|
根據賽迪智庫的最新報告，預計到2020年，中國物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規模將達2萬(wàn)億元。在如此龐大的市場(chǎng)需求下，繼實(shí)現“聯(lián)”之后的下一步將是“物”的設計，大多數電子系統的設計將由于物聯(lián)網(wǎng)的趨勢而發(fā)生極大的改變，主要反映在終端產(chǎn)品的存儲、傳感器、嵌入式處理器、連接、電源管理等關(guān)鍵通用模塊的創(chuàng )新上。IoT應用的范疇跨度廣泛，如何在其中實(shí)現創(chuàng )新，作為業(yè)內領(lǐng)先的存儲芯片提供商，富士通半導體基于FRAM RFID能量收集技術(shù)的應用方案提供了獨到的解決思路。 在不久前結束的2018第14屆RFID世界應用創(chuàng )新大會(huì )上，富士通半導體有限公司系統存儲設計開(kāi)發(fā)部FRAM RFID高級工程師羅建在演講中表示，基于FRAM RFID能量收集技術(shù)的應用方案提供了無(wú)源設計的基礎，讓產(chǎn)品實(shí)現自給能源,既十分環(huán)保又易于防水等便于加工生產(chǎn)，在醫療、實(shí)驗室、物流等領(lǐng)域有著(zhù)廣闊的應用前景。 
圖1：富士通系統存儲設計開(kāi)發(fā)部FRAM RFID高級工程師羅建 業(yè)界第一款UHF無(wú)線(xiàn)無(wú)源鍵盤(pán)，富士通FRAM RFID Inside！ 伴隨物聯(lián)網(wǎng)的崛起，RFID技術(shù)已經(jīng)廣泛滲透到零售、物流、交通、醫療等多個(gè)領(lǐng)域，成為推動(dòng)市場(chǎng)增長(cháng)的一大技術(shù)助力。眾所周知，物聯(lián)網(wǎng)的終端產(chǎn)品往往要求小型化，這很大程度上限制了電池的容量。若能實(shí)現無(wú)源的電子系統，無(wú)疑是IoT應用的一個(gè)重大突破口，RFID無(wú)源電子系統則是解決思路之一，這里說(shuō)的無(wú)源設計即無(wú)供電、無(wú)電池的電子系統。 “事實(shí)上，富士通一直致力于產(chǎn)品的無(wú)源化，尋求無(wú)電池的解決方案�；跇I(yè)界一流的低功耗FRAM技術(shù)，富士通已經(jīng)成功實(shí)現了無(wú)電池的RFID方案�！绷_建稱(chēng)。以富士通新推出的RFID芯片——MB97R8110為例，將RF無(wú)線(xiàn)信號通過(guò)電磁轉換為電能，在給內部供電之余，還能將多余的電能提供給外部的元器件，為無(wú)源電子系統設計創(chuàng )造了基礎。據悉，該芯片支持EPC Global C1G2 Ver.1.2通信規格，并為外部應用預留了多功能的接口，如SPI、Key Matrix Scan I/F、GPIO等。因此設計者可以利用富士通的RFID芯片，實(shí)現傳感器、顯示器等電子產(chǎn)品的控制和數據采集。另外，該RFID芯片提供的SPI串口功能可以直接控制傳感器和顯示屏從而省去了MCU，又因無(wú)線(xiàn)供電而省掉電池，有效地幫助客戶(hù)減少BOM。
圖2：富士通創(chuàng )新的FRAM RFID芯片，助力打造無(wú)線(xiàn)無(wú)源電子方案 羅建指出：“富士通RFID芯片通過(guò)無(wú)源的方式給外掛元器件供電可以解決環(huán)保的問(wèn)題，同時(shí)省去MCU和電池。又因為內嵌了FRAM存儲器，具有先天的存儲速度優(yōu)勢，擁有比傳統的EEPROM快30倍的寫(xiě)入速度，功耗低至僅為后者的幾百分之一，并且具有防輻射等特性，能夠滿(mǎn)足產(chǎn)品在嚴苛環(huán)境下使用的可靠性�！� 目前，富士通基于獨創(chuàng )的RFID芯片推出了業(yè)界首款UHF無(wú)源無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)。由于該RFID芯片最大可外接16*8=128的Key Matrix，所以特別適用于醫療場(chǎng)景下的鍵盤(pán)設備。這些醫療設備經(jīng)常處于射線(xiàn)環(huán)境下，因此富士通具有防輻射特性的FRAM技術(shù)能夠保障數據的可靠性。同時(shí)，無(wú)源鍵盤(pán)不需要外接供電，所以終端產(chǎn)品可以進(jìn)行一體化的防水防塵設計，并維持十分輕薄的尺寸，幫助客戶(hù)提高產(chǎn)品的附加價(jià)值。據透露，富士通已經(jīng)與全球領(lǐng)先的大牌廠(chǎng)商開(kāi)展合作，全力推進(jìn)專(zhuān)業(yè)鍵盤(pán)的量產(chǎn)。
圖3：在同期IOTE 2018展會(huì )上，富士通展示業(yè)界首款UHF無(wú)源無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán) 不僅如此，電子紙及電子貨架標簽也是RFID芯片的創(chuàng )新應用之一。當下無(wú)人商店的發(fā)展非常迅速，物流、工業(yè)資產(chǎn)管理等應用也正朝著(zhù)電子化和無(wú)紙化的方向推進(jìn)�！半娮蛹埖奶匦允秋@示的時(shí)候不需要電，只須在改寫(xiě)顯示數據的瞬間供電�！绷_建解釋道，“富士通新推出的RFID芯片對此完美適配，在傳送數據的同時(shí)還能為外掛元器件供電，從而實(shí)現產(chǎn)品終生不需要電池，同時(shí)具有成本低、維護方便等優(yōu)勢�！� 擴充藍牙、GNSS等產(chǎn)品線(xiàn), 存儲市場(chǎng)的IoT大商機 除了基于FRAM的RFID芯片以外，面向物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，富士通也在積極推進(jìn)其他產(chǎn)品線(xiàn)的布局，如低功耗藍牙、LoRa、GNSS模塊等。據介紹，富士通在藍牙模塊的設計上擁有超過(guò)二十年的經(jīng)驗，積累了獨特的藍牙天線(xiàn)排列技術(shù)，可以在高密度、小型化的設計封裝中保持藍牙信號連接的穩定性與低功耗。搭配自有的高可靠專(zhuān)業(yè)打印頭與藍牙模塊，富士通推出的高端打印機方案已被政府機構、銀行等采用，如駕駛證打印、銀行自助終端打印等。同時(shí)，正在認證的LoRa芯片已搭配第三方傳感器，打造湖泊、近海等水質(zhì)監測的解決方案，成為IoT場(chǎng)景下的代表應用之一。
圖4：富士通展示應用于移動(dòng)打印機與各類(lèi)無(wú)線(xiàn)設備的BLE模塊 此外，根據復旦大學(xué)管理學(xué)院發(fā)布的《移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)(2017)行業(yè)研究報告》，2020年中國Mobile IoT業(yè)務(wù)總體規模預計達到1.76萬(wàn)億元，其中以GNSS技術(shù)為支撐的相關(guān)業(yè)務(wù)發(fā)展是主力軍，預計到2025年全球GNSS技術(shù)支撐的物聯(lián)網(wǎng)設備將超過(guò)80億臺。 針對GNSS這一類(lèi)應用場(chǎng)景，富士通推出超低功耗、超小型化、高可靠的GNSS模塊產(chǎn)品——MSB1054，整體尺寸為5.8 x 6.2 x1.0 mm3，工作溫度范圍可達15~80℃。該模塊在單片SiP封裝中以高密度集成了基帶IC、RF前端、溫度補償晶振(TCXO)以及Flash內存，并嵌入SAW濾波器與LNA，因此設計人員不需要復雜的RF電路設計即可打造穩定可靠的GNSS產(chǎn)品。據富士通工程師介紹，該GNSS模塊支持衛星定位系統，兼容GPS、GLONASS、北斗、伽利略等定位導航標準。同時(shí)，富士通針對開(kāi)發(fā)者推出了配套的開(kāi)發(fā)板與軟件平臺，連接PC端與外部天線(xiàn)即可進(jìn)行調試，十分易于上手。
圖5：富士通已推出適配GNSS模塊的軟硬件開(kāi)發(fā)套件 富士通攜手眾多大牌，與合作伙伴共建IoT生態(tài) 如前所述，物聯(lián)網(wǎng)趨勢下的電子系統設計正發(fā)生顛覆式的改變，終端產(chǎn)品的存儲、傳感器、嵌入式處理器、電源管理等通用模塊的創(chuàng )新將成為終端產(chǎn)品設計的關(guān)鍵�！八^合則能成，富士通在自身擴充產(chǎn)品線(xiàn)的同時(shí)，也積極地與合作伙伴聯(lián)手打造完整的解決方案，為加快物聯(lián)網(wǎng)客戶(hù)的產(chǎn)品上市時(shí)間提供助力�！绷_建稱(chēng)。富士通獨特的商業(yè)模式讓其在IoT生態(tài)打造上更具優(yōu)勢，富士通元器件既有原廠(chǎng)的產(chǎn)品和設計能力，還代理了眾多大品牌產(chǎn)品的分銷(xiāo)業(yè)務(wù)，在IoT產(chǎn)品設計中的關(guān)鍵通用模塊中，富士通代理的品牌線(xiàn)也有相應的產(chǎn)品供客戶(hù)選擇。 比如北陸電氣工業(yè)株式會(huì )社HDK聯(lián)手富士通展示了小尺寸、低功耗、高可靠性的電容式溫度濕度傳感器，僅2.0 x 2.0 x 0.75mm3的超小、薄型封裝，可以測定0%~100%RH的大范圍濕度，為物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景提供感測技術(shù)。 除此以外，日本紅寶石 Rubycon公司的超級電容也在富士通展臺亮相。由于超級電容具有蓄電時(shí)不產(chǎn)生化學(xué)反應，可以急速充放電，并且循環(huán)壽命長(cháng)的特點(diǎn)，所以在帶太陽(yáng)能電池或風(fēng)力發(fā)電等獨立電源的路燈、道路標識、無(wú)線(xiàn)基站等IOT場(chǎng)景中可以發(fā)揮關(guān)鍵的作用。此外，超級電容還可用于瞬間大電流的機器動(dòng)力輔助裝置和能源回收裝置，也可作為充電式機器的主電源使用，從而實(shí)現機器的免維修化。 羅建表示，“這些器件與富士通的多線(xiàn)產(chǎn)品相輔相成，它們最大的共同點(diǎn)就是能效表現十分出色、功耗很低，這在IoT領(lǐng)域至關(guān)重要，因此我們有信心在不斷擴大的IoT市場(chǎng)中搶占先機！”
圖6：Rubycon超級電容為物聯(lián)網(wǎng)應用提供高效的電源輸入輸出 |
