多协议低功耗SoC赋能Abluetech SiP蓝牙模组：解锁小型化应用的创新可能性作者：创鸿新 时间：2024-01-26
概要
智能物联网解决方案的科技公司Abluetech采用Nordic nRF52810、nRF5340和nRF21540芯片方案构建蓝牙SiP模组，助力企业开发小型化、低功耗、高处理能力的终端设备。
- Abluetech的蓝牙5系列SiP模组集成了Nordic低功耗蓝牙SoC、晶振、天线和外设等，大大简化了设计流程和硬件设计难度，提升了芯片整体性能。
- STR10 SiP采用的Nordic nRF52810 芯片方案，支持低功耗蓝牙协议，包括2 Mbps的高速传输特性，适用于长时间运行的电池供电设备。
- STR40集成Nordic nRF5340处理器和Nordic nRF21540射频扩展前端，拥有两个独立的处理器核心，简化了音频设备的硬件设计，传输距离更远，为更小型化、轻便的音频设备提供可能性。
挑战
过去，标准模块一般由多个独立的元件组成，包括芯片、元器件、天线等，尤其是天线，无论是使用板载天线还是陶瓷天线都会占据很大一部分体积，这就导致模块整体体积相对较大，而如果选用小体积模组又会对通信距离造成影响，尤其是在一些小型设备上，例如CGM血糖仪、心率贴、助听器、智能指环等产品。
随着物联网时代来临，全球终端电子产品渐渐走向多功能整合及低功耗设计，集成化和小型化是发展趋势，因而使得可将多颗裸晶整合在单一封装中的SiP技术日益受到关注。
SiP（System-in-package）技术是一种集成化封装技术，将多个芯片和被动元件集成在一个封装中，实现一个基本完整的功能。相比于传统的单芯片封装，SiP技术具有更高的集成度、更小的尺寸、更高的性能、更低的功耗和更快的生产速度等优点。SiP模组可以包含多种不同类型的芯片，如数字电路、模拟电路、射频电路、MEMS、光学器件等，从而实现多种功能的集成。
解决方案
Abluetech的蓝牙5系列SiP模组采用了系统级的封装技术，将Nordic低功耗蓝牙SoC、晶振、天线和外设等集成在一起，大大简化了设计流程和硬件设计难度，提升了芯片整体性能，尤其是在小体积产品中。天线的大小往往导致了体积的局限性，而Abluetech 的蓝牙SiP模组将天线封装在模组内部，减少了 PCB 空间占用，提高了设计的灵活性，并且SiP 模组的集成设计减少了原型设计和验证的时间，有助于产品更快地上市。
该蓝牙5系列模组包含了STR10 SiP及STR40 SiP两个型号。其中，STR10 SiP是基于轻量级应用的STR10 超小型芯片级SiP。它的尺寸为5.3mm *5.2mm *1mm，已内置高增益天线，更灵活的可扩展外接天线，采用的Nordic nRF52810 芯片方案，支持低功耗蓝牙协议，包括2 Mbps的高速传输特性。它还支持ANT和2.4 GHz私有协议，专为低功耗应用而设计，通过优化硬件和软件，实现了出色的低功耗性能，适用于长时间运行的电池供电设备，该方案可以为HID设备、医疗设备、智能传感器、音频设备等需要无线连接的应用提供更小型化，更集成化的应用提供一个系统级的多无线协议的SiP方案。 STR40则是具有更强大双M33F处理器/内置天线/扩展射频前端+20dBm输出的芯片级SiP。它集成Nordic nRF5340处理器和Nordic nRF21540射频前端模块，超小尺寸12mm *6.6mm *1.4mm，具有强大的性能，专为更复杂的物联网应用而设计，同时具有更远距离通信设计，内嵌高增益天线，可通过软件选择使用内部天线或外部天线，具备分集接收功能。
STR40拥有两个独立的处理器核心。这种双核设计允许实现应用处理和网络协议栈处理的分离，提高系统的性能和效率，可以使网络核心运行LE Audio协议，应用核处理逻辑数据实现了LE Audio的低延迟和低丢包率。
STR40通过对nRF5340和nRF21540的集成设计简化了音频设备的硬件设计，传输距离更远，为更小型化、轻便的音频设备提供可能性。此外，由于STR40模组采用Nordic nRF5340 + PA 芯片平台的结合可以构建强大的无线通信方案，尤其适用于需要较长传输距离和较高功率的应用场景。
得益于nRF5340支持多协议运行，包括蓝牙5.4、蓝牙Mesh、Thread和Zigbee等，STR40适用于各种无线通信标准和协议，可以为智能家居、HID设备、智慧工业、智能传感器、音频设备等需要长距离无线连接的应用提供更小型化、更集成化的应用方案。同时STR40为LE Audio音频产品设计提供了更加完整的硬件方案。
| STR10 | STR40 | |
|---|---|---|
| 芯片平台 | nRF52810 | nRF5340 + PA |
| 尺寸大小 (mm) | 5.3 x 5.2 x 1 | 12 x 6.6 x 1.4 |
| 最大发射功率 (dBm) | +4 | +20.5 |
| 无线协议 | Bluetooth LE 2.4G ANT Zigbee | Bluetooth LE 2.4G ANT Zigbee Thread Matter LE Audio/Mesh |
| 天线 | 内置天线/可选外部天线 | 内置天线/可选外部天线 |
结果
通过集成Nordic nRF52810、nRF5340、nRF21540，Abluetech创造了小体积、高性能、低功耗的蓝牙SiP模组，Nordic器件所提供的优异性能不仅简化了开发者的流程，加速了小型终端设备的上市进程，更是提升终端用户体验的一大保障。
关于创鸿新科技
Abluetech 是一家专注于智能物联网解决方案的科技公司，主要围绕低功耗蓝牙、NB-IoT等低功耗无线通信技术展开，涉及嵌入式软硬件、APP、小程序、服务器开发，为客户提供一站式的方案开发服务和产品。未来将继续推进SiP封装技术的演进，丰富SiP的技术组合，从SiP的集成级别、密度、复杂性等方面入手，形成更多具有差异化的解决方案以应对市场需求。
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