《电子技术应用》

安全+极低功耗 中兴通讯这颗追求极致的NB-IoT芯片

电子技术应用 作者:王洁
2017/10/10 13:19:07

物联网经过多年的发展,大量的应用逐步落地。NB-IoT具有覆盖广、连接大、功耗低和成本低的特点,满足了物联网发展过程中的关键需求,预计以NB-IoT为首的低速率窄带应用将在物联网应用中占据重大比重。

然而,在物联网发展中的安全问题不容忽视。海量设备采集数据后,通过无线通信技术经由互联网和云共享信息,如果没有数据安全防护,无异于将自身财产置于各种威胁中。近日,中兴微电子宣布其安全物联网芯片RoseFinch7100正式商用。这颗历经2年时间打造的物联网芯片也是中国自主研发的首颗TEE(Trusted Execution Environment)安全框架的物联网芯片。

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据权威机构预测,在未来五年,全球的IoT连接将超过500亿;十年后连接将超过1000亿。截止今年8月底,无锡市物联网设备连接数量已经超过了手机用户的数量,正在形成一个孕育中的新市场。中兴微电子技术有限公司副总经理龙志军介绍:“RoseFinch7100芯片在低功耗、无线性能、宽电压使用、丰富的用户接口方面,已经处于业界领先水平。同时,芯片支持TEE可信赖安全运行环境,能够最大限度地保障物联网应用的信息安全。”

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深圳市中兴微电子技术有限公司副总经理龙志军

中兴微电子成立于2003年,以通信技术为核心,致力于成为全球领先的芯片供应商。申请了3000多个专利,专利数量位居国内IC行业第一;销售额在国内芯片设计公司中排名前三;团队有20年的研发经验, 1985年中兴通讯成立,1996年开始做IC,用了20年的时间实现“云-管-端”全面布局。RoseFinch7100是中兴微电子的旗舰产品。

中兴微电子技术有限公司市场总监周晋介绍;“中兴微电子作为一个通讯的芯片制造商,对通信非常了解,但是缺乏对物联网的了解。我们访问了一百多家企业和十多个行业,根据这些客户的需求和客户的痛点,我们了解到NB-IoT是非常需要的。根据这样的特点,结合供应商、合作伙伴聚力成芯打造了全新的低功耗物联网的单芯片,有四个重要的方面,即极低的功耗设计、高能效协议处理器、开放应用处理器和轻量级系统安全构架。”

极低功耗工艺

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RoseFinch7100采用SMIC(中芯国际)的55nm极低功耗工艺制造。中芯国际集成电路制造有限公司市场部资深经理张平指出,SMIC在55nm深入做了详细的研究,这个工艺上能把静态功耗和动态功耗做到最好的平衡。

在动态功耗方面,RoseFinch7100采用了CEVA公司的高性能处理器核,拥有业界领先的动态功耗。CEVA副总裁万宇菁介绍,新一代的DSP核和上一代核比起来,DSP运用的资源有1倍的提升,代码效率提高了3倍,同量级的核功耗降低了一半。

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在静态功耗方面,采用了成都锐成芯微公司的技术,通过系统的优化和模拟设计,实现了极低功耗的NB-IoT芯片,睡眠电流仅2uA。对于典型的NB-IoT应用场景,RoseFinch7100用3600mAh的电池,可以使用超过十年,如果1900mAh,每天30次数据同步,能使用五年以上,30mAh的电池也可以用15天。

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安全构架

RoseFinch7100采用了杭州中天微系统公司的高安全、低功耗的CPU。是全球首个支持TEE的CPU,解决了物联网设备里密钥、数据、代码在一个空间里,安全和应用混在一起的安全隐患。

在芯片层面上,RoseFinch7100实现了存储以及各种外延设备的安全访问控制的特性,只有在TEE环境才能访问被标记为安全访问权限的资源,并且在RoseFinch7100里还实现了一系列的对称、非对称的加密的硬件引擎,还实现了存储随机机制。将安全区域与非安全区隔离,确保用户信息、核心数据、密钥及代码,在隔离、可信任的环境中存储和处理。提供硬件安全空间配置实现对关键外设的安全访问。这意味着,即使系统遭到病毒攻击,安全区域仍然能保证免受侵害。

RoseFinch7100对用户开放安全AP,允许合作伙伴开发新应用,满足用户多场景定制化需求,并赋予云安全特性。集安全和开放于一体设计,帮助合作伙伴通过独特的安全平台实现产品的差异化集安全和开放于一体设计,帮助用户通过独特的安全平台实现产品的差异化。

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典型案例:智能抄表

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智能抄表是NB-IoT应用中的先驱了,中兴微电子在通过大量调查和了解,抓住了典型应用中的痛点,有针对性地研发真正适合应用需求的产品。宁波水表股份有限公司总工刘琼介绍基于NB-IoT和IoT平台智能抄表技术,智能水表嵌入NB-IoT模块,水表采集的数据通过NB-IoT的基站核心网连接到水务公司,水务公司根据自己的需求开发自己的服务,比如抄表、管网监控、水压监控等,一个解决方案就可以提供高精度、大规模的动态水务数据,能够实现更加精准高效的水务管理,实现更严格的水资源管理,提高水资源的利用率,合理控制产销差和用户水表侧漏等。

据悉,宁波水表在深圳部分地方已经开始使用NB-IoT智能水表,其他城市也已经开始试点。采用分解式安装的结构,由机表和电子模块组成,安装要求比较低,而且方便维护,NB-IoT智能水表每天在固定的时间把当天的数据传到平台上,还具有报警的功能。

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在商用规模化之路上,RoseFinch7100还有很多潜在能力助攻。据悉,RoseFinch7100具有多达30个外围接口,单一芯片可适应更多行业,满足无线表计、共享单车、智慧家电、智慧城市、智慧农业等多个物联网行业和领域的应用需求。RoseFinch7100平台提供配套FOTA的CS(服务器/客户端)整体解决方案,为RoseFinch7100产品化铺平了道路。RoseFinch7100芯片平台定制的集成开发调试环境SDE,集成编码、编译和调试环境,实现了平台开发调试的一条龙服务,SDE让RoseFinch7100平台开发更简单高效。

相比2G GPRS模块,目前NB-IoT模块成本高出不少,通过商业模式整合有望将产品使用和硬件成本降到合理范围内,推动行业的健康发展。周晋先生认为,物联网有一半的需求在中国,中国有大量的人口,有繁荣的互联网,以及非常活跃的经济融合状态,非常有利于物联网的发展,而国外的芯片公司必须要深耕中国才能把物联网芯片做好。

作为本土企业,中兴微电子一直以来坚持解决行业上普遍存在的痛点问题,保持本土企业的竞争力。RoseFinch7100的推出深受用户和合作伙伴的认可和支持,有望在今年下半年国内市场大爆发前赢得先机。


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