技术干货：99美分无线SoC中的六项隐性成本
当您为设计的产品添加无线功能时，会选择无线系统级芯片（SoC），还是无线模块？且听我细细道来。
您想通过使用无线SoC省钱吗?有两个主要方案：
方案1：在产品印制电路板（PCB）上使用系统级芯片（SoC）。与无线模块相比，它更加小巧和便宜。但其设计可能有些昂贵。
方案2：使用内置方案1中SoC的无线模块。大部分设计已经完成，包括带有RF优化和天线布局的完全表征的PCB、屏蔽、定时组件（晶体）、外部物料清单（BOM）、监管部门的批准以及标准认证。但通常它们比SoC更贵，尺寸也更大。
以SILICON LABS发布的Blue Gecko Bluetooth Smart模块和SoC为例：
• Blue Gecko Bluetooth Smart BGM113模块价格=$3.07（量产100,000件）
• Blue Gecko Bluetooth Smart SoC价格=$0.99（量产100,000件）
图1：无线模块和无线SoC布局示例
那么，哪种方案最简单，成本效益最高呢?这会随着产品、设计师、上市时间等因素的不同而变化。此外，最佳方案还会随着数量的变化而变化。
盈亏平衡分析
模块比同等的SoC成本更高，但很多公司广泛使用模块。为什么?可以更换的方案的盈亏平衡量是多少?
图2：无线模块与无线SoC成本比较概述
盈亏平衡假设
1）年产1万-30万件无线模块时的固定价格为$3.07；
2）年产1万-30万件无线SoC时的固定价格为$0.99；
3）SoC物料清单（BOM）的固定价格为$0.50（模块价格含BOM，SoC不含）；
4）毛利润=$5.12或比模块价格高40%（假设SoC和模块的售价都使用此值）；
5）鉴于SoC的设计、认证和监管批准更为复杂，还需要三个月的额外开发时间。
基于以上假设，年盈亏平衡量在20万到30万之间。
图3：使用无线摸块和无线SOC的盈亏平衡示例
图4：iPhone 6 Murata WiFi模块拆解。
那么，为什么盈亏平衡如此复杂?因为这些模块消除了设计时使用无线SoC所伴随的未知风险，而这些未知风险很难以金钱或时间量化。
隐性成本1：RF工程师和设计
进行SoC设计需要一名RF工程师。或者，至少要能够从SoC供应商那里获取RF设计的专业技术。RF工程师十分昂贵。在Glassdoor.com上看，RF工程师的薪水达$8万-15.2万/年，这还没有计入相关管理费用（办公室、福利等）。在美国，管理费用一般需在薪水上再加33%。
聘用一名RF工程师的费用=$8万-15.2万/年+33%管理费用=$10万-20万/年
RF应用说明——并不总是像123那么简单
SoC供应商会提供与Silicon Labs AN930类似的应用说明（AN），以帮助确定RF布局。说明中包括推荐使用的天线、印制线、电路板产品和匹配网络，以便在控制成本和尺寸的同时实现最佳的性能。
然而，由于每种设计都不同，这些推荐意见也总是难以实施。事实上，业内专家可以作证，即使产品设计师“照搬”应用说明中的推荐意见，但达不到数据表规范和/或产品预期性能的情况也会时有发生。
模块公司的产品定价更高，部分原因就是其产品已经经过RF优化，降低了尺寸和BOM费用。整个“系统”可以在几小时内（甚至几分钟内）部署在产品板上。当然，这也决非易事。但在基本情况下，将模块放置到电路板上显然要比放到SoC中更为简单。下表列出了影响RF性能的一些问题。
图5：RF布局问题及其影响
隐性成本2：实验室设备和设施
RF工程需要专用的设备、软件和设施对RF设计进行调试。
图6：无线实验室没备和设施
隐性成本3：PCB布局与天线选择
这有多难?许多工程师认为按照应用说明进行布局理应比较简单。虽然有些情况下确实如此，但天线的应用说明往往都很复杂。
AN930是Silicon Labs Blue Gecko Bluetooth Smart (BLE) 2.4GHz天线的应用布局指南，其中给出了天线布局涉及的细微差别的一些很好的例子。该应用说明旨在提供详细的RF帮助信息，让客户可以自己动手设计近乎“完美”的布局。
图7：AN930中关于Blue Gecko Bluetooth Smart天线匹配的图片
但仍然有很大可能需要对PCB进行调整，以优化天线性能。这些都需要时间一一可能需要几天确定调整哪些内容，然后还需要一周在当地PCB制造商处完成对电路板的调整。典型的开发可能会需要16周至20周的时间，而上述调整又需要两周。如前所述，通常借助简单的指南就可以把无线模块成功布置到产品板上。此后仍然需要测试设计的RF性能，但很有可能更加难以预测。
隐性成本4：监管批准和无线标准认证
在非授权频段内运行的产品需要获得监管部门的“型式批准”。很多产品还需要无线标准认证（如：蓝牙）。
有些无线模块已经通过型式批准和无线标准的预认证。将这些模块装入产品时这些批准和认证仍然有效，尽管产品设计师必须申请成为这些标准机构的成员并进行一些产品级的监管测试。无线SoC则没有产品型式批准或预认证。
图8：预计监管和认证费用
监管测试费用和型式批准随国家而不同。有些国家认可其他国家的批准。例如，加拿大认可美国FCC第15部分批准和文件，无需再进行测试，但需要单独提出申请并获得批准和认证标志。
每项无线标准都要求认证并获得标准机构的付费会员资格。每个认证机构都是独立的，不认可其他机构的认证。有咨询公司提供针对这些批准和认证过程的服务。此类公司熟悉这些过程的要求内容、测试方法、报告编制要求、以及何时需要批准或认证。附录3提供了一份认证机构、指南、预计费用和相关咨询公司的清单。
隐性成本5：因上市时间（TTM）延迟而造成产品收益减少
与使用模块相比，使用无线SoC最大的隐性成本之一就是因其设计、测试、调试、型式批准、认证所花费的额外时间而存在失去市场机遇的风险。
产品推迟一天上市就会造成一天的收入损失。上市时间可能推迟几周，也可能推迟数月。正如从iPhone6上看到的，为什么明知模块成本更高，而仍有大产量公司继续使用模块，消除上市时间风险就是一项主要原因。
隐性成本6：供货管理和保证
对于生产线产量低的公司，模块可以降低供货风险。一家模块供应商代表所有客户进行SoC（用于模块中）供货谈判。这样，他们就把需求整合到了一起，可以防止小公司因SoC缺货而停产。另外，采购一种模块要比采购所有组件再把SoC安装到电路板上简单得多。
从无线模块到无线SoC
当一家使用模块的公司决定转向无线SoC时，所面临的问题是如何再利用其过去用模块开发的软件。模块公司通常会为其模块提供一个独特的软件应用编程接口（API）。API简单易用，让客户能在不同SoC版本和/或无线标准条件下实现不同模块之间的转换。
这样还能帮助模块公司留住其通过软件投资获得的模块客户；客户也并不想抛弃一个可靠、固化且成熟的无线模块，而改用新出的、未经验证也不熟悉的无线SoC。
无线模块和无线SoC的单一供应源
有些供应商同时销售模块和SoC。如此就能支持模块和SoC之间的软件移植。
世强就是这样一家代理商，不仅代理无线模块和SoC，同时还供应通用软件、协议栈、支持和开发工具。
总结
选择无线模块还是无线SoC？这个问题的答案很复杂，取决于产量、上市时间的紧迫性、风险承受能力和可用的资源。
只要选择一家能同时供应模块和SoC且能保护软件投资的供应商，当盈亏平衡分析确认需要进行转换时，客户能非常简单地实现模块至SoC的迁移。
PS：以上报价仅供参考。
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FENT Lv8. 研究员 2018-12-20进行SoC设计需要一名RF工程师。或者，至少要能够从SoC供应商那里获取RF设计的专业技术。RF工程师十分昂贵。在Glassdoor.com上看，RF工程师的薪水达$8万-15.2万/年，这还没有计入相关管理费用（办公室、福利等）。在美国，管理费用一般需在薪水上再加33%。 聘用一名RF工程师的费用=$8万-15.2万/年+33%管理费用=$10万-20万/年 这是哪里？我去应聘
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