蓝牙芯片:致力于高集成度与低功耗
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蓝牙是由爱立信、IBM、英特尔、诺基亚和东芝五家公司于1998年5月共同推出的一项近距离无线技术标准，可以在10米左右的距离上，通过无线方式收发音频数据及非同步数据等。蓝牙技术在2.4GHz的频段上设定了79个1MHz带宽的信道，并利用跳频扩频技术收发信号，跳频速率为1600次/秒。 从全球市场来看，蓝牙技术在手机和智能电话中采用的比例很高，目前已进入普及阶段。例如，在诺基亚、三星电子以及索尼一爱立信这三家公司于2007年推出的手机中，70％以上都具有蓝牙功能。在欧洲，由于能实现无线通话，因此蓝牙耳机非常受欢迎。
但是，日本的消费者并没有利用蓝牙耳机进行通话的习惯。因此，日本的手机产品中采用蓝牙技术的并不多，从而阻碍了蓝牙技术在日本的普及。例如，在NTTDoCoMo、KDDI以及软银这三家公司于2007年推出的手机中，蓝牙的采用率仅为30％左右。而且，大部分具有蓝牙功能的手机都是软银公司推出的产品，而该公司在日本的用户数量排名第三。
不过，近几年来，蓝牙芯片在日本的销售量正在稳步增长。
领军产品在手机之外
蓝牙芯片的销售量稳步增长的原因在于，手机之外的设备，如游戏机、便携式音乐播放器以及汽车导航系统等正在越来越多地采用蓝牙技术。而且，今后的应用领域还会继续扩展(见图1)。
那么，这些应用为什么会选择蓝牙技术呢?与蓝牙竞争的还有zigBee等近距离无线通信标准(见图2)。帮助蓝牙技术在竞争中获胜，并促使越来越多的设备制造厂商采用这一技术的主要原因是，蓝牙技术具有较高的知名度、较低的元器件成本，以及丰富的软件等相关技术资源。由于蓝牙在全球市场的普及程度已经很高，因此蓝牙芯片的价格一般仅为数美元。此外，村田制作所模块事业本部通信模块商品事业部事业部长中岛规巨指出：“蓝牙1.0规范是于1999年制定的，至今已有约十年的悠久历史，因此具有较高的知名度，这也意外地成为设计工程师选择无线传输技术时所考虑的重要因素。”
而且，关于蓝牙通信的应用知识及技术等目前正日臻成熟，因此，即使是那些不常接触无线技术的工程师也能方便地进行应用。
技术规范已基本完善
到目前为止，蓝牙技术规范的最新版本是于2007年7月制定的2.1+EDR(增强数据速率)规范。从首次的蓝牙1.0规范到目前的蓝牙2.1+EDR规范，蓝牙技术的发展方向是提高速率和降低功耗。蓝牙2.1+EDR规范的最大数据传输速，率达到3 0Mbps，是蓝牙1.0规范的3倍，而且功耗也减低了4/5左右。
现在，蓝牙的下一代技术规范――蓝牙3.0规范正在制定过程中，但可能最初会对其应用有所限制。蓝牙3.0规范的具体内容尚未确定，它将在物理层中采用UWB(超宽带)技术，以进一步提高传输速率。预期蓝牙3.0将非常有助于实现PC与外设(如打印机等)之间的连接。
距离蓝牙2.1+EDR规范的出台已有一年多，相应的芯片组也已经陆续进入可供使用的阶段。如果要在设备中采用蓝牙技术，首先应当选用支持蓝牙2.1+EDR的产品。
软件的选择至关重要
蓝牙规范中包含有核心协议与应用框架(Profile)，其中协议部分定义了蓝牙的各层通信协议，应用框架则指出如何采用这些协议实现具体的应用。蓝牙的特点即在于它不仅规定了无线传输方式的物理层及链路层，而且对协议和应用框架也作出了规定(见图3)。蓝牙应用框架有许多种，包括用于鼠标及键盘的HID(人机接口设备用户框架)、用于在车内实现免提功能的HFP(免提电话用户框架)等。软件的优劣程度会对设备的性能和功耗产生很大的影响。
用于实现各种应用框架的协议堆栈软件，通常是由蓝牙芯片或蓝牙模块厂商分别提供的，而且，用户使用这些软件时通常还需要另外交纳一定的费用。但是，目前也有部分蓝牙芯片厂商不提供协议堆栈软件，还有些只提供协议堆栈软件而不提供芯片的厂商。如果设备制造商要自己开发用于实现应用框架的软件，就必须在一定程度上精通蓝牙及无线技术，而且会花费大量开发时间。另外，根据欲实现的应用框架，厂商需要选择合适的蓝牙芯片或蓝牙模块。
选择时的三个主要方面
在选择蓝牙芯片时，各厂商的产品在芯片的外形尺寸、价格及最小接收灵敏度等指标上基本没有太大差别(见表1)。目前，各厂商之间的竞争重点已经不再是芯片的技术指标，而是厂商可提供的服务，包括软件及连通性等。
在价格方面，含有RF收发电路和基带电路的HCI(主机控制器接口)模块的价格通常为300日元～500日元(100日元约合7.1元人民币)。但是，当把从天线设计到软件安装等工作都委托给芯片厂商时，则大约需要支付2000日元。因此，设备制造商需要确定由自行开发的部分和委托芯片厂商开发的部分。
在根据价格以外的因素来选择蓝牙芯片时，主要应考虑以下三个方面。即：设备是否需要蓝牙与WLAN、GPS及FM广播等功能同时工作；设备是否需要利用钮扣电池驱动的低功耗模式；设备是否需要适合于车载应用。
目前，蓝牙芯片厂商正在竞相开发具有高集成度的芯片，致力于将蓝牙、WLAN、GPS及FM广播等功能都集成在同一块芯片上。蓝牙芯片出货量在全球市场居于前列的CSR公司、Broadcom公司及TI公司的高集成度芯片产品都已开始出货。集成多种功能的单芯片产品具有缩小电路板空间、降低系统产品等诸多优势。
但是，在使用这样的高集成度产品时还应当注意干扰问题。虽然蓝牙使用的频段和GPS及FM广播不同，但它与WLAN使用的是同样的2.4GHz频段，因此会出现干扰问题。
针对这一问题，各厂商都采取了应对措施。但是，除非针对两个系统采用不同的天线及信号处理电路，否则，基本上只能使用时分方式来处理蓝牙和WLAN这两种不同的信号。结果，当使用其中一种功能时，另一种功能的吞吐率不可避免地会下降。因此，在选择蓝牙芯片时，厂商必须根据具体的应用来确定其产品需要更侧重于蓝牙和WLAN两者中的哪种功能。
低功耗蓝牙即将问世
使用钮扣电池驱动的设备，如像遥控器那样不需要频繁通信的设备，可以期待符合低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy)规范的芯片产品(见图4)。根据具体应用的不同，支持低功耗蓝牙规范的芯片的功耗可能将大幅降低到普通蓝牙芯片的1/10左右。
低功耗蓝牙在技术规范中融 入了由诺基亚公司开发的通信技术Wibree。目前，这项规范还在制定过程中，据某个参与标准制定的工程师透露，低功耗蓝牙规范正式前的工作目前已完成了70％。不过，TI及CSR公司都已经宣布了其芯片产品的样片出货或量产时间。
需要注意的是低功耗蓝牙规范和蓝牙规范之间的差异，虽然两者在从物理层到应用框架的分层结构上大体相同，但其中的内容有所不同。例如，蓝牙在RF单元中采用跳频扩频技术收发数据，而低功耗蓝牙则采用频率捷变技术。另外，两者之间的差异还表现在基带单元中采用的链路管理器功能。链路管理器是蓝牙规范中的重要要素，它负责管理HCI的通信，但是，由于低功耗蓝牙中的通信频率等有所减少，因此低功耗蓝牙规范对这种功能进行了大幅简化。由于基带单元有很大改变，因此在物理层和应用框架方面也必须使用低功耗蓝牙专用的结构。也就是说，目前的应用框架不能直接用于低功耗蓝牙。并且，在同时使用蓝牙和低功耗蓝牙这两种技术规范时，需要采用双模式结构来实现互联互通。
面向车载应用的超高性能
除了缩小体积和降低功耗的发展趋势之外，面向车载应用的蓝牙芯片则沿着不断提高性能的路线发展。在日本，2004年修订的道路交通法规明确规定，司机在驾驶时禁止使用手机。于是，各汽车制造商为了支持免提电话功能，都在汽车导航系统中装备了蓝牙。
东芝公司面向车载应用推出的高性能产品现已开始供货。芯片中采用了3个ARM内核，包括2个ARM9和1个ARM7(见图5)。与此同时，东芝公司还自行开发了支持免提功能的语音合成软件和语音识别软件。其芯片产品除了高性能外，还具有满足车载应用需求的高耐热性和高抗震性，因此价格比较昂贵，样片价格为4000日元。
对于面向车载应用的产品来说，除了需要具有高可靠性以外，还必须提供一定的连通性。日本的汽车软件标准化团体JASPAR专门设立了车载蓝牙规范工作组，制定在汽车内使用蓝牙时确保设备互连性的规定。该工作组将明确规定车载蓝牙终端需要具备的条件，并探讨保证规定得到遵守的机制。目前面向车载蓝牙终端设计的规范是由CCAP(汽车通信应用促进组织)制定的标准。为了避免与CCAP的规范形成双重标准，JASPAR采取的方针是：工作组中研讨的事项要随时与CCAP的内容相对照。
如上所述，当设备商要选择车载应用的蓝牙产品时，必须关注这类技术标准的发展动向。