Out WLP，WLCSP，SIP以及TSV,

2013年以前，25D TSV封装技术主要应用于逻辑模块间集成，FPGA芯片等产品的封装，集成度较低。2014年，业界的3D TSV封装技术己有部分应用于内存芯片和高性能芯片封装中，比如大容量内存芯片堆叠。2015年，25D TSV技术开始应用于一些高端GPU/CPU,网络芯片,以及处理器（AP）+内存的集成芯片中。3D封装在集成度、性能、功耗，更小尺寸，设计自由度，开发时间等方面更具优势，同时设计自由度更高，开发时间更短，是各封装技术中最具发展前景的一种。在高端手机芯片，大规I/O芯片和高性能芯片中应用广泛，比如一个MCU加上一个SiP，将原来的尺寸缩小了80%。

目前国内领先封装测试企业的先进封装能力已经初步形成

长电科技王新潮董事长在2017半导体封装测试年会上，对于中国封测厂商目前的先进封装技术水平还提到三点：

SiP 系统级封装： 目前集成度和精度等级最高的SiP模组在长电科技已经实现大规模量产；华天科技的TSV+SiP指纹识别封装产品已经成功应用于华为系列手机。

WLP 晶圆级封装 ：长电科技的Fan Out扇出型晶圆级封装累计发货超过15亿颗，其全资子公司长电先进已经成为全球最大的集成电路Fan-In WLCSP封装基地之一；晶方科技已经成为全球最大的影像传感器WLP晶圆级封装基地之一。

FC 倒装封装： 通过跨国并购，国内领先企业获得了国际先进的FC倒装封装技术，比如长电科技的用于智能手机处理器的FC-POP封装技术；通富微电的高脚数FC-BGA封装技术；国内三大封测厂也都基本掌握了16/14nm的FC倒装封装技术。

本报讯记者钟华林、通讯员罗琴报道：紫光集团旗下新华三集团日前与成都高新区签订协议，将在成都高新区成立新华三半导体技术有限公司，投资运营芯片设计开发基地。

新华三是业界领先的数字化解决方案领导厂商，在企业级无线网络、安全硬件、政务云、网络管理、云管理等诸多领域保持国内市场龙头地位。“5G时代即将到来，5G的各种丰富的场景化应用会促使各类互联网、云计算公司以及大型企业网用户升级数据中心，进而催生市场对高端路由器的强劲需求。”新华三集团联席总裁兼首席技术官尤学军表示，新华三正是在这一大趋势下决定成立半导体技术公司并投资运营芯片设计开发基地。未来，新华三半导体技术公司的自主芯片研发工作还将逐步扩展至物联网以及人工智能等领域。

成都是中国软件名城、国家集成电路设计产业化基地、信息产业国家高技术产业基地、国家信息安全成果产业化基地。作为成都电子信息产业功能核心区和引领区，成都高新区凭借优良的投资环境和政务服务，目前已聚集集成电路企业100余家，包括英特尔、德州仪器、紫光展锐等多家知名企业。

“新华三是云计算、大数据、大互联、信息安全、安防和物联网等领域的佼佼者，与成都高新区发展战略高度契合。”成都高新区相关负责人表示，近年来成都高新区已经吸引了多个领域的领军企业入驻。“相信此次新华三半导体技术公司的成立将为成都高新区电子信息产业注入发展新动能。”

半导体的作用是以微电路传导为主，特色是可以持续缩小电路的尺寸制作各项积层堆叠，突破很多材料和物理极限；利用半导体最大价值在於集成块，集成电路予以应用在3C行业：电脑手机通讯及消费电子，如游戏机家电；其他日常生活都有些应用例如电子票卡，图书馆书籍识别，旅游行李标示，宠物防护，GPS,银行金融卡和识别，云端和物联网技术都成熟应用半导体。谨供参考！

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