BG2B が登場 ― Bluetooth LE の次の波を見据えて設計されています
Silicon Labs は十年以上にわたり、複数世代にわたる接続型製品を対象に、低消費電力 Bluetooth LE の新たな可能性を追求しリードしてきました。
当社のシリーズ2BG22は、信頼性が高く、コスト効率の高い接続型製品を大規模に展開する顧客を支援することで、業界で最も広く採用されている低消費電力 Bluetooth LE SoC の 1 つとなりました。その後、当社のシリーズ2BG27は Bluetooth LE のさらなる小型化を推進し、小型の接続型ヘルスウェアラブルやスペースに制約のある IoT機器の設計を実現させてきました。BG24は、Bluetooth ポートフォリオに、より高い性能、エッジでの機械学習、チャネルサウンディングのサポートを導入することで、Bluetooth LE を活用して実現できるアプリケーションの幅を拡大しました。
BG2Bは次のステップです。
これは、これまでの技術基盤をさらに進化させ、バッテリー駆動 IoT の性能基準をさらに高める新しい Bluetooth LE プラットフォームとして設計されています。低消費電力、ハードウェアベースのセキュリティ、スマートフォン対応の距離認識、統合の強化により、顧客は、不要なコンポーネントや複雑さを追加することなく、高性能な製品を構築できます。
それが重要な理由は、次の波となるBluetooth LE 製品では、より多くのことが求められるためです。スマートタグには、モバイルエコシステム全体における距離認識の向上が必要です。デジタルキーやアクセス制御デバイスでは、スマートフォンや認証デバイスが実際に想定された場所にあることを高い信頼性で確認する必要があります。電子棚ラベル（ESL）は、ハードウェアをシンプルに維持しながら、何年も稼働し、高密度の小売環境でも信頼性の高い通信を行い、LED を駆動する必要があります。
これらは異なる製品ですが、同じ変化を示しています。すなわち、Bluetooth LEは、もはや単にデバイスを接続するためだけの技術ではないということです。それは、より高性能で、より安全で、より統合されたバッテリー駆動製品のプラットフォームになりつつあります。
これがBG2Bの設計ポイントです。
BG2B：最低消費電力の Bluetooth LE SoC
Bluetooth LEデバイスの高機能化が進む中で、電池寿命が犠牲になってはなりません。
これは、言うのは簡単ですが、実現するのは難しいことです。すべての新しい機能、すべての無線イベント、すべてのセンサー読み取り、そしてプロセッサが起動しているすべての瞬間に、エネルギー消費が伴います。小型バッテリーで何年も動作するとことが想定される製品にとって、真の課題は、データシート上の 1 つの数値を下げるだけでなく、デバイスの実際の動作全体におけるエネルギー効率を高めることです。
これに対処するため、BG2B は新しいデュアル出力DC-DCアーキテクチャを導入しています。
従来のシングル出力DC-DCでは、単一の電源電圧を効率的に生成できますが、コア・デジタル・ロジックは、多くの場合、効率の低い低ドロップアウト・レギュレータ（LDO）で電圧調整する必要があります。BG2B は、デジタル・ロジック向けに第二のDC-DCスイッチング出力を追加し、デバイスの RF 部分とデジタル部分の両方に、より効率的に電源を供給できるようにします。
このアーキテクチャは変換損失の削減に役立ちます。これは、BG2Bが Silicon Labs のこれまでで消費電力が最も低い Bluetooth LE SoC として設計されている主な理由です。約1.1 µA EM2 電流（16 kB RAM を保持）、低 MCU アクティブ電流、および非常に低い Bluetooth LE 送受信電流により、BG2B は、開発者がより高機能な Bluetooth LE 製品を構築しながら電池寿命を延長できるようにします。
包括的な Bluetooth チャネルサウンディング・ソリューション
Silicon Labs は、Bluetooth チャネルサウンディング技術が仕様策定の段階を超えて実際の製品開発に移行し始めた当初から、それを実際の製品開発に導入するために顧客を支援してきました
xG24 では、実際の製品評価に利用できる最小のチャネルサウンディング開発キットなど、その取り組みを迅速に実用的な製品に近い評価環境へ展開しました。 小型でデュアルアンテナを搭載し、コイン電池対応のフォームファクタにより、顧客は、キーフォブ、スマートタグ、その他の小型デバイスにより近いハードウェア環境でチャネルサウンディングをテストすることができました。
その作業から、仕様だけでなく、以下が重要であることが明らかになりました。アンテナ設計、デバイスの向き、人体による遮断、反射、マルチパス、消費電力、優れたデモと顧客が実際に出荷できる製品との間にあるギャップ。
BG2Bは、それを踏まえて構築されています。
BG2Bでは、規格要件を満たすだけでなく、包括的な Bluetooth チャネルサウンディング・ソリューションを提供することに重点を置いています。Mode 3、NADM などの機能や Inline PCT に対応する設計は、安全で正確、かつ電力効率の高い測距の基礎の一部です。さらにBG2B は、チャネルサウンディング手順に必要な時間とエネルギーを削減するように設計されており、バッテリー駆動製品の電力予算を超えることなく、より高速な距離更新を可能にします。
同様に重要なのは、BG2Bは Apple および Google Bluetooth チャネルサウンディング仕様を満たすように設計されているため、開発者は iOS および Android のエコシステム全体で動作する製品に向けた、より明確な道筋を得られることです。
また、実際のチャネルサウンディング製品は無線機能のサポート以上のものを必要とするため、Silicon Labs は BG2Bに関連する包括的な開発ソリューションを提供しています。すなわち、ロイヤリティフリーの距離測定アルゴリズム、ソフトウェア・ツール、リファレンスデザイン、エンジニアリング・サポートにより、顧客が測距機能を実際の製品に迅速に変換し、開発リスクを抑えられるように支援します。
実際の製品設計に向けた、さらなる統合
実際のIoT製品では、Bluetooth SoC だけが基板上に搭載されていることはほとんどありません。
設計によっては、有線バスと通信する必要があるかもしれません。LED を駆動する必要がある場合もあります。バッテリーの動作をモニターしたり、同時に二つのアナログ信号をサンプリングしたりする必要があるかもしれません。これらの各要件により、外部コンポーネント、ボード面積、ソフトウェア作業、およびコストが追加される可能性があります。
BG2B は、そのシステムの多くを SoC に取り込むように設計されています。
産業用および商用車両アプリケーションの場合、BG2B は Bluetooth LE とともに CAN FD を統合しています。これは、診断、サービス、フリートのワークフロー、またはモニタリングのために、車両や装置のバス上のデータへアクセスする必要がある場合に重要です。CAN FD と Bluetooth LE を一つの SoC に統合することで、BG2B は、ワイヤレス・インターフェイスを CAN FD システムに接続するために追加のコントローラまたはブリッジ・コンポーネントを必要とする設計を簡素化できます。
ESL およびスマート・リテール・デバイスの場合、BG2B は、標準ベースの ESL における Silicon Labs の幅広い取り組みを基盤としています。Bluetooth PAwR と大規模なテスト・ネットワークに関する当社の取り組みにより、これらのシステムが現実世界で何を必要としているかについて、以下に関する実用的な知見が得られました。高密度の小売環境における信頼性の高い通信、長い電池寿命、スケーラブルなネットワーク動作、および大規模展開のためのシンプルなハードウェア。BG2B は、これらの知見を踏まえ、デバイスハードウェアに内蔵 LED ブーストと 4 チャンネル LED シンクを搭載しています。これらの機能により、小型の小売向けデバイスは、外付け LED ドライバ回路、電流設定コンポーネント、全体的なハードウェアの複雑さを軽減しながら、視覚的なアラート、識別、および RGBW 方式の動作をサポートするための機能を組み込むことができます。
BG2B には、デュアル 12ビット ADC も含まれています。これは、二つのアナログ信号を同時にキャプチャする必要がある場合に便利です。単一の ADC は複数のチャネルを測定できますが、通常は順番に測定します。これは、変化の遅い信号では問題ありませんが、タイミングが重要な場合は理想的ではありません。デュアル ADC を使用することで、BG2Bは二つのアナログ信号を同時にサンプリングできます。これは、同期測定、位相またはタイミング比較、または変化する信号をより高精度にモニターする必要があるアプリケーションに有用です。
その結果、設計のワイヤレス部分だけでなく、外部コンポーネントを減らし、システム全体を簡素化するのに役立つ Bluetooth LE プラットフォームが誕生しました。
接続型製品向けハードウェアベースのセキュリティ
接続型デバイスは、より多くのことを行うだけでなく、よりセキュアであることが求められます。
スマートロック、デジタルキー、資産追跡、産業用モニタは、データを送信するだけではありません。アイデンティティの認証、アクセスの制御、認証情報の保存、ファームウェアの更新の受信、または大規模なシステムへの接続などが考えられます。そのため、セキュリティは製品アーキテクチャの一部であり、最終的に追加するものではありません。
BG2B は、Silicon Labs の高度なハードウェアベースのセキュリティ機能である Secure Vault™ High を搭載して提供されます。目標は、以下のような、顧客にとり最も重要なものを保護できるよう支援することです。デバイスID、ファームウェアの完全性、暗号化キー、機密データ。
Secure Vault™ High は、強固なルート・オブ・トラスト（信頼の基点）とセキュアブートから始まり、デバイスが信頼されたファームウェアのみを実行できるようにします。セキュアなキー管理機能は、暗号化キーをアプリケーション・ソフトウェアから隔離し、セキュアなデバッグ機能は、開発者が市場返却品の調査や故障解析を行うための、制御されたアクセス経路を提供します。耐タンパー機能および差分電力解析（DPA）対策により、より高度な局所的および物理的攻撃に対する保護を強化します。
同様に重要な点は、Secure Vault™ High は顧客が独自に組み立てなければならない機能のセットではなく、製品化されたセキュリティ・プラットフォームとして実装されていることです。専用の Secure Engine サブシステムは、主要なセキュリティサービスに対してハードウェアによって強制される分離機能を提供します。これにより、開発者の統合の負担を軽減し、セキュリティ要件が進化し続ける中で、より強力な基盤を提供します。
BG2B は PSA レベル 3 向けにも設計されており、顧客が EU サイバーレジリエンス法などの新たなセキュリティ要件や規制に対応できるよう支援します。
BG2B SoC は、Bluetooth LE 設計の次の波に対応する準備が整っています
BG2B が魅力的なのは、各々の機能自体ではなく、それらが 1 つの Bluetooth LE プラットフォームに統合されていることです。
顧客は、Bluetooth デバイスに対し、より多くのことを求めています：距離を把握し、アクセスを保護し、小型バッテリーで長く動作させ、ハードウェアを簡素化し、人々が日常的に使用しているスマートフォンのエコシステムと相互運用できること。それは、小型でバッテリー駆動のデバイスに求めるには、非常に多くの要件です。
BG2B は、それに挑戦するために作られました。
これにより開発者は、別途もう1つの測距用無線機を追加することなく、安全な距離認識機能を実現するための道筋を得ることができます。これは、バッテリー駆動の IoTに不可欠の低消費電力基盤を強化します。そして、より多くのシステムを SoC に統合します。また、次世代の Bluetooth LE 製品で、ハードウェアベースのセキュリティを実現します。
方向性は明確です。Bluetooth LE は、より高性能で、よりセキュア、そして周囲の物理的な世界をより正確に認識できるようになっています。
BG2B は、顧客がその未来を築くのを支援する Silicon Labs の次のステップです。
