低成本晶片加速NB-IoT规模部署

新创公司Riot Micro现正出样一款为最新4G IoT标準量身打造的数据机晶片。据称这款RM1000晶片只需用约几毫安培(mA)到几微安培(uA)的电流，而且能以远低于业界目标——每模组5美元的价格销售。

全球各地的营运商才刚刚启动各种基于LTE的蜂巢式IoT网路。他们的目标在于超越这一波新兴的各种低功耗广域网路(LPWAN)，如LoRa、Sigfox，以及802.11ah Wi-Fi等等。

Riot Micro的晶片是专为用于处理窄频物联网(NB-IoT)和LTE Cat M1 (或称eMTC)标準而设计的。Riot Micro 执行长Peter Wong表示，「这两项标準的数据机晶片非常类似，彼此之间也存在许多共同点，但却无法同时执行，一次只能使用其中的一种。」

Riot并非在DSP上以软体建置基频功能，而是将快速傅立叶变换(FFT)和基频滤波器分割成几个实体层区块。另外，它还将LTE协议堆叠精简为物联网规格所需要的基本要素。

该晶片採用台积电(TSMC)的55nm技术製造，透过26MHz ARM M0控制器、嵌入式SRAM和新的PLL，处理NB-IoT和Cat M1。竞争的晶片通常採用执行频率大于100MHz的控制器，以及主要来自外部的最多16MB RAM。

Riot Micro执行长Peter Wong展示其评估板(来源：Riot Micro)

低速时脉速率让Riot採用低压差稳压器(LDO)进行电源管理，取代更昂贵的DC/DC转换器，因而无需补偿快速逻辑元件的杂讯。

其结果是当基频在处理23dBm传输时，从3.7V的电池中汲取约20mA电流。完整晶片组包括第叁方功率放大器(PA)和RFIC的功耗则约100mA。

而在睡眠模式下，该元件的功耗还不到2uA。大部份的晶片处于睡眠模式时，程式码仍会监看讯号的传唿通道。RioT宣称，该晶片由于不需要载入DSP程式码，因而在进入和煺出睡眠模式时的延迟也较竞争产品更低。

Wong说：「我们认为足以让蜂巢式网路的成本低至与蓝牙相提并论，因而有助于推动物联网的部署。」

RM1000评估板採用Skyworks PA以及来自瑞士ACP的RFIC，但也能与Qorvo或其他供应商的晶片搭配使用。

积极寻求晶片整合

目前该新创公司面临着两大挑战。其高度客製的数据机意味着它并不支援传统的2G/3G，以及LTE标準——竞争晶片在DSP核心上以软体进行处理。

Riot认为大约在一年前还需要支援2G，但是，Riot行销副总裁Greg Wynans说：「如今这项需求似乎已经消失了。」

现在，营运商更有兴趣利用NB-IoT推向功率和价格的新低点。此外，有些人认为NB-IoT是其关闭2G网路过渡计划的一部份，因为2G网路设计并不支援大规模的IoT节点。

Riot的另一项挑战在于它是一家市场新进者，晶片与软体均尚未经过测试。因此，该新创公司正以基地台与营运商软体测试其晶片，计划今年6月以前量产晶片。

Wong说：「以硬体为中心的途径缺点在于必须正确执行。」他补充说，这款可用晶片已经开发出来四个月了，「我们没有在DSP上更改韧体的选择，所以在进入量产前进行了许多模拟。」

包括高通(Qualcomm)和Sequans等竞争对手已开发出M1与NB-IoT晶片，并展开营运商测试了。随着量的增加，他们预计将进一步最佳化晶片以符合规格要求，而像英特尔(Intel)与高通等巨擘已经在自家公司内部打造所需的PA和RFIC了。

RM1000的基本方块图

Wong说：「我不知道有没有人会像我们一样做以硬体为中心的设计，但他们可能会使用更低功耗和更低频率的DSP…而其中有些可能没有自己的协议堆叠。」

接下来，Riot打算将PA或RFIC整合到下一代元件中。然而，为这些区块找到独立的IP来源并不容易;到目前为止，Riot尚未建立自己的类比团队。

Riot Micro自四年前成立以来，已经筹集了近2,000万美元的资金。该公司最初的目标是出售LTE协议堆叠，直到叁年前曾经是LSI技术策略专家的Wong加入担任CEO。

他说：「从IP和演算法开发中转型并不容易，但我们重新调整成为一家半导体公司。其他还有一些公司则为NB-IoT重新调整LTE数据机。」

Wong还聘请了来自Blackberry的LTE协议小组，以及被博通(Broadcom)收购的前Newport Media蓝牙和Wi-Fi晶片专家。