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世界最小Bluetooth® モジュールのサンプル出荷を開始

東芝独自のSASP™技術により衣服のボタンにも内蔵できるサイズの「Bluetooth® low energy」を開発、ウェアラブルデバイスによる健康管理/運動分析の利便性を向上
2021年01月14日

 当社は、当社独自のSASP™ (Slot Antenna on Shielded Package)技術を搭載することで世界最小(*1)の「Bluetooth® low energyモジュール」の開発に成功し、1月15日から本モジュールのサンプル出荷を開始します。
 Bluetooth®モジュールは機器間をBluetooth®でつなげるために必要なモジュールで、中でも「Bluetooth® low energyモジュール」はより小型・低消費電力が求められるウェアラブルデバイス等に使用されています。今般、当社が開発したモジュールは、身に着けていても気づかないレベルの超小型(4mm×10mm)・超軽量(約0.09グラム)を実現し、スマートウォッチや耳装着型デバイス等のウェアラブルデバイスだけでなく、スポーツウェアや洋服のボタン、洋服自体への組み込みなど、従来は考えられなかった分野にも利用範囲を拡大することができます。
 当社は、本モジュールを1月20日~22日に東京ビッグサイトで開催される第7回ウェアラブルEXPOに出展します。


図1 超小型化・軽量化が実現する利用範囲の拡大

 ウェアラブルデバイスは、健康管理や運動分析などへのニーズの高まりからスマートウォッチや耳装着型デバイス等を中心に市場が拡大しています。2020年第2四半期の世界全体の出荷台数は前年同期比14.1%増の8,616万台、国内では同8.1%増の140.6万台に拡大(*2)しています。今後は、センサを使った子供やお年寄り、ペットなどの見守りや、新型コロナウイルスを踏まえたソーシャル・ディスタンスの確保、工場・農業作業の効率化など、さらに広い範囲で活用が期待されていますが、そのためにはセンサから得たデータの送受信に不可欠となるBluetooth®モジュールの小型化・軽量化が不可欠です。

 当社はBluetooth®モジュールにおいて、スロットアンテナ(*3)の大部分をモジュールの上面に配置する独自技術SASPを用いることで、アンテナ一体型のシールドパッケージ(*4)を実現しました。国内電波法の工事設計認証を取得済みであり、Bluetooth®認証に必要なアンテナ性能も維持しつつ、高速水晶振動子(*5)、低速水晶振動子(*6)、および電源周辺の受動部品を内蔵しつつ、4mm×10mmの超小型化に成功しました。
 本モジュールにより、製品の小型化に加え、無線製品を開発する際に生じる技術課題をワンパッケージで解決します。また、SASP™技術を用いることで、従来のアンテナ周辺の配線禁止エリアが不要となり、電池やセンサ等のモジュール周辺部品の配置の自由度が向上します。さらに、シールドパッケージの生産には既存の製造技術を用いているため、低コストで製造することが可能です。

  本モジュールは、ノルディック・セミコンダクター株式会社製Bluetooth®IC(nRF52811)を搭載しています。Bluetooth®最新規格であるver5.2に対応しており、低消費電力で最新機能を適用したいアプリケーションに最適です。また、ARM® Cortex®-M4を内蔵しており、Bluetooth®プロトコルスタックだけでなく、ミドルウェアおよびアプリケーションもモジュール内で動作可能です。
 本モジュールにより、外付け電池とセンサを接続するだけで、Bluetooth® Low energyの特徴である低消費電力通信にて、人とモノを繋げるIoT(Internet of Things)を手軽に実現する事ができます。クラウドにアップロードされたデータは、AIによるビックデータの活用により新しい価値が付加され、Society5.0の実現に貢献します。

 当社は今後、各種アプリケーションへの適用を進め、2022年の量産開始を目指します。

 

主なアプリケーション
ウェアラブル、ヘルスケア、トラッキング、服飾、小型電子機器。

特徴

送信電力 +4dBm~-20dBmまで可変
受信感度

-96dBm(1Mbps)

-104dBm(125kbps)

汎用GPIO数 13本(UART, SPI, TWI, QDEC, ADC, PDM)
高速クロック(32MHz) 内蔵
低速クロック(32.768KHz) 内蔵
温度センサ 内蔵
電源管理・高効率DCDC, LDO 内蔵
動作温度範囲 -30度~+85度
動作電源範囲 1.7V~3.6V
重さ(*7) 約0.09g

 

*1 アンテナ付きシールドタイプ32KHz/32MHz水晶振動子内蔵モジュールとして。 2021年1月時点。当社調べ参考値。
*2 IDCジャパン「2020年第2四半期 世界/国内ウェアラブルデバイス市場規模を発表」。
*3 モジュールを覆うメタルケース(シールドパッケージ)にレーザで溝を掘りアンテナとする技術。
*4 不要な電波を出さないためにモジュールを覆うメタルケース。
*5 メインクロック用。発振周波数:32MHz。
*6 低消費電力モード用。発振周波数:32.768KHz。
*7 測定誤差の目安として代表値(TYP値)記載。
※ Bluetooth®ワードマークは、Bluetooth SIG, Inc.が所有する商標です。
※ ArmおよびCortexはArm Limited (またはその子会社) のUSまたはその他の国における商標です。
※ SASP™は、商標出願済、審査中です。

 


図2 SASP技術を搭載した超小型Bluetooth® low energyモジュールのサンプル

 

 

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