مع التكرار السريع لمحطات إنترنت الأشياء، تتجه المزيد والمزيد من الأجهزة نحو التصغير وطاقة البطارية، بينما تواجه المنتجات تحديات التصميم مثلمساحة محدودة لثنائي الفينيل متعدد الكلور، وعمر بطارية غير كافٍ، واتصال لاسلكي غير مستقر.
وهذه ليست ظاهرة معزولة في قطاع فرعي معين، ولكنها تمثل تحديًا نظاميًا يواجه صناعة إنترنت الأشياء (IoT) بأكملها.
وفي عام 2026، وصلت الشحنات العالمية من الوحدات اللاسلكية إلى 870 مليون وحدة، بحجم سوق يتجاوز 41.2 مليار دولار أمريكي. وبحلول عام 2030، من المتوقع أن ترتفع الشحنات العالمية إلى 1.52 مليار وحدة، بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ 11.8%، ومن المتوقع أن يصل حجم السوق إلى 79.8 مليار دولار أمريكي. وخلال نفس الفترة، من المتوقع أن يتجاوز عدد أجهزة إنترنت الأشياء المتصلة في جميع أنحاء العالم 39 مليارًا. يؤدي هذا النمو الهائل في أعداد الأجهزة إلى تضخيم التحديات التي يواجهها كل بُعد من أبعاد التصميم إلى عوامل رئيسية تحدد نجاح المنتج أو فشله.
الحجم الصغير، والاستهلاك المنخفض للطاقة، والاستقرار العالي - تشكل هذه المتطلبات الثلاثة "المثلث المستحيل" في تصميم محطات إنترنت الأشياء.في الحلول التقليدية، غالبًا ما تقيد هذه الثلاثة بعضها البعض: يؤدي السعي إلى الحجم الصغير إلى الحد من أداء الهوائي، والسعي إلى انخفاض استهلاك الطاقة مما يؤدي إلى التضحية بمعدل الإرسال، والسعي إلى الاستقرار يزيد من استهلاك الطاقة وحجمها. أصبح إيجاد التوازن بين هذه الثلاثة مشكلة أساسية لموفري حلول الوحدات.
من الحلقات الذكية وسماعات TWS إلى أجهزة الاستشعار الدقيقة والأقفال الذكية، يتم ضغط المساحة المادية للأجهزة الطرفية بشكل مستمر. ومن المتوقع أن ينمو سوق البطاريات الصغيرة من 1.59 مليار دولار في عام 2025 إلى 1.81 مليار دولار في عام 2026، وهو ما يمثل معدل نمو سنوي مركب قدره 13.5%. هذايعد النمو السريع في سوق البطاريات الصغيرة انعكاسًا مباشرًا للاتجاه نحو تصغير الأجهزة- كلما كان الجهاز أصغر، زادت متطلبات حجم البطارية وكثافة الطاقة.
إحدى المشكلات الأكثر تحديًا التي يواجهها مهندسو الأجهزة هي تحقيق توصيلات كهربائية عالية الكثافة وعالية الثبات بين اللوحة الفرعية واللوحة الأم في ظل سماكة إجمالية محدودة للغاية للجهاز ومساحة PCB. وباعتبارها مكونًا لا غنى عنه للترددات الراديوية في الجهاز، فإن بصمة الوحدة اللاسلكية تحدد بشكل مباشر مدى جدوى التصميم العام للجهاز.
تعالج الصناعة التحديات المكانية من وجهات نظر متعددة.
قامت وحدة O9101SA من Qogrisys بضغط حجمها إلى12 × 12 ملممع دعم Wi-Fi 6 وBLE 5.4 ثنائي النطاق بسرعات تصل إلى 600 ميجابت في الثانية. يعد هذا الحجم من بين المستويات الرائدة في الصناعة لوحدات Wi-Fi 6 + Bluetooth Combo. لا يسمح هذا التخفيض الكبير في الحجم بتعبئة مساحة أكبر فحسب، بل يحرر أيضًا مساحة PCB قيمة للمكونات الأخرى مثل البطارية وأجهزة الاستشعار ورقاقة التحكم الرئيسية - حيث تسمح مساحة الوحدة الأصغر حجمًا بمساحة أكبرتخزين .
يعد تكامل الشريحة الواحدة متعدد البروتوكولات مسارًا رئيسيًا آخر.تشغل وحدتان مستقلتان، بالإضافة إلى الدوائر الطرفية الخاصة بهما ومساحة الهوائي، مساحة PCB أكبر بكثير من وحدة متكاملة واحدة متعددة البروتوكولات. وفي المنتجات صغيرة الحجم مثل المصابيح الذكية ومفاتيح اللوحات، تعد هذه المنطقة هي العامل المحدد الأكبر. يعمل حل Wi-Fi/Bluetooth Combo على تقليل أثر PCB بشكل أساسي من خلال دمج البروتوكولين في شريحة واحدة.
تعتبر المساحة التي تشغلها الهوائيات مهمة أيضًا. تستهلك تطبيقات الهوائي التقليدية ما بين 15% إلى 25% من إجمالي مساحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور في الأجهزة المحمولة وتطبيقات إنترنت الأشياء.يؤدي ظهور تقنية الهوائي داخل العبوة (AiP) إلى دمج الهوائي في حزمة الوحدة، مما يحقق توفيرًا في المساحة بنسبة 40%-60%.
بالنسبة لأجهزة إنترنت الأشياء التي تعمل بالبطارية، فإن عمر البطارية ليس مسألة "من الجيد امتلاكها" ولكنها مسألة "حياة أو موت".
بلغت قيمة سوق بطاريات إنترنت الأشياء العالمية 15.9 مليار دولار أمريكي في عام 2024، ومن المتوقع أن تنمو إلى 36.88 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2033، وهو ما يمثل معدل نمو سنوي مركب قدره 9.8٪. هذايعكس التوسع المستمر الطلب القوي من الأجهزة النهائية لعمر بطارية أطول. يؤثر العمر التشغيلي للعقد التي تعمل بالبطارية بشكل مباشر على تكاليف الصيانة وقابلية التوسع للنشر.
من المتوقع أن يصل سوق وحدات Wi-Fi منخفضة الطاقة إلى 4.142 مليار دولار في عام 2025 و11.79 مليار دولار في عام 2032، وهو ما يمثل معدل نمو سنوي مركب قدره 16.4%. ومن المتوقع أن ينمو سوق وحدات بليه إلى 68.27 مليار دولار في عام 2032، بمعدل نمو سنوي مركب قدره 13.80٪.ويؤكد النمو القوي لهذين القطاعين أن انخفاض استهلاك الطاقة أصبح أحد الأبعاد التنافسية الأكثر أهمية في صناعة الوحدات.
يكمن السبب الجذري للاتصالات اللاسلكية غير المستقرة في تناقضين هيكليين.
المشكلة الأولى هي ازدحام الترددات.تتم مشاركة نطاق ISM 2.4 جيجا هرتز عبر بروتوكولات متعددة مثل Wi-Fi وBluetooth وZigbee وThread، مما يؤدي إلى تداخل شديد في القناة المشتركة. في سيناريوهات النشر عالية الكثافة مثل المنازل والمكاتب الذكية، يعد تعارض الإشارات وتدهور معدل البيانات أمرًا شائعًا.
التناقض الثاني هو محدودية أداء الهوائي.ويعني تصغير الجهاز أن المساحة المتاحة للهوائي يتم ضغطها، وبالتالي تنخفض كفاءة الهوائي وعرض النطاق الترددي وفقًا لذلك.هناك قيد مادي متأصل بين أداء الترددات الراديوية وحجم الجهاز- كلما كان حجم الهوائي أصغر، انخفضت كفاءة الإشعاع، وساءت مسافة الاتصال واستقراره.
ولمواجهة تحديات التصميم الثلاثية المذكورة أعلاه، تقدم QOGRISYS مجموعة منتجات شاملة، حيث توفر حلولاً شاملة بدءًا من الرقائق إلى الوحدات ومن الأجهزة إلى البرامج.
حققت Qogrisys تغطية كاملة في مجال الوحدات صغيرة الحجم، من Wi-Fi 6 إلى Wi-Fi 5، ومن Combo إلى Wi-Fi الفردي.
O9101SAتتميز بحجم صغير12 × 12 ملم، يدعم شبكة Wi-Fi 6 وBLE 5.4 ثنائية النطاق بسرعات تصل إلى 600 ميجابت في الثانية، ويستخدم واجهة SDIO 3.0. وهو يدعم بنية 2.4 جيجا هرتز/5 جيجا هرتز ثنائية النطاق المتزامن (DBS)، والوصلة الصاعدة/الهابطة MU-OFDMA وMU-MIMO، وتشغيل الوضع المزدوج BT/BLE.ينتمي O9101SA، إلى جانب O9101UE وO9101UD، إلى سلسلة وحدات Oufixin 1×1 Wi-Fi 6 التي تم تطويرها استنادًا إلى شريحة WQ9101. يبلغ قياس O9101UE 13 × 12.2 ملم ويستخدم واجهة USB 2.0؛ يبلغ قياس O9201SB 13 × 15 مم فقط، ويعتمد أيضًا على شريحة WQ9201، ويوفر سرعات تصل إلى 1200 ميجابت في الثانية. يشترك O9201UB في نفس النظام الأساسي مثل O9201SB ويستخدم واجهة USB 2.0. يبلغ قياس O8852PB 13 × 15 ملم، ويعتمد على شريحة Realtek RTL8852BE، ويدعم Wi-Fi 6 وBluetooth 5.2 بسرعة 1200 ميجابت في الثانية، ويستخدم واجهة PCIe. بالنسبة للسيناريوهات ذات القيود المكانية الأكثر صرامة، يكون الحجم الصغير لهذه الوحدات مفيدًا بشكل خاص.تعمل الوحدة الأصغر حجمًا على توفير مساحة قيمة لثنائي الفينيل متعدد الكلور للمكونات الأخرى مثل البطارية وأجهزة الاستشعار ورقاقة التحكم الرئيسية.
تنبع قدرة Qogrisys منخفضة الطاقة في المقام الأول من الاختيار والتعاون العميق مع الرقائق الأولية. شريحة Wuqi WQ9201، مع أداء نقل مستقر ورائدة عالميًا في استهلاك الطاقة المنخفضة، برزت من بين 364 منتجًا من 280 شركة شرائح، وفازت بجائزة منتج الابتكار التكنولوجي الممتاز "China Chip" لعام 2024.
تدعم كل من O9201SB وO9101UE وO8852PB شبكة Wi-Fi 6 ثنائية النطاق بتردد 2.4 جيجا هرتز/5 جيجا هرتز.تكمن القيمة الأساسية لبنية النطاق المزدوج في "الانتقائية" - عندما يصبح النطاق 2.4 جيجا هرتز مزدحمًا بسبب تواجد بروتوكولات مثل Bluetooth وZigbee، يمكن للجهاز التبديل إلى النطاق 5 جيجا هرتز لضمان سرعة النقل واستقرار الاتصال.
توفر شبكة Wi-Fi 6 ثنائية النطاق أيضًا تقنيات أساسية مثل OFDMA وMU-MIMO، مما يعمل على تحسين كفاءة استخدام الطيف في السيناريوهات مع أجهزة متزامنة متعددة. في بيئات النشر عالية الكثافة مثل المنازل والمكاتب الذكية، تترجم هذه التقنيات مباشرة إلى تجربة مستخدم محسنة - زمن وصول أقل، وعدد أقل من الاتصالات المنقطعة، واتصالات أكثر استقرارًا.
التكامل متعدد البروتوكولات هو نهج آخر. يمكن لوحدة واحدة أن تدعم في الوقت نفسه بروتوكولات متعددة مثل Wi-Fi وBluetooth وZigbee وThread، ويمكنها تحديد أفضل طريقة اتصال بذكاء وفقًا للبيئة، والتبديل بمرونة بين السيناريوهات المختلفة.
وبالتطلع إلى الفترة 2026-2032، سيستمر اتجاه التصميم للوحدات صغيرة الحجم ومنخفضة الطاقة في التطور على طول الاتجاهات التالية:
أولاً، سيستمر كسر حدود الحجم.إن المنافسة على حجم الوحدة لم تنته بعد، كما أن الاقتراب من الحدود المادية يفرض الابتكار المستمر في تكنولوجيا التعبئة والتغليف.
ثانيًا، سيتحول الاستهلاك المنخفض للطاقة من "ميزة" إلى "ميزة قياسية".تظهر بيانات QYResearch أن سوق وحدات Wi-Fi منخفضة الطاقة سيستمر في التوسع بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ 16.4%.لن يعد انخفاض استهلاك الطاقة نقطة بيع مميزة للوحدات المتطورة، بل متطلبًا أساسيًا لجميع منتجات الوحدات.
ثالثًا، سيكون التكامل بين البروتوكولات المتعددة، والتصغير، وانخفاض استهلاك الطاقة متشابكًا بشكل عميق.يعد دمج بروتوكولات متعددة مثل Wi-Fi وBluetooth وZigbee وThread في شريحة واحدة حلاً أساسيًا لمشكلات استهلاك المساحة والطاقة. إن اعتماد بروتوكول Matter على نطاق واسع سيزيد من تعزيز هذا الاتجاه -لن تتطلب الوحدات المستقبلية من المستخدمين "تحديد" البروتوكولات، ولكنها ستتكيف تلقائيًا مع حل الاتصال الأمثل استنادًا إلى البيئة والتطبيق.
رابعاً، يتطور اختيار الوحدات من "شراء المكونات" إلى "اتخاذ القرار الاستراتيجي".وفي ظل القيود المزدوجة المتمثلة في التصغير وانخفاض استهلاك الطاقة، لم يعد اختيار الوحدة مجرد مقارنة للمعايير التقنية، بل أصبح خيارًا استراتيجيًا فيما يتعلق بتعريف المنتج، ودورة التطوير، ووقت طرح المنتج في السوق. يمكن حل الوحدة المناسبةضغط دورة التطوير من أشهر إلى أسابيعوتبسيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور ذو أربع طبقات إلى ثنائي الفينيل متعدد الكلور ثنائي الطبقة.
