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华为也赶Tag热潮?拆解对比:三星SmartTag+ vs苹果AirTag

时间:2022-05-17 15:39:11 作者:综合报道 阅读:
根据外媒最新消息指出,根据 MySmartPrice 的一份报告显示,在蓝牙 SIG 认证网站上发现了华为即将推出的智能追踪器,查看认证列表,该华为标签智能追踪器的型号为 KRI-CE010......
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电子工程专辑讯,根据外媒最新消息指出,根据 MySmartPrice 的一份报告显示,在蓝牙 SIG 认证网站上发现了华为即将推出的智能追踪器,查看认证列表,该华为标签智能追踪器的型号为 KRI-CE010。

近日在“云空间”APP上出现了“用于使用短声超短精准查找您的HUAWEI Tag”的相关权限设置界面。目前尚不清楚华为将在何时推出这一产品。

在去年10月份,华为曾在欧洲申请了一项名为“HUAWEI S-Tag”的商标,外媒认为“S”可能代表“Smart智能”,这是关于华为智能标签消息的首次非公开亮相。根据申请信息,这个商标可能应用在智能手表、智能眼镜、智能戒指、智能手机、计算机程序软件、可穿戴活动追踪、医学分析等领域。

智能追踪标签热潮,UWB技术步入快车道

近年来智能终端和蜂窝基站的大规模普及,5G、Wi-Fi、LoRa、UWB等无线通信技术的迭代,带动室内精准定位市场发展迅速,也让智能标签行业不断涌入新玩家。比如苹果,TILE、三星等厂商都有自己的追踪定位产品。老牌蓝牙追踪器厂商Tile已经在该赛道从业10年,推出了包括pro、mate、slim、sticker等依靠蓝牙信号定位的终端,兼容IOS和安卓系统。

三星在2021年推出的SmartTag+也内置了UWB技术;国内厂商北京清研讯科推出的Tic Tag同样采用UWB和蓝牙5.1技术;OPPO也有基于UWB的可充电实验室版Tag,目前尚未公开发售。

智能标签可以用在物品管理和追踪定位上,当前面向大众消费市场的Tag通常使用BLE(蓝牙低功耗)和UWB(超宽带)技术组合来精确标签位置。

UWB全称Ultra WideBand超宽带通信,可以利用500MHz带宽的信道,通过TOF+GPS测距实现类似高精度定位效果。UWB技术具有定位精度高、系统复杂度低、抗干扰能力强、传输速率高、安全性高等优点,其信号覆盖范围25米到250米,定位误差在0.1米,尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入。

根据Techno Systems Research的调研显示,2022年全球UWB市场出货量将超过3.2亿台,当前主要应用场景是 实时定位系统(RTLS B2B);智能手机、可穿戴设备和消费标签;汽车;智能家居这四大领域。

目前国际知名UWB芯片厂商有Qorvo、NXP、3DB、ST、Microchip、苹果等。以Qorvo收购的Decawave UWB芯片最具代表性,近些年国内芯片厂商如纽芯瑞、驰芯半导体、瀚巍微电子等也在崛起。

拆解三星SmartTag+ 和 苹果AirTag 

最近Techinsight在一篇博客文章里拆解了三星 SmartTag+ 和 Apple AirTag,其中三星采用NXP SR040,苹果采用Apple U1(TMKA75),一起来看两家Tag产品的详细拆解,以及使用的UWB器件的性能比对。

图注:来源TechInsights,电子工程专辑制表

可以看到,两个芯片的尺寸接近,且都由台积电代工,但其他差别很大,例如,SR040 的UWB收发器和电源管理占据了裸片面积的45%,而苹果 U1 仅占 33%。

在处理器和内存方面,SR040占37%,苹果U1占57%。SR040 的工艺代为 40 nm,由 8 个金属层形成,而 Apple U1 的工艺代为 16 nm,由 13 个金属层形成。

三星 EI-T7300 (SmartTag+) :

三星 EI-T7300 (SmartTag+) 中使用了恩智浦(NXP)的SR040 UWB 收发器处理器芯片。NXP Semiconductor SR040 采用 QFN 封装,该封装由一个引线键合到引线框架的单个管芯组成。这些测量的关键尺寸以及观察到的晶体管特征表明,SR040 芯片使用的是台积电的 40 nm CMOS 工艺。

图 2. NXP Semiconductor SR040

SR040 芯片由一个 UWB 模拟前端收发器、几个电源管理电路、几个 SRAM 存储器、一个 ARM Cortex CPU 和几个 GPIO 组成。

图 3. NXP Semiconductor SR040 芯片照片

让我们更深入地了解一下 UWB 模拟前端收发器。

图 4. UWB 模拟前端收发器

UWB 收发器宏可分为两半。在下半部分,我们找到了射频信号路径,而射频和中频 PLL 在上半部分。接收器和发射器之间共享一个射频焊盘。

接收路径包括带有输入匹配电路的 LNA、RX 正交下变频混频器、一对无源滤波器、一对由两个二阶级组成的有源滤波器,最后是一对时间交错 ADC,每个包括逐次逼近型 sub-ADC。

发射阵容包括由两个级联sub-DAC 组成的 TX DAC、上变频 TX 混频器、功率放大器和 BALUN 变压器。

RF PLL 包括相同的基于 LC 谐振回路的振荡器。接收器所需的正交相位在振荡器附近产生,并使用差分共面传输线发送到它们的目的地。发射器使用相同的两个相位之一。由于发射机的 IF 部分不是正交的,因此必须在 RF PLL 中生成相位调制,并将其施加在混频器中的信号上。RX ADC 和 TX DAC 的时钟在 IF PLL 中生成,其中包括一个三级差分 CMOS 环形振荡器。

图 5. 电路分析

Apple AirTag:

苹果于2006年申请了“用于飞行时间测距和网络位置估计的超宽带无线电”的专利,此后至少申请了三项相关专利以上就是对使用用于跟踪对象的 UWB 通信标准的两种设备的简要总结。

一个只有 1/4 美分大小的设备可以拥有多个天线、无线电 IC、一个电池,并且可以继续作为双向无线电运行,在近一整年的时间里精确定位几英尺范围内的物体。

图 1. Apple AirTag 主要组件

Apple AirTag 配备Nordic nRF52832,其芯片采用 90nm 工艺节点制造,比稍旧的 2.4 GHz Noridc 收发器 IC 中使用的 180nm 工艺有了进步。AirTag 中的 nRF52832 是 WLCSP50 封装,比较大的 48 引脚 6 mm x 6 mm QFN 选项小 75%。选择 WLCSP50 而不是 QFN 封装可能有多种原因,其中之一可能很简单,例如需要更少的 PCB 空间来使用多功能 Nordic 芯片。

图 2. Nordic nRF52832 芯片照片

Apple U1 UWB SIP(​​系统级封装)——在一个总封装面积为 20.58 mm 2的单个封装内包含 Apple UWB 收发器、嵌入式晶振、Sony RF 开关和更小的分立元件。

图 3. Apple U1 UWB SiP

Apple AirTag 的无线电IC占整个可用 PCB 面积的不到30mm2或 6%。然而,AirTag 的性能,即它在保持连接到 Find My 网络方面的成功,不仅在于无线电 IC,而且在很大程度上依赖于它的天线和天线设计。

但是 AirTag 的小尺寸不允许像我们在其他更大的设备(如手机)中看到的单独的天线部件。相反,AirTag 有一个框架,上面设计了所有三个天线。

图 4. Apple AirTag 天线设计

苹果还在 AirTag 中加入了一个扬声器,它可以针对各种场景发出“啁啾声”。位于 PCB 上的 Maxim D 类音频放大器驱动扬声器。

值得注意的不仅仅是 AirTag 的功能和设计。AirTag 零售价低于 30 美元,估计制造成本为 10 美元(不包括软件成本和研发)。

责编:Amy.wu
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