鄭小龍 （《電子產品世界》編委，北京 100036）

　　摘 要：5G通訊技術為物聯網（IoT）注入新的活力 ，其中NB-IoT標準將物物相連提高到全新的水平，于是支持NB-IoT的芯片應運而生。北京智聯安科技有限公司致力于提供符合NB-IoT+CAT1的智能化、高性能、低功耗和低成本芯片，并已批量生產。

　　關鍵字：物聯網；5G；NB-IoT；CAT1；低功耗

　　1 物聯網時代正在來臨

　　隨著數字信息時代的到來，人們熱衷討論的話題之一是“移動互聯”，其突出標志首先是人與人相聯的智能化便攜式終端，即移動互聯網，隨后就是物與物相聯的智能化傳感器，即物聯網（IoT）。移動互聯網和物聯網是5G發展的驅動力，正是5G在開啟“萬物互聯”的新時代，因此具有巨大的市場前景。據預測，2030年全球物聯網連接設備數目將是爆炸性的1 000 億個（中國將占1/3），遠遠超過移動終端連接數的成長。盡管2020年，無論國際還是國內還只是起步階段，卻是未雨綢繆、蓄勢待發的關鍵階段。

　　2 看好NB-IoT和CAT1

　　物聯網互聯將采用什么網絡協議？國內芯片公司在5G互聯創新機遇中是否可以占得先機？帶著這些問題，筆者來到北京的銀谷大廈，拜訪了北京智聯安科技有限公司。

　　這是家有十余年歷史的公司，董事長呂悅川是筆者的清華精密儀器系88級校友，他于2007年從海外歸來就著手創業，創辦了從事芯片設計的國家高新技術企業。他曾帶領研發團隊，成功開發出CMMB的手機電視芯片，為聯想和中興國產手機所采用，為2008年的北京奧運會增添精彩；也曾經開發出單芯片工業傳感器解決方案，實現精密位置和角度傳感，更好地實現了自動檢測與控制，并順利流片。

　　隨著5G的出現，智聯安發現了在廣闊通信領域蘊藏的巨大通訊機遇，便毅然投入智能移動物聯網通訊芯片的研發。移動物聯網的關鍵是標準，由于歷史原因，以往的數字移動系統都是以通信業務為主，雖然不斷加入通訊的內容，但是標準并不統一，并且存在不公開的問題。隨著2G逐步退網，3G和4G都沒有國外的LPWA標準規范，LoRa標準規模受制于頻率管制。NB-IoT源于4G LTE，2019年正式并入5G長期演進計劃并獲得ITU確認，實際成為未來10~15年移動物聯網的技術規范。

　　基于此，智聯安確立將NB-IoT和CAT1作為主力支持的標準，因為前者是5G物聯網標準長期演進的起點，后者是之前成熟技術的積累。

　　3 NB-IoT和CAT1在5G中的角色

　　NB-IoT和CAT1也得到了我國政府的支持。2020年5月工信部發布《關于深入推進移動物聯網全面發展的通知》，明確NB-IoT、CAT1、5G/uRLLC正式成為移動物聯網的長期技術。

　　5G有三大應用場景，即增強型移動帶寬（eMBB），低功耗大規模機器通信場景（mMTC），高可靠、低延時場景（uRLLC)。圖1為5G相關移動物聯網標準關系及目標應用，可見NB-IoT和CAT1屬于mMTC范疇，而該場景下的芯片，不僅需要具備高性能、智能化、低成本的外在特點，還需要內“芯”超酷（cool）——功耗越低越好。

　　4 MK8010酷在哪兒？

　　性能優異的NBIoT芯片必然具備高性能、智能化和低功耗特色，當然還要低成本，這都在第一款MK8010芯片得到體現。

　　● MK8010高性能表現在靈敏度為-117 dBm，優于業界平均水平-115 dBm。

　　這種優異性能保障產品互聯互通的可靠性。

　　● 智能化表現在內嵌功能強大的用戶MCU，啟動時間小于10 μs，僅是業界平均水平的一成；時鐘高達192 MHz；休眠方式多達5種，更為省電；大容量（閃存4M，內存64K）；更多可擴展功能由48GPIO支持。

　　● 低功耗表現在2 . 0 V芯片的工作電壓，低至1 μA的PSM（省電模式）電流，這些都低于業界平均水平，因此電池可使用10年。

　　● 低成本表現在硅片面積比競品小一半以上，采用QFN封裝，成本比競品低一半；而集成的高性能MCU使系統成本降低約1美元。

　　MK8010支持最新的NB-IoT標準，數據傳輸速率達到150 kbps。

　　與此同時，智聯安芯片的工藝也在不斷超越，現在采用的是55 nm工藝，之后已規劃了40 nm、28 nm，甚至到10 nm，這就為功耗和成本的不斷降低鋪平了道路。

　　5 掌握核心技術，對外攜手合作

　　MK8010芯片的核心技術由智聯安團隊自主研發，包括SoC設計平臺、射頻、物理層、協議棧代碼等。基于NB-IoT的芯片全棧屬于自研平臺，由于跟進3GPP規范的長期演進，MK8010更具靈活性，客戶由此可擺脫第三方供應商的限制，在研發和市場上占得先機。

　　對于功耗和成本需求均極為敏感型的通用物聯網領域，MK8010也將大顯身手，諸如智慧城市中的社區、樓宇、家居的安防、消防及保健等；智能生活包括智能手表和智能手環以及可穿戴設備等；智能氣象包括云層采集和霧水收集等設備的密集化；智能環保包括各種覆蓋不同環節設備的精細化。而對于行業客戶的特殊需求，客戶定制化也是可行的，以符合物聯網差異化的本質需求。

　　在5G移動物聯通訊芯片研發上，智聯安并不是孤軍奮戰，而是攜手國內幾家同行一起開拓市場，并友好競爭。

　　正是由于本土芯片企業的興起和堅守，幾乎完全擠壓了國際知名廠商如英特爾和高通在國內物聯網通訊領域內的發展空間。目前，智聯安已經成為了取得入網資質的NB-IoT芯片主要供應商之一。同時，智聯安秉持開發和共贏的設計和經營理念，愿意把自有的成熟技術授權給有實力的頭部企業，例如運營商、國內電網、優質的MCU設計企業，以便公司在更先進的技術上跟進快跑，實現快速的技術迭代。

　　呂總深情地展望未來5G的發展，指出手機、物聯網和車聯網將是重要的發展方向，而圍繞物聯網的邊緣計算將大有可為。由于海量數據采集需要用到大數據和深度學習技術，需要人工智能的參與，為此，智聯安已有相關的技術儲備。呂總拿出一本《自然》雜志，封面就是他們曾經協助清華大學開發出的一款類腦芯片的畫面（圖2）。

圖2 《自然》雜志的封面

　　將人工智能與先進通訊技術的結合，為世界奉獻具有更加智能化、更低功耗的超級國產芯片，是智聯安公司不懈努力的愿景。血濃于水、血總是熱的！要打造一顆物聯網通訊超酷的芯，需要的是滿腔的熱情和火熱的心。相信智聯安在百尺竿頭上會更進一步，使5G更加精彩！

　　（注：本文來源于科技期刊《電子產品世界》2020年第07期。）