با تکرار سریع پایانه های اینترنت اشیا، دستگاه های بیشتری به سمت کوچک سازی و انرژی باتری حرکت می کنند، در حالی که محصولات با چالش های طراحی مانند روبرو هستند.فضای محدود PCB، عمر باتری ناکافی، و اتصال بی سیم ناپایدار.
این یک پدیده مجزا در یک زیربخش خاص نیست، بلکه یک چالش سیستمی است که کل صنعت اینترنت اشیا (IoT) با آن مواجه است.
در سال 2026، محمولههای جهانی ماژولهای بیسیم به 870 میلیون دستگاه رسید که حجم بازار آن از 41.2 میلیارد دلار فراتر رفت. پیش بینی می شود تا سال 2030، محموله های جهانی به 1.52 میلیارد دستگاه با CAGR 11.8٪ افزایش یابد و اندازه بازار به 79.8 میلیارد دلار آمریکا برسد. انتظار میرود در همین مدت، تعداد دستگاههای متصل اینترنت اشیا در سراسر جهان از 39 میلیارد نفر فراتر رود. این رشد انفجاری در تعداد دستگاهها، چالشهای هر بعد طراحی را در عوامل کلیدی تعیینکننده موفقیت یا شکست محصول تقویت میکند.
اندازه کوچک، مصرف انرژی کم و پایداری بالا - این سه الزام، "مثلث غیرممکن" را در طراحی ترمینال اینترنت اشیا تشکیل می دهند.در راهحلهای سنتی، این سه اغلب یکدیگر را محدود میکنند: دنبال کردن اندازه کوچک عملکرد آنتن را محدود میکند، دنبال کردن مصرف انرژی پایین نرخ انتقال را قربانی میکند، و پیگیری پایداری مصرف انرژی و اندازه را افزایش میدهد. یافتن تعادل بین این سه به یک مسئله اصلی برای ارائه دهندگان راه حل ماژول تبدیل شده است.
از حلقههای هوشمند و هدفونهای TWS گرفته تا سنسورهای میکرو و قفلهای هوشمند، فضای فیزیکی دستگاههای پایانه بهطور مداوم فشرده میشود. پیش بینی می شود بازار باتری میکرو از 1.59 میلیارد دلار در سال 2025 به 1.81 میلیارد دلار در سال 2026 رشد کند که نشان دهنده CAGR 13.5٪ است. اینرشد سریع در بازار باتری میکرو بازتاب مستقیم گرایش به کوچک سازی دستگاه است-هرچه دستگاه کوچکتر باشد، نیاز به حجم باتری و چگالی انرژی بالاتر است.
یکی از چالش برانگیزترین مشکلاتی که مهندسان سخت افزار با آن مواجه هستند، دستیابی به اتصالات الکتریکی با چگالی بالا و پایداری بالا بین مادربرد و مادربرد تحت ضخامت کلی دستگاه و فضای PCB بسیار محدود است. به عنوان یک جزء ضروری فرکانس رادیویی در دستگاه، ردپای ماژول بی سیم به طور مستقیم امکان سنجی طرح کلی دستگاه را تعیین می کند.
این صنعت به چالشهای فضایی از دیدگاههای متعدد میپردازد.
ماژول O9101SA از Qogrisys اندازه خود را فشرده کرده است12×12 میلی متر، در حالی که از Wi-Fi دو بانده 6 و BLE 5.4 با سرعت حداکثر 600 مگابیت در ثانیه پشتیبانی می کند. این اندازه در میان سطوح پیشرو در صنعت برای ماژولهای Wi-Fi 6 + Bluetooth Combo است. این کاهش اندازه شدید نه تنها اجازه می دهد تا فضای بیشتری در آن بسته شود، بلکه فضای با ارزش PCB را برای اجزای دیگر مانند باتری، سنسورها و تراشه کنترل اصلی آزاد می کند - ردپای ماژول کوچکتر اجازه می دهد تا فضای بیشتری را در اختیار داشته باشید.ذخیره سازی .
یکپارچه سازی تک تراشه چند پروتکلی یکی دیگر از مسیرهای کلیدی است.دو ماژول مستقل، به علاوه مدارهای جانبی مربوطه و فاصله آنتن، یک منطقه PCB بسیار بزرگتر از یک ماژول مجتمع چند پروتکلی را اشغال می کنند. در محصولات با اندازه کوچک مانند لامپ های هوشمند و کلیدهای پنل، این ناحیه بزرگترین عامل محدود کننده است. راه حل Wi-Fi/Bluetooth Combo اساساً با ادغام این دو پروتکل در یک تراشه، ردپای PCB را کاهش می دهد.
مساحت اشغال شده توسط آنتن ها نیز قابل توجه است. اجرای آنتن های سنتی 15 تا 25 درصد از کل سطح PCB را در دستگاه های تلفن همراه و برنامه های کاربردی اینترنت اشیا مصرف می کند.ظهور فناوری آنتن در بسته (AiP) آنتن را در بسته ماژول ادغام می کند و باعث صرفه جویی در فضا 40٪ - 60٪ می شود..
برای دستگاههای اینترنت اشیا که با باتری کار میکنند، عمر باتری یک مسئله «خوب بودن» نیست، بلکه یک مسئله «زندگی یا مرگ» است.
ارزش بازار جهانی باتری اینترنت اشیا در سال 2024 به 15.9 میلیارد دلار رسید و پیش بینی می شود تا سال 2033 به 36.88 میلیارد دلار افزایش یابد که نشان دهنده CAGR 9.8٪ است. اینگسترش مداوم منعکس کننده تقاضای سخت دستگاه های پایانی برای عمر طولانی تر باتری است. طول عمر عملیاتی گره های باتری دار مستقیماً بر هزینه های تعمیر و نگهداری و مقیاس پذیری استقرار تأثیر می گذارد.
پیش بینی می شود که بازار ماژول های وای فای کم مصرف به 4.142 میلیارد دلار در سال 2025 و 11.79 میلیارد دلار در سال 2032 برسد که نشان دهنده CAGR 16.4 درصدی است. انتظار می رود بازار ماژول BLE در سال 2032 به 68.27 میلیارد دلار با CAGR 13.80 درصد رشد کند.رشد قوی این دو بخش تأیید میکند که مصرف انرژی کم به یکی از حیاتیترین ابعاد رقابتی در صنعت ماژول تبدیل شده است.
علت اصلی اتصالات بی سیم ناپایدار در دو تضاد ساختاری نهفته است.
اولین مشکل تراکم فرکانس است.باند ISM 2.4 گیگاهرتز توسط چندین پروتکل مانند Wi-Fi، بلوتوث، Zigbee و Thread مشترک است که منجر به تداخل شدید کانال مشترک می شود. در سناریوهای استقرار با تراکم بالا مانند خانهها و دفاتر هوشمند، تداخل سیگنال و کاهش نرخ داده رایج است.
تضاد دوم محدودیت عملکرد آنتن است.کوچک سازی دستگاه به این معنی است که فضای موجود برای آنتن فشرده می شود و بازده و پهنای باند آنتن متناسب با آن کاهش می یابد.یک محدودیت فیزیکی ذاتی بین عملکرد فرکانس رادیویی و اندازه دستگاه وجود دارد- هر چه اندازه آنتن کوچکتر باشد، راندمان تشعشع کمتر و فاصله ارتباط و پایداری آن بدتر است.
برای پرداختن به چالش های طراحی سه گانه فوق الذکر، QOGRISYS مجموعه محصولات جامعی را ارائه می دهد که راه حل های سرتاسری از تراشه ها تا ماژول ها و از سخت افزار تا نرم افزار را ارائه می دهد.
Qogrisys در زمینه ماژول های کوچک از Wi-Fi 6 تا Wi-Fi 5 و از Combo تا Single Wi-Fi به پوشش کامل دست یافته است.
O9101SAدارای اندازه جمع و جور است12×12 میلی متر، از Wi-Fi دو بانده 6 و BLE 5.4 با سرعت حداکثر 600 مگابیت در ثانیه پشتیبانی می کند و از رابط SDIO 3.0 استفاده می کند. از معماری دو باند همزمان (DBS) 2.4GHz/5GHz، MU-OFDMA و MU-MIMO uplink/downlink و عملیات دوگانه BT/BLE پشتیبانی می کند.O9101SA به همراه O9101UE و O9101UD متعلق به سری ماژول های Oufixin 1×1 Wi-Fi 6 است که بر اساس تراشه WQ9101 توسعه یافته است.. ابعاد O9101UE 13×12.2 میلی متر است و از رابط USB 2.0 استفاده می کند. ابعاد O9201SB تنها 13×15 میلیمتر است، همچنین بر اساس تراشه WQ9201 ساخته شده است و سرعتی تا 1200 مگابیت بر ثانیه ارائه میکند. O9201UB از همان پلتفرم O9201SB بهره می برد و از رابط USB 2.0 استفاده می کند. ابعاد O8852PB 15×13 میلیمتر، مبتنی بر تراشه Realtek RTL8852BE است، از Wi-Fi 6 و بلوتوث 5.2 با سرعت 1200 مگابیت بر ثانیه پشتیبانی میکند و از رابط PCIe استفاده میکند. برای سناریوهایی با محدودیتهای فضایی سختتر، اندازه کوچک این ماژولها بهویژه سودمند است.ردپای ماژول کوچکتر فضای PCB ارزشمندی را برای اجزای دیگر مانند باتری، سنسورها و تراشه کنترل اصلی آزاد می کند.
توانایی کم مصرف Qogrisys در درجه اول از انتخاب و همکاری عمیق با تراشه های بالادست نشات می گیرد. تراشه Wuqi WQ9201 با عملکرد انتقال پایدار وپیشرو بین المللی مصرف کم مصرف، از بین 364 محصول از 280 شرکت تولید تراشه متمایز شد و برنده جایزه محصول نوآوری عالی فناوری "China Chip" در سال 2024 شد.
O9201SB، O9101UE و O8852PB همگی از Wi-Fi 6 دو بانده 2.4 گیگاهرتز/5 گیگاهرتز پشتیبانی می کنند.ارزش اصلی معماری دو باند در «انتخابپذیری» نهفته است - زمانی که باند 2.4 گیگاهرتز به دلیل همزیستی پروتکلهایی مانند بلوتوث و Zigbee متراکم میشود، دستگاه میتواند به باند 5 گیگاهرتز سوئیچ کند تا از سرعت انتقال و ثبات اتصال اطمینان حاصل کند.
Wi-Fi دو باند 6 همچنین فناوری های اصلی مانند OFDMA و MU-MIMO را به ارمغان می آورد و کارایی استفاده از طیف را در سناریوهایی با چندین دستگاه همزمان بهبود می بخشد. در محیطهای استقرار با تراکم بالا مانند خانهها و دفاتر هوشمند، این فناوریها مستقیماً به بهبود تجربه کاربر تبدیل میشوند - تأخیر کمتر، اتصالات قطع شده کمتر و اتصالات پایدارتر.
ادغام چند پروتکلی روش دیگری است. یک ماژول واحد می تواند به طور همزمان از چندین پروتکل مانند Wi-Fi، بلوتوث، Zigbee و Thread پشتیبانی کند و می تواند به طور هوشمند بهترین روش اتصال را با توجه به محیط انتخاب کند و به طور انعطاف پذیر بین سناریوهای مختلف سوئیچ کند.
با نگاهی به سالهای 2026-2032، روند طراحی برای ماژولهای کوچک و کم مصرف در جهتهای زیر به تکامل خود ادامه خواهد داد:
اول، محدودیت های اندازه همچنان شکسته خواهد شد.رقابت برای اندازه ماژول هنوز به پایان نرسیده است، و رویکرد محدودیت های فیزیکی، نوآوری مداوم در فناوری بسته بندی را مجبور می کند.
ثانیاً، مصرف انرژی کم از «ویژگی» به «ویژگی استاندارد» تغییر خواهد کرد.دادههای QYResearch نشان میدهد که بازار ماژولهای Wi-Fi کم مصرف با نرخ رشد ترکیبی سالانه 16.4 درصد به گسترش خود ادامه خواهد داد.مصرف انرژی پایین دیگر یک نقطه فروش متمایز کننده برای ماژول های پیشرفته نخواهد بود، بلکه یک نیاز اساسی برای همه محصولات ماژول خواهد بود.
سوم، ادغام چند پروتکلی، کوچک سازی و مصرف کم انرژی عمیقاً در هم تنیده خواهند شد.ادغام چندین پروتکل مانند Wi-Fi، بلوتوث، Zigbee و Thread روی یک تراشه واحد، راه حلی اساسی برای مسائل مربوط به فضا و مصرف انرژی است. پذیرش گسترده پروتکل Matter این روند را بیشتر تقویت خواهد کرد.ماژول های آینده دیگر به کاربران نیازی به "انتخاب" پروتکل ها نخواهند داشت، اما به طور خودکار با راه حل اتصال بهینه بر اساس محیط و برنامه سازگار می شوند.
چهارم، انتخاب ماژول از «تدارکات مؤلفه» به «تصمیم گیری استراتژیک» در حال تغییر است.تحت محدودیت های دوگانه کوچک سازی و مصرف کم انرژی، انتخاب ماژول دیگر صرفاً مقایسه پارامترهای فنی نیست، بلکه یک انتخاب استراتژیک در مورد تعریف محصول، چرخه توسعه و زمان عرضه به بازار است. یک راه حل ماژول مناسب می تواندچرخه رشد را از ماه ها به هفته ها فشرده کنیدویک PCB چهار لایه را به یک PCB دو لایه ساده کنید.
