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1 可穿戴設(shè)備爆發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)布局驅(qū)動(dòng)低功耗藍(lán)牙市場(chǎng)需求釋放，預(yù)計(jì) 2023 年全球 BLE 市場(chǎng)空間將達(dá)到 65 億美元1.1 終端設(shè)備連接無(wú)線化，藍(lán)牙在主要的局域網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)中最具應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用快速發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸場(chǎng)景日益豐富。據(jù) We Are Social 和 Hootsuite 報(bào)告統(tǒng)計(jì)，截至 2018 年底，全球互聯(lián)網(wǎng)用戶規(guī)模超過(guò) 43 億人，約占全球人 口的 57%，全球一半以上人口“觸網(wǎng)”得益于互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)快速發(fā)展以及 智能終端的大量普及?；ヂ?lián)網(wǎng)用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸要求不斷提高，隨著通信技術(shù) 升級(jí)，傳輸內(nèi)容和形式逐漸升級(jí)，從最初的文字、圖片發(fā)展到視頻傳輸；傳 輸場(chǎng)景也愈加豐富，從人與人、人與物拓展到物與物的數(shù)據(jù)傳輸。
無(wú)線通信分為近距離和遠(yuǎn)距離傳輸，而局域物聯(lián)網(wǎng)正快速推動(dòng)短距離無(wú) 線通信方式發(fā)展。根據(jù)愛(ài)立信移動(dòng)市場(chǎng)報(bào)告預(yù)計(jì)，全球物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量將由 86 億增加至 2024 年的 223 億，復(fù)合增長(zhǎng)率 17%。并且短距離無(wú)線連接是物聯(lián) 網(wǎng)的主要連接形式，連接設(shè)備數(shù)量將由 2018 年 75 億上升到 2024 年 178 億， 復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到 15%。
無(wú)線通信技術(shù)主要分廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)兩種，差別在傳輸距離和通信協(xié)議 方面。局域網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)包括 NFC、IrDA、WIFI、藍(lán)牙、ZigBee、Z-Wave、 UWB、RFID、LiFi 等，傳輸一般在 0-300 米；廣域網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)包括 GPRS、 LoRa、NB-IoT 等，有效傳輸距離在公里級(jí)。藍(lán)牙是最主要的局域網(wǎng)（短距離） 無(wú)線通信方式之一，適合覆蓋距離在百米以內(nèi)、數(shù)據(jù)傳輸量較小的通信。
藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)功耗、成本、功能的完美結(jié)合，應(yīng)用開(kāi)發(fā)方面擁有優(yōu)勢(shì)。在主 要的幾種局域網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)中，NFC 主要用于近場(chǎng)識(shí)別與通訊，應(yīng)用領(lǐng)域 較為局限；WIFI 傳輸速度快、與互聯(lián)網(wǎng)的無(wú)縫連接，但功耗較高、應(yīng)用開(kāi)發(fā) 上無(wú)優(yōu)勢(shì)；ZigBee 最大的亮點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn) mesh 組網(wǎng)，在大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)設(shè)備控制方 面具有優(yōu)勢(shì)，但與智能手機(jī)連接需額外網(wǎng)關(guān)。而藍(lán)牙在傳輸距離（最大可達(dá)300 米）、功耗（分別可實(shí)現(xiàn) 10mA 和數(shù) uA 級(jí)別的工作和待機(jī)功耗）、成本、 效率和安全性上均具有較大的優(yōu)勢(shì)，且集成其他通信技術(shù)的功能，如 mesh 等， 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)較為明顯。
1.2 藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)邁入 5.0 時(shí)代，Mesh 組網(wǎng)技術(shù)助力高端低功耗藍(lán)牙開(kāi)拓物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)
藍(lán)牙 4.0 引入了低功耗模塊，敲開(kāi)物聯(lián)網(wǎng)的大門(mén)。藍(lán)牙技術(shù)最早由愛(ài)立信 公司在 1995 年提出，主要應(yīng)用于藍(lán)牙音頻領(lǐng)域，隨后 1998 年藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟 （SIG）成立，負(fù)責(zé)制定和維護(hù)藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。至今藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)從 1.1 到 5.1 版本，共經(jīng)歷了 10 次升級(jí)，而自 2010 年藍(lán)牙 4.0 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布之后，藍(lán)牙由經(jīng)典 藍(lán)牙邁向低功耗藍(lán)牙時(shí)代，而 低功耗模塊的引入，也將藍(lán)牙的功耗降低了 90% 以上，使更多終端尤其是移動(dòng)終端設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)化成為可能。
藍(lán)牙 5.0 攻克了藍(lán)牙傳輸速度和傳輸距離的短板，功耗進(jìn)一步降低，高精 度定位測(cè)向功能擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域。藍(lán)牙 5.0 相對(duì)于 4.2 版本，傳輸速度是 4.2 的 兩倍，有效傳輸距離是 4.2 的 4 倍，廣播模式信息容量提高到原來(lái)的 8 倍；并 且功耗再次降低，達(dá)到毫安乃至微安級(jí)別的工作功耗，待機(jī)功耗降至毫安乃 至納安級(jí)別；另外，BLE5.1 引入高精度定位測(cè)向功能，室內(nèi)導(dǎo)航定位達(dá)到厘 米級(jí)精度，這些性能也進(jìn)一步鞏固了 BLE 在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的地位。
Mesh 組網(wǎng)技術(shù)是低功耗藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)連接的關(guān)鍵技術(shù)。藍(lán)牙 Mesh 組網(wǎng)技術(shù)在 2017 年得到 SIG 批準(zhǔn)，這是一種獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，兼容 4 及 5 系列藍(lán)牙協(xié)議。它把藍(lán)牙設(shè)備作為信號(hào)中繼站，利用低功耗藍(lán)牙廣播的 方式進(jìn)行信息收發(fā)，可以實(shí)現(xiàn)多對(duì)多設(shè)備通信，從而實(shí)現(xiàn)大面積覆蓋。這種 技術(shù)可組節(jié)點(diǎn)成百上千，無(wú)需網(wǎng)關(guān)就可以直接與智能終端通信，滿足物聯(lián)網(wǎng) 的連接需求，尤其是在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、智能建筑等領(lǐng)域具有應(yīng)用優(yōu) 勢(shì)。
相對(duì)于經(jīng)典藍(lán)牙，低功耗藍(lán)牙有傳輸遠(yuǎn)、功耗低、延遲低等優(yōu)勢(shì)。傳輸 距離方面，經(jīng)典藍(lán)牙只有 10-100 米，而 BLE 最遠(yuǎn)能傳輸 300 米；連接方式上， 經(jīng)典藍(lán)牙只能通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式傳輸，而 BLE 設(shè)備能夠能通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、廣播、 Mesh 組網(wǎng)與其他設(shè)備相連；在功耗上，兩者的差別巨大，低功耗藍(lán)牙運(yùn)行和 待機(jī)功耗極低，使用一顆紐扣電池便能連續(xù)工作數(shù)月甚至數(shù)年之久。
經(jīng)典藍(lán)牙支持音頻傳輸，而低功耗藍(lán)牙主要用在非音頻數(shù)據(jù)傳輸上。基 于這個(gè)差距，經(jīng)典藍(lán)牙和低功耗藍(lán)牙應(yīng)用場(chǎng)景有所不同。經(jīng)典藍(lán)牙主要應(yīng)用 在音頻傳輸設(shè)備上，而低功耗藍(lán)牙主要用在數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，尤其是以物聯(lián)網(wǎng) 為主的數(shù)據(jù)傳輸。
藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟（SIG）逐步停止維護(hù)經(jīng)典藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)，藍(lán)牙進(jìn)入 5.0 時(shí)代是 一個(gè)必然。隨著藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不斷升級(jí)，為提高藍(lán)牙產(chǎn)品品質(zhì)，推動(dòng)新版藍(lán) 牙應(yīng)用，藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟對(duì)經(jīng)典藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)逐漸停止維護(hù)，已于 2019 年撤銷(xiāo)經(jīng)典 藍(lán)牙 2.0 版本，棄用 4.1/4.0/3.0/2.1 版本，并將于 2020 年正式撤銷(xiāo) 4.2 以前的 版本，不再認(rèn)證 4.2 標(biāo)準(zhǔn)以下的產(chǎn)品，5.0 版本的高端低功耗藍(lán)牙取代以前藍(lán) 牙是未來(lái)主流趨勢(shì)，藍(lán)牙進(jìn)入 5.0 時(shí)代已是板上釘釘。
1.3 低功耗藍(lán)牙受益可穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 65億美元，保持快速增長(zhǎng)
藍(lán)牙分為經(jīng)典藍(lán)牙和低功耗藍(lán)牙。經(jīng)典藍(lán)牙一般包含基礎(chǔ)速率（BR）、 增強(qiáng)速率（EDR）、高速率（HS/AMP）這三種模式，低功耗藍(lán)牙則包括低 功耗模塊（LE）。
在低功耗藍(lán)牙芯片市場(chǎng)中，存在單模和雙模兩種不同的芯片設(shè)計(jì)。單模 藍(lán)牙芯片是指僅支持低功耗傳輸功能的芯片，而雙模藍(lán)牙除了支持低功耗傳 輸以外，還支持經(jīng)典藍(lán)牙傳輸，這就使得藍(lán)牙芯片可以兼容 4.0 以下的版本。 值得注意的是，雙模低功耗藍(lán)牙實(shí)際功耗更接近于經(jīng)典藍(lán)牙。
可穿戴設(shè)備是低功耗藍(lán)牙率先爆發(fā)的市場(chǎng)，當(dāng)前處在快速增長(zhǎng)期。根據(jù) IDC 數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì) 2019 年全年可穿戴設(shè)備出貨量有望超過(guò) 2.23 億臺(tái)，2023 年出 貨量將增加至 3.02 億臺(tái)，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到 7.9%?？纱┐髟O(shè)備增長(zhǎng)主要來(lái)自 腕式設(shè)備和耳戴式設(shè)備，其中腕式設(shè)備出貨量占比超過(guò) 60%，主要為智能手 表和手環(huán)，常用于健康、運(yùn)動(dòng)等場(chǎng)景，作為手機(jī)等移動(dòng)終端的外圍設(shè)備，數(shù) 據(jù)傳輸是其主要功能，對(duì)功耗有很高要求。
物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)增量空間巨大，且對(duì)功耗和組網(wǎng)能力要求愈加嚴(yán)格，低功耗 藍(lán)牙將是局域物聯(lián)網(wǎng)重要玩家。低功耗藍(lán)牙以其成本低、功耗低、Mesh 組網(wǎng) 能連接上千個(gè)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)，無(wú)論是在單個(gè)設(shè)備還是系統(tǒng)構(gòu)建上，都有用武之 地，因此低功耗藍(lán)牙是局域物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景不可或缺的玩家。
具體來(lái)說(shuō)，低功耗藍(lán)牙在物聯(lián)網(wǎng)未來(lái)爆發(fā)的空間集中在智能家居、智慧 樓宇、智慧城市、智能工業(yè)等領(lǐng)域。根據(jù)藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟（SIG）數(shù)據(jù)，預(yù) 計(jì) 2023 年藍(lán)牙智能家居設(shè)備年出貨量將達(dá)到 11.5 億，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá) 到 59%；預(yù)計(jì) 2023 年藍(lán)牙智能樓宇設(shè)備年出貨量會(huì)達(dá)到 3.74 億，年復(fù) 合增長(zhǎng)率達(dá)到 46%；預(yù)計(jì) 2023 年藍(lán)牙智慧城市設(shè)備年出貨量會(huì)達(dá)到 1.97 億，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到 40%；預(yù)計(jì) 2023 年藍(lán)牙智慧工業(yè)設(shè)備年出貨量 達(dá)到 2.78 億，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到 40%。
低功耗藍(lán)牙市場(chǎng)將持續(xù)增長(zhǎng)，2023 年全球低功耗藍(lán)牙市場(chǎng)有望達(dá)到 67 億美元，2018-2023 年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá) 7.6%。根據(jù)藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟 SIG 估 算，2018 年低功耗單模藍(lán)牙出貨量為 5.4 億，雙模藍(lán)牙出貨量為 27 億， BLE 總市場(chǎng)規(guī)模約 45 億美元。預(yù)計(jì)到 2023 年，全球 90%以上的藍(lán)牙設(shè) 備將使用低功耗藍(lán)牙芯片，約有三分之一的設(shè)備將使用單模低功耗藍(lán)牙， 出貨量預(yù)計(jì)達(dá)到 16 億，市場(chǎng)空間達(dá) 22 億美元；為了能夠充分利用藍(lán)牙 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，雙模藍(lán)牙正在取代經(jīng)典藍(lán)牙，預(yù)計(jì) 2023 年雙模藍(lán)牙芯片 出貨量將達(dá) 32 億，市場(chǎng)空間高達(dá) 45 美元。2018 至 2023 年低功耗藍(lán)牙 整體復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到 7.6%。。
2 國(guó)外廠商搶占高端 BLE 市場(chǎng)先機(jī)，國(guó)內(nèi)廠商也開(kāi)始逐步布局低功耗藍(lán)牙2.1 BLE 領(lǐng)域尚未完全形成寡頭壟斷格局，國(guó)外廠商布局較早，占據(jù)主要市場(chǎng)份額
全球低功耗藍(lán)牙企業(yè)呈現(xiàn)充分競(jìng)爭(zhēng)的格局，國(guó)外廠商布局較早，市占相 對(duì)較大。自 2010 年低功耗藍(lán)牙引入以來(lái)，國(guó)外廠商引領(lǐng)低功耗藍(lán)牙建設(shè)，到 目前為止，全球主要低功耗藍(lán)牙廠商有 Nordic、Dialog、TI、ST、Cypress、Silicon lab、Microchip、Toshiba、泰凌微等。除泰凌微外，其他廠商多來(lái)自歐美和日 本，占據(jù)高端 BLE 芯片市場(chǎng)，其中挪威的 Nordic 以 40%左右的市占率成為 BLE 領(lǐng)域的龍頭，國(guó)內(nèi)在這個(gè)領(lǐng)域市占率較高的廠商只有泰凌微一家，目前 產(chǎn)品在照明領(lǐng)域應(yīng)用較多，其他廠商多是藍(lán)牙領(lǐng)域的低端同質(zhì)產(chǎn)品。
以 Nordic 為代表的國(guó)外廠商在低功耗領(lǐng)域布局較早，掌握技術(shù)和市場(chǎng)先 機(jī)。早期低功耗藍(lán)牙（或稱(chēng)“藍(lán)牙智能” ）由諾基亞和 Nordic 合作開(kāi)發(fā)，被納 入藍(lán)牙 4.0 標(biāo)準(zhǔn)并發(fā)布，因而 Nordic 也為低功耗藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)貢獻(xiàn)了核心技術(shù)和 專(zhuān)業(yè)知識(shí)，成為技術(shù)鼻祖。在擁有技術(shù)優(yōu)勢(shì)基礎(chǔ)上，Nordic 準(zhǔn)確把握市場(chǎng)趨 勢(shì)，快速推進(jìn)低功耗藍(lán)牙芯片研發(fā)，在 2012 年發(fā)布了第一代超低功耗藍(lán)牙 nRF51 系列，在 2015 年又成功推出 nRF52 系列低功耗芯片，并及時(shí)將這兩個(gè) 系列藍(lán)牙升級(jí)到 5.0 及以上版本，占據(jù)市場(chǎng)先機(jī)。2018 年 Nordic 低功耗藍(lán)牙 芯片收入為 1.85 億美元，年增長(zhǎng)率 23.3%，市占率 40%左右。
細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域的漸次滲透助力 Nordic 完成市場(chǎng)開(kāi)拓。早在 2013 年，Nordic 在電腦配件市場(chǎng)占有一席之地，這個(gè)市場(chǎng)為其低功耗藍(lán)牙應(yīng)用提供了良好的 過(guò)渡。在此基礎(chǔ)上，Nordic 瞄準(zhǔn)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，不斷開(kāi)拓低功耗藍(lán)牙在物聯(lián)網(wǎng)細(xì)分領(lǐng)域中的應(yīng)用，尤其在可穿戴設(shè)備、智能家居、醫(yī)療保健設(shè)備市場(chǎng)上獲 得了不少客戶的青睞，在市場(chǎng)上占據(jù)了領(lǐng)先地位。Nordic 客戶分部在歐洲、 美洲和亞太；2018 年亞太地區(qū)客戶帶來(lái)的業(yè)務(wù)收入高達(dá) 75%，中國(guó)是主要的 客戶之一。
Dialog 是僅次于 Nordic 的第二大低功耗藍(lán)牙芯片公司，截至 2018 年，低 功耗藍(lán)牙芯片出貨量超過(guò) 2 億顆。2018 年 Dialog 低功耗藍(lán)牙業(yè)務(wù)收入約 0.52 億美元，年增長(zhǎng)率 21%，市占率約 11%。公司從 2013 年開(kāi)始研發(fā)低功耗藍(lán)牙， 2015 年第一代低功耗藍(lán)牙出貨，逐漸形成完整的產(chǎn)品組合，2016 年第二代低 功耗藍(lán)牙出貨，并在 2017 年升級(jí)到藍(lán)牙 5.0。其產(chǎn)品主要應(yīng)用在可穿戴設(shè)備和 智能家居上。
可見(jiàn)，國(guó)外占據(jù)一定市場(chǎng)份額的公司在低功耗藍(lán)牙研發(fā)上起步較早，與 下游客戶聯(lián)系緊密，為最近幾年低功耗藍(lán)牙應(yīng)用場(chǎng)景的爆發(fā)做了充足的鋪墊。 盡管低功耗藍(lán)牙以國(guó)外廠商為主，但在全球市場(chǎng)上并未形成少數(shù)廠商壟斷的 局面。
2.2 國(guó)產(chǎn)高端低功耗藍(lán)牙逐漸起步，進(jìn)口替代成為確定趨勢(shì)
低功耗藍(lán)牙作為物聯(lián)網(wǎng)重要無(wú)線連接技術(shù)，使用場(chǎng)景越來(lái)越豐富，國(guó)內(nèi) 廠商也在加速布局，除去傳統(tǒng)藍(lán)牙企業(yè)積極轉(zhuǎn)型或拓展新板塊，低功耗藍(lán)牙 創(chuàng)業(yè)公司也如雨后春筍般萌發(fā)。盡管?chē)?guó)外低功耗藍(lán)牙芯片發(fā)展較早占據(jù)優(yōu)勢(shì)， 但國(guó)外產(chǎn)品普遍價(jià)格昂貴，且面臨著繼續(xù)開(kāi)發(fā)難度大、國(guó)內(nèi)本土化服務(wù)不足 等劣勢(shì)，為國(guó)內(nèi)企業(yè)進(jìn)入低功耗藍(lán)牙領(lǐng)域創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。
國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)藍(lán)牙廠商出貨的 BLE 的普遍集中在低端 BLE 上，版本在 4.2 及 以下，近兩年才開(kāi)始轉(zhuǎn)型布局 BLE5.0，但主要還是應(yīng)用在藍(lán)牙音頻上的雙模 低功耗藍(lán)牙芯片，少數(shù)廠商開(kāi)發(fā)具有藍(lán)牙 mesh 和室內(nèi)定位等功能的單模藍(lán)牙 透?jìng)餍酒?/strong>臺(tái)灣絡(luò)達(dá)、瑞昱成立時(shí)間較早，主要生產(chǎn)藍(lán)牙音頻芯片，在 2016 年以后才陸續(xù)研發(fā)高端BLE，近兩年有部分BLE5.0產(chǎn)品出貨，但 量還不算大。 其余公司例如恒玄、珠海杰理、炬芯、博通集成等，近年來(lái)都陸續(xù)轉(zhuǎn)向高端 低功耗雙模藍(lán)牙產(chǎn)品研發(fā)。例如，2019 年 4 月上市的公司博通集成，上市籌 資主要用于研發(fā) BLE5.0 和 5.1 芯片。
國(guó)內(nèi)早期切入 BLE 芯片市場(chǎng)的廠商只有泰凌微一家，但近幾年以 BLE 作 為創(chuàng)業(yè)方向的公司越來(lái)越多。泰凌微于 2010 年成立，是我國(guó)第一家真正意義上的低功耗藍(lán)牙，2014 年第一代低功耗藍(lán)牙芯片實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，2016 年多模低功 耗藍(lán)牙芯片誕生。產(chǎn)品主要應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)中智能照明和可穿戴設(shè)備，它是國(guó) 內(nèi)出貨量最大的低功耗藍(lán)牙廠商，全球占比接近 8%。其他低功耗藍(lán)牙創(chuàng)業(yè)公 司比如富瑞坤、巨微、奉加微、聯(lián)睿微、桃芯科技等也正在起步，并結(jié)合中 國(guó)企業(yè)的需求，開(kāi)發(fā)本土化程度更高的低功耗藍(lán)牙芯片。
芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移大勢(shì)所趨，多重驅(qū)動(dòng)使得國(guó)內(nèi)低功耗藍(lán)牙廠商實(shí)現(xiàn)進(jìn) 口替代確定性高。隨著中國(guó)對(duì)集成電路產(chǎn)業(yè)政策支持發(fā)力，以及為了抵御中 美貿(mào)易摩擦帶來(lái) IC 供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)等外部因素；還有國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展帶來(lái)藍(lán)牙終 端市場(chǎng)巨大需求刺激，以及國(guó)內(nèi)芯片設(shè)計(jì)優(yōu)秀人才變多等內(nèi)部因素；藍(lán)牙廠 商逐漸向內(nèi)地轉(zhuǎn)移，高端低功耗藍(lán)牙作為一個(gè)好賽道，國(guó)產(chǎn)替代是一個(gè)必然。
3 藍(lán)牙芯片廠商以產(chǎn)品功耗、成本和穩(wěn)定性作為公司的核心競(jìng)爭(zhēng)力3.1 低功耗是 BLE 設(shè)計(jì)重要要求
無(wú)線連接設(shè)備對(duì)功耗要求高，平衡 BLE 性能和功耗十分關(guān)鍵。在可穿戴 設(shè)備、藍(lán)牙位置服務(wù)、智能家居、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等藍(lán)牙新興應(yīng)用方向中，這些 設(shè)備不需要時(shí)刻保持運(yùn)行，只需在被喚醒時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸或執(zhí)行控制，而 且每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大。出于體積限制和無(wú)線連接的要求，要設(shè)備保持長(zhǎng) 久運(yùn)行就需要功耗極低，這就對(duì) BLE 芯片的功耗提出了要求。
低功耗藍(lán)牙芯片功耗主要來(lái)源為動(dòng)態(tài)運(yùn)行功耗和靜態(tài)睡眠功耗。而這些 功耗是受設(shè)備激活時(shí)間、休眠時(shí)間、激活和休眠之間轉(zhuǎn)換頻率、執(zhí)行通信協(xié) 議和應(yīng)用程序的效率、供電電壓、工作溫度等因素影響。圖 24 反映了連接事 件和連接間隔對(duì)功耗的影響，當(dāng)設(shè)備激活運(yùn)行時(shí)，功耗較高，處在休眠狀態(tài) 時(shí)，功耗較低；當(dāng)連接間隔越長(zhǎng)時(shí)，通信頻率下降，傳輸時(shí)間變長(zhǎng)，而功耗 也變低了。另外，圖 25 表示從設(shè)備（slave）對(duì)主設(shè)備（master）發(fā)出的連接 事件響應(yīng)的時(shí)間也對(duì)功耗有影響。從設(shè)備只在有數(shù)據(jù)的時(shí)候才傳輸，在沒(méi)有 數(shù)據(jù)要傳輸?shù)那樾蜗虏恍枰獙?duì)主設(shè)備進(jìn)行響應(yīng)，功耗也會(huì)降低。
BLE 功耗的降低，主要是通過(guò)芯片設(shè)計(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)之初， 通過(guò)合理地劃分軟硬件，得到比較合理的低功耗系統(tǒng)方案。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行 設(shè)計(jì)，芯片設(shè)計(jì)上需要考慮防異常功耗設(shè)計(jì)、功耗管理設(shè)計(jì)、電源管理設(shè)計(jì)、 微功耗值守電路設(shè)計(jì)等；具體而言是要減少射頻、電源管理和系統(tǒng)控制的功 耗。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面需要外圍軟件開(kāi)發(fā)適應(yīng)硬件，優(yōu)化軟件代碼以減少運(yùn)算復(fù) 雜性，采用低功耗的程序設(shè)計(jì)以及有效的外圍功耗管理設(shè)計(jì)，從而達(dá)到產(chǎn)品 功耗和性能的最佳平衡。
3.2 無(wú)線連接穩(wěn)定性是低功耗藍(lán)牙產(chǎn)品力的體現(xiàn)
BLE 連接穩(wěn)定性直接影響用戶體驗(yàn)，是決定產(chǎn)品市場(chǎng)開(kāi)拓廣度和深度的 重要因素。外界環(huán)境無(wú)線干擾很多，給 BLE 連接帶來(lái)問(wèn)題，比如設(shè)備無(wú)法連 接、連接異常斷開(kāi)、反復(fù)斷開(kāi)重連、復(fù)位從機(jī)連接的情況。藍(lán)牙芯片要良好 抵御外部干擾，廠商的芯片設(shè)計(jì)是保證穩(wěn)定性的首要環(huán)節(jié)。特別是對(duì)模擬信 號(hào)采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、射頻端的電路設(shè)計(jì)，決定了產(chǎn)品穩(wěn)定性。
從信號(hào)鏈角度出發(fā)，藍(lán)牙芯片要傳輸傳感器收集的數(shù)據(jù)，需要經(jīng)過(guò)基帶 和射頻來(lái)實(shí)現(xiàn)。基帶部分處理數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行信道編碼、脈沖成形和調(diào)制解 調(diào)等，射頻端則通過(guò)功放、濾波器、天線等發(fā)送信號(hào)。而在這些過(guò)程中，藍(lán) 牙芯片需要區(qū)分并處理其他藍(lán)牙設(shè)備產(chǎn)生的信號(hào)或其他無(wú)線技術(shù)產(chǎn)生的無(wú)關(guān)信號(hào)，以保證數(shù)據(jù)完整且高質(zhì)量的傳輸，這也是藍(lán)牙芯片穩(wěn)定性的體現(xiàn)。BLE 芯片穩(wěn)定性很大程度上體現(xiàn)了產(chǎn)品性能，這要求公司經(jīng)驗(yàn)豐富的模擬芯片工 程師對(duì)芯片架構(gòu)做合理設(shè)計(jì)，使藍(lán)牙傳輸信號(hào)保持穩(wěn)定，優(yōu)化藍(lán)牙性能。
3.3 成本是低功耗藍(lán)牙廠商進(jìn)入市場(chǎng)的關(guān)鍵因素
BLE 廠商能否成功切入市場(chǎng)，不僅需要產(chǎn)品性能好，還要售價(jià)合理；而 公司自身也需保有較高毛利率來(lái)維持運(yùn)轉(zhuǎn)。這兩個(gè)因素都要求公司的產(chǎn)品成 本要低，而芯片成本主要包括芯片設(shè)計(jì)成本和芯片硬件成本。
BLE 芯片設(shè)計(jì)成本包括研發(fā)費(fèi)用、EDA 開(kāi)發(fā)工具、IP 授權(quán)等費(fèi)用。這部 分費(fèi)用不同公司差異較大，而藍(lán)牙IP授權(quán)費(fèi)用占芯片設(shè)計(jì)成本的很大一部分。 低功耗藍(lán)牙芯片使用的 CPU 核主要來(lái)自 ARM，藍(lán)牙通訊協(xié)議多采用 CEVA 公司，這些費(fèi)用都不算便宜。
藍(lán)牙芯片硬件成本包括芯片制造、封裝測(cè)試階段的費(fèi)用。制造成本占比 最大，主要包括晶圓成本和掩膜成本，這些成本與采用的制造工藝和芯片設(shè) 計(jì)能力直接相關(guān)。采用越先進(jìn)工藝，一片 wafer 能夠切割的 die 就越多，面積 越小，單顆芯片成本越低；但是 wafer 本身的成本與芯片設(shè)計(jì)復(fù)雜度相相關(guān)， 設(shè)計(jì)越復(fù)雜，掩膜成本就越高，芯片制造成本越高。相比之下，芯片封測(cè)成 本占比較小，占比在硬件成本 30%以下。硬件成本控制主要體現(xiàn)芯片公司議 價(jià)能力，且議價(jià)能力的提升是主要靠規(guī)模提升實(shí)現(xiàn)的。一般來(lái)說(shuō)，芯片產(chǎn)量 大的企業(yè)規(guī)模效應(yīng)更明顯，平均成本也會(huì)降低。
在下游應(yīng)用端，客戶還十分關(guān)注 BLE 應(yīng)用方案整體成本。大多數(shù)藍(lán)牙芯 片都以 SOC 的形式存在，而在實(shí)際應(yīng)用中，要形成系統(tǒng)級(jí)方案，可能還需要 其他配件。所以，客戶選擇何種芯片，還需要考慮芯片集程度，應(yīng)用方案整 體成本，以及方案實(shí)現(xiàn)的難易程度等。
4 投資策略在全球可穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)細(xì)分市場(chǎng)增勢(shì)良好的激勵(lì)下，低功耗藍(lán)牙應(yīng) 用增長(zhǎng)空間巨大，預(yù)計(jì) 2023 年將達(dá)到 65 億美元。中國(guó)作為低功耗藍(lán)牙的重 要市場(chǎng)，亟需國(guó)內(nèi)公司布局高端低功耗藍(lán)牙，在應(yīng)對(duì)中美貿(mào)易摩擦的 IC 供應(yīng) 鏈風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，更好地解決國(guó)內(nèi)終端應(yīng)用廠商定制化需求，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替 代。
目前國(guó)內(nèi)高端 BLE 市場(chǎng)基本為藍(lán)海市場(chǎng)，能夠開(kāi)發(fā)功耗極低，連接穩(wěn)定 性高的 BLE 芯片，并且能有效控制成本的廠商才有機(jī)會(huì)開(kāi)拓市場(chǎng)，和下游應(yīng) 用廠商緊密合作，從而在市場(chǎng)中占有一席之地。因此，具備較強(qiáng)技術(shù)研發(fā)能 力，能夠進(jìn)行極強(qiáng)低功耗設(shè)計(jì)和性能設(shè)計(jì)的高端 BLE 廠商是重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。
（報(bào)告來(lái)源：基業(yè)長(zhǎng)青研究院）
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