如何因應CE、FCC和其他國家或地區規章制度?管理單一裝置的全球監管認證非常簡單,但如果產品組合包括全球銷售的數十種裝置,那該如何處理?
當公司產品組合中大量的產品開始具有物聯網功能時,工程師們便開始意識到離散設計監管認證管理成為了一種巨大的負擔,對於低成本、小尺寸、高可靠度和預認證模組的需求迅速增加。
標準物聯網裝置數量迅速成長
目前已有成千上萬基於標準物聯網協定的應用裝置,且其數量正在迅速擴展。在不久的未來,要找到沒有使用物聯網的電子裝置將不太容易,幾乎所有裝置都可相互連接,且其整合成本非常合理。因此很多公司不習慣僱用和留任電子/射頻工程師或協定專家,也加入了物聯網革命,雖然在過去他們所開發的產品通常不被視為科技產品。
以建築設備供應商,農業設備和家庭自動化公司為例,公司主要關注機械或非常簡單的電子功能。然而,因應物聯網功能的先進射頻工程並非其核心專有技術,便產生了一個問題:在物聯網時代,這些公司如何有效並且透過合理的投資轉變其產品並滿足兼容性要求?他們的需求是容易實作且容易管理。因此較好的解決方案就是考慮新的系統級封裝(System in package, SiP)模組,以實現上市時間、已認證、尺寸和成本的完美平衡。
物聯網生態系統發展不斷拓展
許多公司正環繞其物聯網裝置形成其生態系統,同時邀請合作夥伴和分包商加入。這些生態系統構建者面臨著互操作性挑戰:裝置是否能夠以最佳性能無縫協同工作?如何確保生態系統中的裝置滿足終端用戶的期望?這些生態系統中一個很好的例子,即建築自動化系統的連接照明,家用電器等。這些公司如何確保物聯網生態系統的成功?
SiP有利於生態系統發展
系統級封裝SiP是先進半導體封裝術語,其中IC與被動元件一起封裝到基底。SiP IoT模組的外觀和感覺與IC/SoC一樣。但與IC不同的是,SiP模組整合了物聯網操作所需的所有功能,其尺寸和規模與SoC相同。換而言之,SiP模組是完全整合、經過系統認證,可用於物聯網功能。
適當的高性能射頻設計並非易事,也不易於確保無線電良好性能的方式實施和管理,但是這又是實現強大功能的關鍵。當設計人員使用完全整合的SiP模組時,就沒有射頻設計負擔。
SiP模組可彈性地被放置在面積小的任何電子裝置中。SiP精美的封裝尺寸具有優勢,可以讓工程師較有彈性地設計裝置的其餘部分。
以Silicon Labs的SiP無線模組為例,該公司將其正在申請專利的天線嵌於基板中,使其可以獲得70%的天線效率;其另一個好處是它們不容易有射頻調整不良的問題,如果真的有問題,簡單的方法即可輕鬆修復它,而無需耗時的射頻工程。70%天線效率無人能及,即使是經驗豐富的射頻工程師也需要大量的時間和測試來設計離散元件的系統。SiP模組已經實現了高性能、小尺寸的目標,這即便透過離散設計都不容易達到。
利用這種精確設計的SiP模組的生態系統將在兼容性、射頻範圍、穩健性、上市時間和已認證方面均具有顯著優勢。
使物聯網裝置有良好的無線傳輸範圍且確保射頻鏈路穩定至關重要,即使在短距離內,射頻設計也必須具有良好的抗干擾能力,而仍能達成高傳輸速率和低功耗。SiP模組為生態系統帶來的另一個巨大好處,是其完整的協定認證,如FCC和CE。這意味著該模組的終端用戶可以使用Silicon Labs的認證,可以不需射頻或協定測試。
舉例來說,Silicon Labs發表了新款藍牙SiP模組BGM13S。該模組基於BG13 DIE,具有藍牙5.0低功耗和包括遠端編碼PHY的藍牙網狀網路(Bluetooth Mesh)。該模組記憶體為512Kb,能夠進行線上更新。它可調整的發射功率提供高達700米的可視傳輸距離,此數據表現相當良好,基於其模組的尺寸僅為6.5× 6.5mm,其中包括了天線,並使用客戶PCB作為天線結構一部分。
這種先進的SiP設計使OEM廠商無需任何射頻工程即可優化射頻範圍。Silicon Labs還將透過使用流行的0.5焊接間距來提高該模組的可製造性。更為寬鬆的焊接間距,使得降低製造這些元件的成本成為可能。