Stastita[1]預測,，到2025年,，物聯(lián)網(wǎng)設備數(shù)量將超過750億,，遠遠超過聯(lián)合國預測的2025年全球81億人口數(shù)量[2]。物聯(lián)網(wǎng)可能是科技公司的最大推動力量之一,。物聯(lián)網(wǎng)設備最重要的特點便是聯(lián)網(wǎng),。 

無線聯(lián)網(wǎng)的設備通過射頻無線電、天線和相關電路將電信號轉(zhuǎn)換為電磁波,，反之亦然,。設計人員有兩個選擇可實現(xiàn)該電路：a)使用射頻芯片組并設計相關的射頻部分；b)使用已經(jīng)安裝了射頻芯片組和相關射頻部分的模塊,。在本文中,，我們將比較這兩種方法，并幫助設計人員做出明智決定,。

使用芯片組和模塊的射頻部分

采用芯片組方式實現(xiàn)的射頻部分由射頻IC,、天線、巴倫和濾波器,、匹配網(wǎng)絡,、晶振、以及其他無源器件組成,。下面是使用意法半導體的BlueNRG BLE SoC的參考實現(xiàn)原理圖

圖1：BlueNRG-2 參考原理圖

使用模塊方法的實現(xiàn)要簡單得多,。與圖1相同的電路也可以使用現(xiàn)成的模塊來實現(xiàn)。下面是意法半導體的BlueNRG-M2SA模塊的引腳分配和內(nèi)部框圖,。該模塊是利用BlueNRG-2 SoC和相關電路實現(xiàn)的,。

圖2：BlueNRG-M2SA引腳分配和內(nèi)部框圖

芯片組方法與模塊方法的比較

在選擇合適的方法時，要考慮三個主要方面：a)上市時間,，b)認證,，c)成本,。我們將對每個方面進行回顧，以便從邏輯上理解透徹,。

上市時間

使用芯片組設計射頻部分的步驟如下：

i) 設計原理圖和布板

ii) 請PCB制造商制板

iii) 焊板

iv) 微調(diào)無源器件的值,，以優(yōu)化性能

v) 訂購模塊的所有組件，然后生產(chǎn)出模塊

vi) RF測試和認證

基于芯片組設計的射頻部分幾乎要花費3 - 6個月時間,。它還需要多種資源,，如射頻設計師、供應鏈和多個服務合作伙伴,，如PCB制造商和EMS公司,。該方法適用于大批量生產(chǎn)，但不適用于原型制作和小批量生產(chǎn),。 

模塊則是為快速上市而設計的,。使用模塊添加連接不需要具備任何RF專業(yè)知識,。無線連接比較簡單,，就像一個模塊化的即插即用組件，因為設計師得到一個現(xiàn)成的射頻部分,，模塊化的實現(xiàn)非?？臁Ｒ虼?，設計人員可以非?？焖俚貙⒆约旱漠a(chǎn)品推向市場。這對于原型制作和小批量生產(chǎn)尤其重要,。

認證

幾乎任何電子設備都要經(jīng)過通用放射測試,。此外，配有射頻部分的器件也被視為有意放射體,。因此,，它們需要額外的認證，以確保它們放射的功率不會超過允許值,，或干擾其他設備或頻段,。在這方面，沒有全球通用的認證,，每個國家或地區(qū)都有自己的標準,。通常這些標準是相似的，但是它們?nèi)匀恍枰ㄟ^申請和相關過程,。

此外,，大多數(shù)射頻技術（如BLE、Wi-Fi或GPRS）都必須符合特定組織制定的標準,。所以,，它們也要通過這些認證,。例如，意法半導體的BlueNRG SoC和BlueNRG-M2SA 模塊的認證過程,。

藍牙低功耗設備需要通過藍牙技術聯(lián)盟（管理藍牙標志使用的機構）的認證,。它們還需要獲得不同國家和地區(qū)的RF認證。一些國家和地區(qū)確定的認證有FCC（美國）,、RED（歐洲）,、WPC（印度）、IC（加拿大）,、SRCC（中國）,、以及Type（日本）。 

由于模塊已經(jīng)經(jīng)過測試并被認證為輻射裝置,，通過模塊實現(xiàn)的設計無需再做輻射裝置認證,，可被視為所用模塊的派生設備。下面是芯片組方法和模塊化方法的成本比較,。 

認證過程耗時,、繁瑣且成本高昂。如果產(chǎn)量夠大,，可以通過規(guī)模經(jīng)濟來分攤成本,，但對小批量產(chǎn)品來說，分攤成本過高,。

費用

本文已經(jīng)討論了成本的一些要素,。一般來講，成本包括 

- 電路設計成本

- 設計人員成本,、供應鏈成本和生產(chǎn)成本

- 認證成本

- 機會成本 

一般來說,，如果年產(chǎn)量超過100-150K件，或者產(chǎn)品的形狀不允許采用專用模塊,，這些成本是合理的,。

意法半導體提供的模塊

意法半導體是世界領先的半導體公司，生產(chǎn)各種低功耗射頻器件和模塊,。意法半導體提供的射頻芯片組和相關模塊見下表

一個需要考慮的非常重要的方面是,，上面提到的所有芯片組和模塊均已納入10年長期供貨計劃。這意味著如果一家公司在其設計中使用了這些組件,，那么意法半導體將從產(chǎn)品發(fā)布之日起的10年內(nèi)持續(xù)提供這些組件,，或提供完全兼容的替代品。

結論 

如果終端設備的形狀不能適應模塊或產(chǎn)量非常大,，則應采用芯片組方法以期實現(xiàn)合理的設計成本,、生產(chǎn)成本和認證成本。如果公司希望專注于自己的核心競爭力并避免射頻設計的麻煩,，模塊化方法應該是首選,。模塊化方法也是原型制作和小批量生產(chǎn)的首選,。如本文所述，意法半導體是低功率射頻技術領域的領軍企業(yè),，為各種應用場景提供廣泛的芯片組和模塊,。

[1] https://www.statista.com/statistics/471264/iot-number-of-connected-devices-worldwide/

[2] https://www.usatoday.com/story/news/world/2013/06/13/un-world-population-81-billion-2025/2420989/