电子产品世界

作者 / 迎九 《电子产品世界》编辑

摘要：中兴通讯公司近日发布了其首款NB-IoT芯片：RoseFinch7100，多家本土公司参与了合作，例如制造采用了中芯国际的55nm极低功耗工艺55IILL RVt，成都锐成芯微公司提供了低功耗模拟技术，杭州中天微系统公司提供了CK802高安全、低功耗的CPU内核，各家代表介绍了打造这款超低功耗、高安全芯片的合作过程及产品特点。

RoseFinch7100问世

　　不久前，在2017中国国际信息通信展览会期间，中兴微电子公司在京隆重发布该公司首款NB-IoT芯片——RoseFinch7100，特点是安全和超低功耗。安全方面，号称是中国第一款自主研发的TEE(Trusted Execution Environment)安全框架的物联网芯片。功耗方面，静态功耗只有2μA，而通常标准NB-IoT芯片是5μA。

　　另外的特点是安全和开放，有多达30个外围接口，有配套FOTA的CS(服务器/客户端)整体解决方案，良好的平台定制的集成开发调试环境SDE。

本土伙伴助力

　　RoseFinch7100是中兴微电子与多家合作伙伴的结晶，其中大多是本土伙伴。例如制造采用了SMIC(中芯国际)的55nm极低功耗工艺55IILL RVt。在静态功耗管理方面，采用了成都锐成芯微公司的技术，实现了超低的NB-IoT芯片2μA。安全方面采用了杭州中天微系统公司的安全技术，应用了CK802高安全、低功耗的CPU。

　　那么，业界通常采用某著名国外公司的超低功耗核和安全内核，中兴微为何找了本土公司?中兴微市场总监周晋先生称，中兴微也曾于2016年找到一家外国公司，说2017年9月要商用，这家外国公司直接说不可能。所以中兴微找了杭州中天微，最后大家就干出来了，做出了全球领先的、低功耗TEE芯片。有时国外公司不愿意干，或者拖拖拉拉，他们觉得无所谓，但中国人很着急，中国人物联网冲在很前面，慢肯定不行。

　　另外，本土合作伙伴的技术也很不错，也要给本土公司机会。很多低功耗物联网的小技术也很重要，你做不到就没法活。那么我为什么要用你?如果我现在告诉你功耗一样，大网有人帮你维护，你可以省维护的钱，那就有人愿意做。这个事情只有在中国会发生，所以中国的芯片产业很有前途——我们能力已经在那了，不要觉得中国芯片企业没有能力。所以中兴微电子就要把大家团结起来，深入行业，把能力聚合在一起，把事情做起来。

　　那么，目前的芯片是55纳米，下一步要做到28吗?周晋称：只有适合的才是最好的。SMIC在55nm做了深入详细的研究，工艺上把静态功耗和动态功耗做到最好的平衡，但是别的工艺不一定可以做到，有可能28纳米的睡眠功耗不是更好。

SMIC的极低功耗工艺

　　中芯国际的张平先生介绍了RoseFinch7100使用的极低功耗工艺。首先要考虑超低功耗，由于NB-IoT不是高速的，针对这个应用会有1MHz~2MHz的速度就够用了，还需要Embedded NVM(嵌入式非易失存储器)，根据需求可以采取不同的Embedded的方式。另外还需要连接/多接口的功能等。

　　针对此，SMIC开发了55ULP 0.9V ULL工艺，SMIC曾有55LL 1.0V的RVt，这次做到了0.9V，在整个动态功耗和静态功耗上都有非常大的进步，面积增加不大。

　　就我们工艺静态功耗和动态功耗的比较，动态功耗往下做动态非常低，Leakage(漏电)也一样非常低。为什么功耗可以这么低?因为动态功耗会降到0.9V。SMIC怎么做到0.9V?需要对工艺进行调整，这并不简单，因为每一个工艺平台厚度都是固定的，做到低功耗需要对接工艺的调整。功率与操作的平方成正比，所以操作降低会使动态功耗降得很低。

　　第二是Leakage。如果做到28nm制程，实际上下面的漏电会越来越多，所以在55nm这边可以看到，漏电的水平是最好的水准。

锐成芯微的模拟技术助力休眠电流2μA

　　锐成芯微总经理向建军先生介绍道，NB-IoT项目就像在造一辆车，在保证车品质情况下，加一箱油别人能跑五千公里，锐成芯微的任务是可不可以让车跑到一万公里?

　　NB-IoT方案大多数是电池供电，所以寿命是很重要的。功耗决定了使用寿命，因此有两个关键点：成本和功耗。

　　锐成芯微在NB-IoT整个系统中提供模拟方案，从电源到低功耗逻辑，包括RTC和低功耗，锐成芯微与中芯国际、中兴通信用了几个月的时间定制了I/O。

　　现在对于2G模式下，没有休眠模式，关机电流约是50μA，但是对于NB-IoT，就像有一个人在家里值守，你跟他说两点让他起来看看有没有快递，因此有一些系统应用是需要工作的。通过系统的优化和模拟设计(注：模拟有很大一部分是一直要开启的)，测试出来今天的结果：休眠电流2μA。如果用3600mAh的锂亚电池，可以使用超过十年，如果19000mAh锂亚电池，每天30次也可以使用五年以上，30mAh锂离子电池也可以用15天。

中天微帮助实现TEE安全技术

　　RoseFinch7100号称是中国第一款自主研发的TEE(Trusted Execution Environment)安全框架的物联网芯片，其中用了中天微的CPU。中天微副总经理李春强称，该公司拥有七款功耗、性能不同的CPU系列，RoseFinch 7100采用的是CK802高安全、低功耗的CPU。CK802做了很多安全措施，且根据用户需求，用户可以配置不同层次的安全级别。CK802里首先面对低功耗领域做了二十几项安全措施，主要用来防护软件的攻击、物理攻击，面向物联网做了TEE安全技术，基于TEE安全技术实现整套物联网的安全框架。

　　物联网安全实现的技术链条长、挑战大、涉及面广，在设备端要对设备进行防破解，还要防止它被刷机，防止物联网服务器伪造、接入到设备里，还要实现安全升级。数据通路要保证数据加密，让伪造的设备不能接入云端。另外，物联网设备是面向低成本低功耗的应用，而且它的应用领域非常碎片，需求都不一样，采用的芯片和接入方式也都不一样，这就更加加大了安全实现的挑战。总之，安全是技术性和专业性非常强的工作。一般的公司没有安全背景，要实现安全挑战是很大的。因为最终需要一整套软硬件磨合、云端一体的安全体系来呈现给我们的终端厂家，终端厂家才能快速做出它们的产品，保证设备节点上的安全，数据通道的安全，云端的安全。通过采用全局安全架构，RoseFinch 7100已经把这些安全方面都做到了。

小结

　　NB-IoT已被业内期盼很久，如今中兴微的RoseFinch7100终于问世。这是与众多本土企业合作的结晶。这看似偶然，实则必然——本土企业的快速反应优势体现出来，同时本土企业的技术实力也在提升。RoseFinch中文名是朱雀，是中国古代四大神兽，传说可以飞上九重天，愿中兴微和本土伙伴一起努力，使RoseFinch7100翱翔于物联网应用的广阔世界!

　　参考文献：

　　[1]迎九,乔北.中兴微电子：全面布局，打好物联网这场硬仗.电子产品世界,2017 (5):27-28

　　[2]倪光南.发展自主可控的信息技术和产业.电子产品世界,2015(10):25-26

　　[3]钱国良.中国IC设计企业的发展思路.电子产品世界,2016(5):16-17

　　[4]郑小龙.本土设计公司创新进行时.电子产品世界,2015(2-3):18-20

　　[5]郑小龙.打造合作共赢面向世界的创新模式.电子产品世界,2015(4):22

　　本文来源于《电子产品世界》2017年第11期第26页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。

关键词： NB-IoT 超低功耗 2μA 55nm 安全 201711