过去几十年来，互联市场改变了我们的生活方式。几乎每天，我们中的大多数人都要花费数小时使用各种联网设备，或至少与它们进行互动。
据ABI Research 预测，到 2024 年底，全球互联设备的数量将超过 550 亿台，涵盖广泛的终端市场，包括移动设备、个人电脑、可穿戴设备、家庭娱乐、智能家居、汽车、商业建筑、工业以及其他消费和物联网（IoT）应用。这种增长的根本原因是短距离无线连接技术的迅速发展，比如 Wi-Fi、蓝牙®和 802.15.4（最著名的是 Zigbee 和 Thread）等。同时，虽然超宽带（UWB）技术相对较新，但它也拥有独特的功能，预计在未来几年将大幅增长，因为它能够支持新的应用场景，提供创新的用户体验。
如图表 1 所示，预计未来 5 年，这些技术的机遇都将显著增加。到 2028 年，蓝牙®设备的年出货量预计将超过 73 亿台，Wi-Fi 设备预计将达到 47 亿台，802.15.4 设备预计将达到 16 亿台，UWB 设备预计将达到近 11 亿台。这相当于在 2023 年至 2028 年期间，这些产品的复合年增长率（CAGR）分别为 9%、7%、15% 和 21%。
这类增长很大程度上将依赖于这些技术所能支持的应用程序和设备类型的大幅增加。考虑到物联网（IoT）的多样性以及技术的持续创新，新型无线应用场景不断涌现，并且这些场景在未来十年将占据越来越大的联网设备市场份额。此外，设备本身的复杂性也在增加，支持的用例和功能也越来越多，且这些需求常常差异巨大。因此，无线连接技术需要有效应对一系列非常多样化的要求，包括：
•高吞吐量（高速传输，达到每秒数千兆比特(Gbps)）
•低延迟运行
•超低功耗，可实现多年的电池续航，或支持能源收集和环境物联网集成
•高安全性
•支持多种拓扑结构，如点对点、星型、网状、广播以及无连接的一对多通信
•高扩展性和互操作性，支持统一的应用层协议，如Matter
•支持多种功能、配置文件和软件栈
•在多个频段上工作，包括并发操作
•支持安全测距、雷达和传感能力的高精度集成
•使用到达角（AoA）、信道探测、飞行时间等定位技术，支持厘米级的高精度定位
•支持始终在线连接
•直接连接到云
•简化设备配置
•能够与移动设备、可穿戴设备和现有基础设施通信
•超高可靠性
•强大的射频（RF）性能，在不同技术之间实现良好的共存
•可在恶劣的射频、高密度、拥挤或繁忙的环境中部署
•支持宽广的温度范围，能在极端温度条件下正常工作
•能够在室内和室外环境中操作
•具备未来适应性的连接能力和较长的设备寿命（10年或更长）
•支持低成本和资源受限的设备
•支持小外形尺寸，减少设备占地面积
Wi-Fi、蓝牙®、802.15.4 和 UWB 技术的独特优势
考虑到设备和应用需求的多样性，我们比以往任何时候都更清楚地认识到，单一的连接技术无法有效满足这些多样性，而每种无线技术都有其独特的优势和局限性。
Wi-Fi 市场演变与未来机遇
Wi-Fi 基于 IEEE 802.11 标准，通常提供高吞吐量、低延迟和基于互联网协议 (IP) 的中短程连接，适用于各种应用，包括移动设备、个人电脑、摄像头、接入点、智能电视、游戏主机、扩展现实（XR）头戴设备等，这些设备的主要需求是高速互联网访问和视频流功能。Wi-Fi 的典型吞吐量在每秒数百兆比特（Mbps）到数千兆比特（Gbps）之间，具体取决于所采用的 IEEE 802.11 标准及其所操作的频段（如 2.4 GHz、5 GHz 或 6 GHz）。一贯以来，Wi-Fi 主要用于那些通过电源供电或配有大电池的设备，这些设备需要尽可能大的吞吐量和低延迟性能，因此功耗相对较高。
然而，得益于低成本、低功耗 Wi-Fi 4 和 Wi-Fi 6 芯片组的不断创新，Wi-Fi 技术现在能够满足消费级、商业级和工业物联网 (IIoT) 中越来越多的客户端设备的需求，包括资源受限和电池供电的物联网设备。这些设备，包括可穿戴设备、传感器、恒温器和门锁，通常对吞吐量的要求较低，但在外形尺寸、成本、计算资源、天线和电池大小等方面受到很大限制。与此同时，这些低功耗技术的创新也使 Wi-Fi 能够在电池供电的视频应用中找到新的发展机会，比如智能门铃和家用安防摄像头。此外，这些技术创新还使得一些更基础的设备可以实现多年续航。Wi-Fi技术的其他主要优势还包括能够连接到不同环境中的大量 Wi-Fi 接入点，实现设备始终在线并直接连接到云端。这减少了设计复杂性，加快了产品的上市速度。
Wi-Fi 技术仍在不断演进，以支持新特性，如 Wi-Fi 感知、增强定位、更高吞吐量、多链接操作（MLO）和通过 Wi-Fi 7 以及未来的 Wi-Fi 8 等新标准实现超高可靠性。
蓝牙®市场演变与未来机遇
在本白皮书讨论的所有技术中，蓝牙®可以说是目标市场和应用范围最为广泛的技术。通过支持蓝牙®基本速率/增强数据速率（即“经典蓝牙®”）和低功耗蓝牙（Bluetooth® LE）的双模解决方案，蓝牙®已在智能手机、平板电脑和个人电脑中广泛应用，成为无线音频、外设和配件连接的主要推动力。同时，凭借其在这些平台设备中的广泛使用、技术本身低功耗和低成本的优势、多样化的芯片供应商以及不断的技术演进，蓝牙几乎已成为广泛的消费和物联网应用中设备与设备连接的默认选择。因此，低功耗蓝牙®已成功渗透至各个市场，包括可穿戴设备、手机和PC配件、个人追踪器、助听器、汽车钥匙、智能家居自动化设备和智能电器。它还在广泛的物联网应用中取得了进展，包括低功耗传感器、信标和标签、商业楼宇自动化和照明控制、智能医疗保健设备、电子货架标签（ESL）和工业设备监控等等。
与此同时，低功耗蓝牙（Bluetooth® LE）技术仍在快速发展。在过去的十年中，该技术增加了对新功能的支持，例如如蓝牙网状网络（Bluetooth® mesh）、扩展范围功能、通过到达角（AoA）和离开角（AoD）实现的定位改进。而且，低功耗蓝牙技术最近还引入了信道探测，提升了定位精度；通过LE Audio 和 Auracast™ 广播音频，增强了音频性能；并推出了带响应的周期性广播（PAwR），从而为电子货架标签（ESL）等应用实现更具扩展性的无连接双向通信。蓝牙技术的演进还在持续推进，未来将引入更多令人兴奋的新功能，如更高的数据传输速率（7.5 Mbps，用于高清音频流等）和超低延迟（用于游戏外设）。
802.15.4市场演变与未来机遇
IEEE 802.15.4 是另一种低功耗无线连接技术，面向广泛的消费级、商业级和工业物联网（IIoT）应用。Zigbee 是最为人熟知的 802.15.4 技术之一，作为一种网状网络技术，它已在智能家居、商业楼宇、智能公用设施和工业 4.0 场景中得到广泛应用。虽然Zigbee 的最大数据传输速率为每秒 250 千比特（Kbps），但它凭借低成本、低功耗和高效的网状网络能力，非常适合各种家庭自动化设备，包括智能照明、门锁、恒温器、烟雾探测器和其他电池供电的无线传感器设 备。在智能楼宇中，Zigbee 技术通常用于联网照明控制、无线传感器及供暖、通风和空调（HVAC）系统的控制。与此同时，Thread 是另一项基于 802.15.4 的重要技术，在智能家居领域也获得了广泛认可。Thread 工作在 2.4 GHz 频段，是一种基于IPv6 的低功耗网络层协议，支持网状网络，具有更高的安全性和更低的延迟。由于其对 IP 的支持，Thread 能通过跨行业的项目（如 Matter）实现应用层的互通。Matter 是由连接标准联盟（CSA）发起的一项较新的倡议，旨在将多种连接技术整合在一个通用协议下，原生支持 Wi-Fi 和 Thread 等连接方式。在科技巨头的大力支持下，Matter 正在取得快速、广泛的成功，帮助消费者解决安装不同品牌智能家居系统的复杂问题，释放了这一市场的潜力。
UWB 市场演变与未来机遇
超宽带（UWB）是一种短程脉冲无线电技术，能够在 100 米以内安全、准确地计算其他 UWB 设备的相对位置，精确度可达厘米级。过去十年中，基于IEEE 802.15.4a 的 UWB 解决方案越来越多地应用于室内实时定位系统 (RTLS) ，实现厘米级的精准追踪。而在最近的 5 年里，新的IEEE 802.15.4z 标准的出现为该技术带来了更多的安全扩展，使 UWB 成为一种安全且精确的测距技 术，可支持更多创新的定位应用和服务。
UWB 使用 3.1 GHz 和 10.6 GHz 频段之间的宽信道带宽（500 MHz）和 2 纳秒 (ns) 的短脉冲来测量两台设备之间的飞行时间 (ToF)，这些设备涵盖智能手机、可穿戴设备、钥匙扣、标签、门锁和锚点等。接近时，这些设备开始使用飞行时间（ToF）测量进行测距，以计算通信的往返时间。这样，一个设备可以即时（刷新率为每秒 100 倍）、连续地计算出另一个设备的相对位置，并实时跟踪其移动。同时，AoA 技术可以确保系统准确知道设备的位置和方向，例如让门锁知道用户站在门的哪一侧，并准确识别用户意图。
这些功能让 UWB 能够提供高度安全且精确的距离和位置测量，满足汽车、移动设备、智能家居、智能建筑和其他物联网（IoT）解决方案提供商对精细测距和定位的需求。UWB 独特的安全测距功能吸引了众多智能手机、可穿戴设备、汽车和智能家居原始设备制造商（OEM）将该技术用于汽车无钥匙进入、个人追踪、音频切换和其他新兴用例。汽车连接联盟（CCC）和其数字钥匙 3.0 规范、FiRa 联盟以及连接标准联盟（CSA）的 Aliro 等组织，都在低功耗蓝牙（Bluetooth® LE）和近场通信 (NFC) 技术的帮助下，推动 UWB 各类用例的标准化。
此外，许多公司也开始利用 UWB 作为雷达和传感技术，应用于不同领域。UWB 雷达能够提供精细的运动检测，这使得一些创新应用成为可能，如车内儿童和宠物检测、手势识别和控制、消费电子产品接近和存在检测、婴儿床监测以及智能楼宇和停车场的运动传感等。
尽管 UWB 技术仍处于成熟早期，预计在未来十年内，该技术能够支持或增强的用例数量将显著增长。支持 UWB 技术的主要组织，如 FiRa 联盟，正在不断开发 UWB 技术的新规范，包括最新发布的 FiRa 2.0 规范，该规范已将无轨迹室内导航、寻找人员/物品、点触触发等确定为该技术的主要新兴用例。
UWB 还具备数据通信能力，以相对较低的功耗支持高达 27 Mbps 的吞吐量，使其随着时间推移可用于更多独特的安全定位和通信应用。
对多协议连接解决方案日益增长的需求
应用和功能要求的多样性意味着，需要多种技术的组合才能实现新的创新用例和功能。
有些设备需要达到每秒数千兆比特（Gbps）的吞吐量，有些需要使用纽扣电池工作数年，有些需要嵌入安全测距功能，另一些则越来越多地增加传感和雷达功能。许多设备将需要同时满足各种指标。同时，即使在同一种技术内部，这种多样性也在不断增加。以智能手机为目标的 Wi-Fi 设备与电池供电的传感器相比，需求截然不同，而家庭环境中的 Wi-Fi 设备与工业环境中的 Wi-Fi 设备在连接性方面也可能有很大差异。因此，每种连接技术必须根据不同的应用优先考虑不同的指标。这需要越来越灵活的连接组合，能够满足多种使用场景的需求。
设备将越来越依赖多种技术的特性，以有效扩展它们的功能。例如，支持Matter 的 Thread 设备的成功推广将与低功耗蓝牙®的无缝调试合作密切相关。类似的，数字钥匙、门禁控制和FiRa 相关应用中使用的 UWB 技术在初始唤醒和移交过程中也利用了低功耗蓝牙® 技术，以降低总体功 耗。希望集成安全微距或雷达功能的 Wi-Fi 和蓝牙®设备也需要集成 UWB。想要支持无损音频和扩展范围体验的蓝牙®耳机，也将从低功耗 Wi-Fi 集成中受益。对于视频流传输吞吐量要求较高的设备，可能需要同时集成 Wi-Fi 和蓝牙®来处理音频流。同时，其他低功耗的 802.15.4 传感器可以通过集成低功耗蓝牙®来实现配置、更快的固件更新或定位服务。
随着设备和应用场景的多样性不断增加，不同的环境也将采用多种连接技术。在这种背景下，对能够确保不同终端节点之间有效通信和互操作性的多协议集成电路（IC）的需求也在上升。以智能家居为例，它将同时使用多种无线标准，比如 Wi-Fi、蓝牙®、802.15.4 以及越来越多的超宽带（UWB）技术。同样，在企业环境中，智能楼宇、网关和支持多种不同协议的无线基础设施，也将能够实现多种有价值的物联网应用，包括无线传感器网络、视频监控、电子货架标签（ESL）、联网照明、实时定位系统（RTLS）和室内导航等。
也许最重要的是，组合和多协议集成电路能够帮助实现更高性能的设备，激活新功能以在竞争中脱颖而出，并帮助构建创新的用户体验和有价值的新服务，超越现有的技术水平。在单个芯片上实现多种协议，有助于通过启用新功能最大化芯片组的价值，同时尽可能降低成本、复杂性和上市时间。这将帮助芯片供应商在多个细分市场中更有效地竞争，并在竞争激烈、参与者众多的市场中脱颖而出。
随着新特性和新功能的不断涌现，未来几年这种复杂性和多样性只会持续增加。图 1 总结了一些关键因素，这些因素正在推动短距离无线连接领域的持续发展。对无线解决方案日益增长的需 求，加上持续的技术演进，新频谱的可用性，测距、定位和传感等新功能的集成，对更高性能和可靠性的渴望，以及未来环境物联网、能量收集和边缘人工智能的集成，都为市场带来了新的复杂性和机遇，而这些问题只能通过多种技术的结合来解决。
尽管很难预测未来十年将会出现多少新应用，但可以预见的是，越来越多的设备将利用多种技术来最大化性能、增强互操作性并促进持续创新。Wi-Fi、蓝牙®、802.15.4 和超宽带（UWB）等技术，以及这些技术的各种多协议组合，将在未来的市场中发挥关键作用。
多协议集成电路（IC）的益处
随着无线设备的日益增多、新的创新用例的出现以及雷达和传感等新型连接方式的涌现，对能够有效应对这些挑战的组合和多协议解决方案的需求也在不断增长。简单来说，组合和多协议集成电路（IC）的主要优势在于，它们能够将多种单项技术的优点结合到一个统一的解决方案中， 从而最大限度地优化每种技术的性能、效用和价值主张。这些优势主要体现在以下几个方面：
•降低成本：将多种无线连接技术集成到同一芯片上，有助于降低整体物料清单（BOM）成本。这可以通过减少元件数量、简化天线设计以及缩短设计时间和降低复杂性来实现。这对于帮 助推广 UWB 等新技术至关重要。
•降低功耗：与分立解决方案相比，组合和多协议解决方案的功耗更低。这得益于多个原因，包括更好的资源优化、资源共享能力、更强的共存性能以及不同协议之间的高效通信。
•更小的外形尺寸：与需要集成多个分立解决方案和额外组件的设备相比，将多个连接协议整合部署在同一芯片上，可使设备体积更小。
•提升射频性能和共存能力：由于不同协议之间高度集成且采用了增强的共存缓解技术，多协议解决方案能够提供更好的性能、稳定性和可靠性。这对于需要定期在相同频段上同时运行的设备尤为重要。
•降低设计复杂性，加快上市时间：使用更少的元件显著降低整体设计的复杂性。一旦解决 方案投入市场，它还有助于最大限度地减少设计过程中的任何故障点。这不仅可以加速开发时间，使产品更快进入市场，还能使设计团队将宝贵资源投入到其他环节。组合解决方案还有助于缩短设备在投产前通过认证所需的时间。
•创造有价值的新功能和用例：几乎所有互联设备的复杂性都在增加。Wi-Fi 正朝着性能频谱的两端发展，同时融合了先进的传感和定位功能。蓝牙®则具备多种拓扑结构和功能，包括Mesh 网格支持、AoA/AoD 测向、基于信道探测的测距、低功耗音频与Auracast™ 广播音频、 PAwR以及扩展范围等。与此同时，UWB 技术也快速进展，提供安全测距和高精度定位功能，以及用于存在和手势检测的雷达功能。通过无缝整合这些技术的优势，芯片组制造商和原始设备制造商能够为其产品组合创造真正创新的用户体验和有价值的附加功能。
按行业细分的多协议集成电路（IC）的机遇
考虑到设备和用例的复杂性不断增加，近年来多协议集成电路（IC）的机遇大幅增加也许就不足为奇了。下文将介绍多协议集成电路的一些主要新兴用例和潜在细分市场。许多当前的应用场景或市场领域仍然是将多种技术单独集成，或者在模块级别进行整合，但随着市场上新多协议解决方案的出现，它们很可能会利用这些新技术。
移动设备
智能手机和平板电脑使用组合式 Wi-Fi 和蓝牙®双模集成电路已有十多年的历史，目前这两种技术在这些设备中非常普遍。然而随着需求的增长，人们越来越希望嵌入 UWB 和 802.15.4 等其他技术，以支持新的使用案例。就 UWB 而言，这包括多种安全测距应用，如无钥匙汽车进入、门禁控制、个人追踪和音频传输。随着时间的推移，UWB 可能会扩展到新的“点触触发”应用、无接触移动支付和室内导航等场景，这些场景将由未来的FiRa 联盟使用案例定义。新的多协议集成电路，例如高通的 FastConnect 7900，是一款高度集成的 Wi-Fi 7、蓝牙®和 UWB 组合芯片。预计这些技术将加速UWB在未来几年的普及，不仅限于旗舰设备，从而降低采用成本和复杂性。
就 802.15.4 而言，第一款嵌入该技术的智能手机已经以苹果iPhone 15 Pro 的形式面世。这种无线技术可以与支持Thread 的智能家居设备直接通信，或充当智能家居应用的附加边界路由器或控制设备。传统上，平板电脑主要在家中使用，它们可以利用 802.15.4 技术充当智能显示器和控制中心，而无需购买专用的智能家居控制器。博通（Broadcom）最新的BCM4390多协议集成芯片将 Wi-Fi 7、蓝牙®和 802.15.4 整合在一起，面向智能手机和平板电脑市场。
家庭娱乐和智能家居
家庭娱乐智能家居设备日益多样化，市场对多种技术的需求也在增长，以满足不同的使用场景。
视频应用、始终在线的连接或简化的云连接可能需要使用 Wi-Fi，而音频应用、通过信道探测实现的接近检测或与移动设备和可穿戴设备的交互可能需要使用蓝牙®，超低功耗应用，或在照明控制方面构建可扩展的网状网络可能需要使用 802.15.4。
向 Matter 标准的转变也加速了对多协议解决方案的需求，这些解决方案有助于解决困扰智能家居市场多年的互操作性和安装问题。在Thread 或 Wi-Fi 网络层上运行的支持 IP 的 Matter 设备 可以简化智能家居设备的开发，并降低来自不同厂商或生态系统的设备不兼容的风险。现在，越来越多支持 Wi-Fi 和 蓝牙® 的家庭娱乐和联网家庭设备也嵌入了 802.15.4 技术，使其能够充当智能家居中心、显示设备和边界路由器，而无需外部模块或专用的智能家居控制器。
在过去的 12 到 24 个月里，三星的多款智能电视、智能显示器和音响设备都直接嵌入了Zigbee、Thread 和 Matter 支持。这是三星“Hub Everywhere”战略的一部分，旨在让家中多种设备都能作为Matter 控制器，从而简化智能家居网络的设置、管理，提升性能和可靠性。与此类似，Apple 公司也开始在其 Apple TV 4K 机型以及HomePod 和 HomePod Mini 智能扬声器中嵌入 Thread 支持，实现对设备的控制，以便融入其HomeKit 生态系统。最近推出的其他智能扬声 器，如亚马逊的第四代Echo，集成了 Wi-Fi、蓝牙®和 802.15.4 技术，还能作为 eero Wi-Fi 扩展器、提供蓝牙®音频和 mesh 网状网络支持，同时可以作为智能家居中心。考虑到视频流、远程控制和音频使用场景对 Wi-Fi 和蓝牙®功能的需求，Matter 标准的兴起可能会加快对多协议集成电路（IC）的需求，这种集成电路能够在各种智能互联家居设备中同时使用这三种技术。
同时，低功耗蓝牙®正日益成为简化新Matter 设备与现有网络连接的先决调试技术。随着越来越多的设备开始支持Matter 标准，这将加速对多协议解决方案的需求，从而简化开发、确保不同设备之间的互操作性，并使得设备的设置过程变得顺畅无阻。
许多智能家电都配备了 Wi-Fi 和蓝牙®组合芯片，可与现有的家庭接入点实现直接、始终在线的连接，同时还能通过蓝牙®直接与智能手机交互或实现无缝配置。同样，市场上已经有许多 802.15.4和蓝牙®组合解决方案，专注于智能家居和其他物联网（IoT）应用。例如，STMicroelectronics 的 STM32WB 解决方案专门针对Matter 设备，因为它能够同时运行Thread 和用于设备调试的低功耗蓝牙®。其他解决方案，如Espressif 的 ESP32-H2、NXP 的 MCX W71X 和 W72X、Alif Balletto 以及 Atmosic 的 ATM34/e，都将 802.15.4 与低功耗®结合，以支持类似的智能家居和物联网应用。
目前市场上需要同时使用这三种协议的知名产品，包括谷歌的 Nest Learning Thermostat 和 Nest Doorbell，这些产品结合了 Wi-Fi 4、低功耗蓝牙®和 802.15.4。与此同时，高通、NXP、Synaptics 和 Espressif 等众多厂商也推出了集成 Wi-Fi、蓝牙®和 802.15.4 的三协议片上系统（SoC）。这些芯片可以应用于智能家居集线器和显示屏、边界路由器、智能电器、恒温器、智能门铃以及联网照明等设备。
最后，UWB 等新兴技术在未来的门禁控制、触控式电器控制、手势操作和基于距离的设备激活等应用中，有望带来更高的安全性和全新的使用体验。随着 UWB 在移动设备中的普及率越来越高，推动其在各种智能家居设备和电器中集成的动力将进一步增强。如今，Apple 公司的第二代 HomePod 智能音响已经支持 Wi-Fi、蓝牙®、Thread 和 UWB 技术，其中 UWB 可用于切换来自 iPhone 的音频。此外，新推出的华为灵犀指向遥控也进一步证明，智能电视公司正尝试通过融合 UWB、低功耗蓝牙®和运动感应边缘 AI 技术来革新用户界面（UI）体验。
消费级和企业 Wi-Fi 网络基础设施
家用 Wi-Fi 接入点正越来越多地结合多种连接协议，以实现对Matter 的支持，并可替代单独的专用智能家居集线器和控制器。最近的一些例子包括谷歌的Nest Wi-Fi Pro（集成了 Wi-Fi 6E、Thread和低功耗蓝牙®）和最新的eero Max 7（集成了 Wi-Fi 7、Thread 和蓝牙®）。在企业领域，Wi-Fi 接入点和物联网网关也越来越多地采用多种无线连接技术，如 802.15.4、蓝牙®和 UWB，以帮助实现一系列物联网应用，包括无线传感器网络、联网照明控制、资产跟踪、室内导航和电子货架标签（ESL）等。这使企业能够利用每种技术的独特优势，例如通过到达角（AoA）和信道探测实现精确的室内定位、构建可扩展的低功耗网状网络，以及采用PAwR 等无连接的双向通信拓扑。博通（Broadcom）的 BCM47722 是一款面向接入点市场的多协议片上系统的最新示例，它结合了 Wi- Fi 7、低功耗蓝牙®和 802.15.4 技术。
汽车无钥匙进入，门禁控制和个人追踪
在许多应用中，技术与其他技术的结合能够发挥最佳效果。例如，在所有 FiRa 和 CCC 的跟踪与门禁控制应用中，UWB（超宽带）与低功耗蓝牙®配合使用，以降低 UWB 精确测距的整体功耗。低功耗蓝牙®用于低功耗的设备发现和初始唤醒，随后将任务交给 UWB，实现安全测距和访问权限。类似地，Apple AirTags 和 Samsung SmartTags 等个人追踪器将 UWB 和低功耗蓝牙®结合在一起，实现了高精度定位功能，而不会显著增加功耗。
2023 年 11 月，连接标准联盟（CSA）宣布了Aliro，这是一种新的通信协议，旨在确保消费级和商业级门禁控制应用的互操作性，特别是那些使用智能手机和可穿戴设备的应用。该标准的基础与汽车无钥匙进入市场的 CCC 数字钥匙 3.0 规范相似，都结合了 UWB、低功耗蓝牙®和 NFC 技术，以最大限度提高性能、降低功耗并提高可靠性。这一标准化过程可能会加速未来几年 UWB 和蓝牙®组合解决方案的发展。
目前市场上已有多种集成了 UWB 和蓝牙®功能的模块解决方案。ABI Research预计，随着时间的推移，新型的 UWB 和蓝牙®组合将在芯片组层面实现集成，从而进一步降低设计的复杂性、功耗、设备的体积以及成本。
可穿戴设备
可穿戴设备，如智能手表，现在已经配备了与智能手机相似的连接功能。例如，最新款的 Apple Watch 集成了 Wi-Fi、蓝牙®、UWB 和 NFC 技术，而在未来，这些设备还有可能选配 802.15.4 技术，直接控制支持Thread 协议的智能家居设备。
扩展现实（XR）设备
虽然大多数扩展现实（XR）设备，如虚拟现实（VR）头戴式设备和增强现实（AR）智能眼 镜，已经采用了 Wi-Fi 和蓝牙®组合解决方案，但未来还可能嵌入 UWB 技术，以增强导航、位置服务、物品检测和低延迟外设交互的能力。
音频设备
最近，音频领域也出现了一些新组合。高通最新的 S7 Pro Gen 1 声音平台将超低功耗 Wi-Fi与蓝牙®结合在一起，实现了无损音频，并支持在家庭 Wi-Fi 网络上进行远距离无线听音。最近还出现了新的“会说话的传感器”原型，可以让无线传感器或电器配备低功耗音频，直接向员工或消费者的耳机广播状态信息、安全或保安公告。理论上，除了蓝牙®技术外，这类应用还需要多种连接技术，如 Wi-Fi 和 802.15.4，具体取决于部署环境和设备要求。
销售点（POS）终端
UWB 技术的另一个潜在未来应用场景是在支付应用中。2022年，ING 与 NXP 和三星合作，展示了首个 UWB 点对点支付，用户只需将手机对准另一个用户即可汇款。FiRa 联盟还将无触点移动支付和汽车车载支付确定为未来 UWB 技术的关键应用场景。这将促进支持 UWB 的支付终端的发展，这些终端目前已配备 Wi-Fi、蓝牙®和 NFC 技术。
物联网（IoT）应用
组合和多协议解决方案还被广泛应用于其他消费级、商业级和工业物联网（IIoT）应用中。这些应用包括门禁读卡器和门锁、商业照明灯具、无线传感器、实时定位系统（RTLS）标签和锚点等。
随着这些技术的不断发展，集成多种连接技术的理由可能会越来越多。这些理由可能包括对低功耗音频和Auracast™ 广播音频的支持、传感功能、手势控制、近距离服务、信道探测、更快的固件更新，以及新的无连接拓扑结构，从而使传感器或连接标签的推广更具可扩展性。例如，在平板电脑和笔记本电脑等设备中，UWB 还可作为近距离传感技术加以利用，实现自动锁定和解锁；在智能家居和商业楼宇自动化中，UWB 还可作为更高精度的存在检测技术加以利用，实现更好的暖通空调（HVAC）和照明控制。
未来创新
随着低功耗音频、Auracast™广播音频和蓝牙®信道探测等新蓝牙®技术的出现，以及蓝牙®未来可能扩展到更高频段和支持更高数据速率的潜力，加上UWB 在测距、数据传输、传感以及标准化方面仍处于早期发展阶段，很难说未来 5 到 10 年会出现什么新设备类型，以及这些设备类型在测距、功耗和吞吐量方面会有什么持续改进。然而，随着时间的推移，这些领域未来的创新必然会为多协议解决方案带来新的机遇和组合。
多协议集成电路（IC）日益增长的市场机遇
当然，组合和多协议集成电路（IC）并不是什么新鲜事物。早在 2000 年代中期就出现了首款Wi-Fi 和蓝牙®组合芯片，而在过去的 8 到 10 年间，众多领先的芯片供应商迅速推出了各种组合和多协议芯片组。在过去的 12 到 24 个月里，新型组合芯片不断涌现，芯片供应商正在开发越来越多独特的组合，以更好地针对上述多样化的消费和物联网应用。其中包括面向智能手机和接入点的高性能三射频 Wi-Fi、蓝牙®和 802.15.4 解决方案，面向智能家居和物联网的低功耗 802.15.4 和蓝牙®无线微控制器单元（MCU），以及结合 Wi-Fi、蓝牙®和 UWB 的新解决方案，以加速在移动设备和其他平台设备中安全测距技术的推广。
表 1 列出了过去几年发布的组合和多协议集成电路的一些著名例子。
随着多协议芯片组的集成，它们带来了许多独特的优势。这包括降低系统成本、外部物料清单（BOM）减少、更有效地实现内部和外部无线电共存、降低系统复杂性、加快开发速度、缩短上市时间。这些芯片组在帮助某些技术规模化、降低集成成本和复杂性、提供独特的性能优 势、改善关键细分市场的互操作性，以及实现创新的应用场景和用户体验方面将发挥重要作用。
ABI Research 预计，未来几年将出现更多组合和多协议集成电路，以更好地服务于新兴的应用场景，并在不同应用中创造独特的价值主张。
加速推进无线连接和多协议芯片市场发展
为了帮助芯片供应商和原始设备制造商（OEM）抓住无线设备日益增长的机遇，领先的硅和软件知识产权（IP）授权商 Ceva 提供了一整套全面的无线连接、边缘人工智能处理解决方案，以及音频、语音交互和传感器融合解决方案，旨在满足连接设备市场不断变化的需求。Ceva 公司的 IP 授权已有 30 多年的历史，是无线连接 IP 的领先供应商，其解决方案每年被部署在超过 10 亿台设备中。
截至目前，已有超过 180 亿台设备搭载了Ceva 的硅和软件 IP，涉及数百家许可证持有者。Ceva 无线连接解决方案的著名授权厂商包括NXP、Nordic Semiconductor、 Espressif、Renesas、Onsemi、Ambiq、Atmosic、Alif、UNISOC、Beken、Bestechnic、Actions Semiconductor、AIC Semiconductor 和 WinnerMicro 等等。
2024 年 4 月，Ceva 推出了多协议无线平台 IP 系列：Ceva-Waves Links™。这一新系列建立在 Ceva 现有的广泛且多样化的Ceva-Waves™ 产品组合基础之上，包括 Wi-Fi、蓝牙®、802.15.4 和 UWB 连接 IP，能够满足本白皮书中讨论的许多不断增长的连接设备市场需求。该现有 IP 产品组合的一些主要特性包括：
•Ceva-Waves™ Wi-Fi IP：Ceva 的灵活 Wi-Fi IP 套件支持 Wi-Fi 4、Wi-Fi 5、Wi-Fi 6/6E 和 Wi-Fi 7，适用于 Wi-Fi 接入点、高性能终端设备以及低功耗、低成本的小型物联网（IoT）设备。这些解决方案根据不同应用的性能要求进行了优化，涵盖 1x1 和 2x2 配置，支持 20 MHz、40 MHz、80 MHz 和 160 MHz 的信道带宽，跨 2.4 GHz、5 GHz 和 6 GHz三大频段。
•Ceva-Waves™ 蓝牙® IP：Ceva 的蓝牙® IP 解决方案支持双模BR/EDR（经典蓝牙）和低功耗蓝牙®，包括最新 6.0 规范在内的最新功能。这些功能包括蓝牙® Mesh 网络、配合Auracast™ 广播音频的经典音频和低功耗音频、编码PHY（长距离）、到达角（AoA）/离开角（AoD）以及 PAwR 和信道探测。这些解决方案还配备了适用于音频、可穿戴设备、智能家居、医疗保健和物联网应用的软件协议栈。此外，802.15.4 技术可以作为附加选项无缝集 成，或者作为独立的 Ceva-Waves™ 802.15.4 IP 提供。
•Ceva-Waves™ UWB IP：Ceva 的 UWB IP 是一款低功耗、高性能的MAC 和 PHY 平台，支持CCC数字钥匙 3.0 和 FiRa 2.0 规范的安全测距，适用于室内导航、物品查找找以及指向触发应用。此外，该平台还支持 UWB 多普勒雷达，可实现汽车内儿童检测等应用，并支持达角度（AoA）功能，可进行厘米级位置跟踪。这些解决方案还配备了丰富的软件包，以支持各种UWB 应用场景。
如图 2 所示，新的Ceva-Waves™ Links™ 产品系列提供了从无线电到上层软件栈的完全集成的多协议无线通信平台，旨在简化开发流程，加快创新型无线SoC 和 MCU 的上市时间。
通过支持多种技术，芯片供应商和原始设备制造商能够瞄准日益多样化的无线应用，同时开发新的增值功能，如精细测距、雷达与传感、高精度定位以及新拓扑结构的支持。Ceva-Waves Links™ 产品系列设计时充分考虑了多功能性，客户可以根据具体需求调整架构，同时也能适应不同工艺节点下的多种无线电。除此以外，得益于不同Ceva-Waves™ IP 技术之间的有效资源共享，以及根据每个特定配置量身定制的共存方案，该解决方案还针对低功耗进行了优化。
Ceva-Waves Links™ 系列的 Links100
Ceva-Waves Links™ 系列的首款产品是Links100。Links100 专为智能家居、可穿戴设备和物联网市场的低功耗和成本敏感型应用而设计，将 2.4 GHz Wi-Fi 6 1x1 与双模蓝牙® 5.4 结合在一起，并支持 802.15.4。如图 3 所示，由于采用共享的 2.4 GHz 射频收发器，设备的共存得到了充分优化，并且时分多址接入 (TDMA) 确保了不同技术之间的高性能同时运行。该解决方案已在 TSMC 22nm 工艺上预集成，并且目前正在由一家领先的原始设备制造商客户进行部署。
当然，鉴于潜在应用场景的多样化以及Links™ 平台的模块化，Ceva 已经确定了一些即将推出的Links™ 平台，这些平台将结合多种无线技术，包括：
•带多链路操作（MLO）功能的高级 Wi-Fi 6/6E/7，涵盖从高能效物联网到高速数据流等各种应用案例
•蓝牙®信道探测和下一代蓝牙®，能够提供更高的数据传输速率
•支持 FiRa 2.0、CCC 数字钥匙 3.0 和雷达的 UWB，用于创新的微定位和感应功能
Ceva 在多个无线 IP 领域拥有数十年的经验，选择像 Ceva 这样的成熟市场领导者提供的多协议解决方案，有助于简化开发过程。具体来说，可以有效降低单独授权多个 IP 的负担，能够帮助用户有效整合这些技术，管理共存问题，连接射频接口，并且在每次需要独特技术组合时，避免重复操作。此外，Ceva 提供的丰富软件栈，这些软件堆栈持续更新，以支持高性能和成本敏感型应用的最新技术改进，这降低了潜在的开发风险，并确保更快地将产品推向市场。与此同时，Ceva的互补产品组合，包括用于边缘人工智能的Ceva-NeuPro-M 神经处理单元 (NPU) 及其音频、语音和传感解决方案，使其能够为寻求开发物联网和边缘人工智能应用SoC 和 MCU 的连接供应商提供一站式服务。
最近，Ceva 发布了其最新的Ceva-NeuPro-Nano 神经处理单元（NPU），旨在推动更广泛的设备端人工智能应用。这一解决方案能够更有效地解决一些功耗、性能和成本方面的挑战。这些问题通常出现在需要始终保持运行的边缘人工智能应用中，比如语音识别、机器视觉和传感器功能，它特别适合用于电池供电的无线设备，比如真无线立体声耳机、可穿戴设备、传感器、摄像头和智能家居设备。这些组合解决方案对于在未来几年加速采用边缘人工智能至关重要，根据 ABI Research 的研究，到 2030 年，超过 40% 的微型机器学习(TinyML) 出货量将由专用 TinyML 硬件驱动，而不是通用MCU。
重要启示
得益于不同连接技术的独特能力，无线设备市场持续发展，在许多消费、企业和工业应用中实现了有价值的新应用和用例。这些技术逐渐被整合，以提高性能、降低功耗、缩小设备体积、加快上市时间、提升用户体验，并提供定位和传感等创新功能，从而在竞争中实现差异化，取得优势。然而，随着时间的推移，标准的持续演进必然会为多协议解决方案带来新的机遇和组合。
为了帮助芯片供应商和原始设备制造商（OEM）抓住无线设备日益增长的机遇，Ceva 提供了一整套全面的无线连接、边缘人工智能处理解决方案，以及音频、语音交互和传感器融合解决方案，旨在满足连接设备市场不断变化的需求。
因此，新的Ceva-Waves Links™ 系列整合了丰富的无线连接和边缘人工智能处理解决方案，以及音频、语音交互和传感器融合技术，能够降低将多协议无线连接集成到芯片设计中所需的风险和投资，为半导体公司和原始设备制造商提供了重要的价值主张。
这些解决方案对芯片供应商和原始设备制造商来说非常重要，因为它们可以帮助这些公司开发出独特的最终产品，从而能够更好地满足未来不断多样化的互联边缘人工智能设备市场的需求，同时，这些解决方案也能够为客户和合作伙伴创造吸引人的新价值主张。
