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經(jīng)過二十余年的發(fā)展，藍(lán)牙在生活、生產(chǎn)中目前幾乎處處可見，已經(jīng)成為在物聯(lián)網(wǎng)短距離連接方面的最佳方案，且仍保持著芯片以每年4億片左右的規(guī)模增長。

但國內(nèi)現(xiàn)狀卻是：藍(lán)牙芯片國產(chǎn)率目前不到20%，國產(chǎn)芯片任重道遠(yuǎn)。國內(nèi)看似熱鬧的芯片產(chǎn)業(yè)，目前尚無對(duì)標(biāo)如Nordic、Dialog、TI等國際廠商的標(biāo)志性芯片面世!

我們認(rèn)為，國產(chǎn)芯片迎頭趕上的關(guān)鍵是掌握核心無線通信技術(shù)，才能自由定義出符合市場、符合客戶的完全自主的芯片。

藍(lán)牙的演進(jìn)

自1998年發(fā)布第一個(gè)藍(lán)牙版本以來，藍(lán)牙已經(jīng)經(jīng)歷過了1.1、1.2、2.0、2.1、3.0、4.0、4.2、5.0、5.1等多個(gè)版本的演進(jìn)及迭代。

現(xiàn)今國內(nèi)市場上絕大多數(shù)的藍(lán)牙仍然停留在4.2及之前的版本，而隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的加速來臨，傳統(tǒng)藍(lán)牙面臨著定位、組網(wǎng)、傳輸、功耗等多個(gè)方面的問題，亟需產(chǎn)品升級(jí)，這也是市場的迫切需求。

此外，藍(lán)牙5.0以下版本將在2020年停止維護(hù)，藍(lán)牙5甚至更高版本的芯片替代將是市場發(fā)展的必然趨勢。

藍(lán)牙5在2016年提出，2017年中Nordic等國際廠商開始陸續(xù)推出量產(chǎn)芯片，這一代藍(lán)牙其不僅傳輸速度在藍(lán)牙4.X基礎(chǔ)上提升2倍，在傳輸距離、大包擴(kuò)展等更是直接提升了4到8倍。不僅如此，藍(lán)牙5在物聯(lián)網(wǎng)的功能也得到擴(kuò)大和增強(qiáng)，如mesh組網(wǎng)、定位等。

從藍(lán)牙4.0開始，藍(lán)牙技術(shù)的演進(jìn)集中在低功耗藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)上面，也就是BLE的部分，針對(duì)經(jīng)典藍(lán)牙的音頻部分，一直未有更新。近期藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)組織將要對(duì)音頻部分進(jìn)行更新，發(fā)布低功耗音頻標(biāo)準(zhǔn)，藍(lán)牙6.0。

物聯(lián)網(wǎng)短距離，無線通信技術(shù)對(duì)比

隨著5G時(shí)代的加速到來，物聯(lián)網(wǎng)趨勢也愈發(fā)明確，智慧農(nóng)業(yè)、智慧物流、智能家居、車聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、智慧生活等各類物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用落地必然是大勢所趨。

近距離無線通訊作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用環(huán)境中的“毛細(xì)血管”，在目前的市場中將會(huì)出現(xiàn)非?？捎^的爆發(fā)性需求。

據(jù)Gartner的數(shù)據(jù)顯示，截至2020年，全球范圍內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)終端安裝數(shù)量預(yù)計(jì)將達(dá)到 197.8億個(gè)，較2015年的45.8億個(gè)增長 332%。

而藍(lán)牙憑借功耗低、穩(wěn)定性好、成本低、傳輸距離與速度性能好等多種優(yōu)勢，已成為物聯(lián)網(wǎng)終端通訊最佳的解決方案之一。

概念對(duì)比

我們先看看不同的無線協(xié)議對(duì)應(yīng)的不同應(yīng)用場景，這個(gè)基本區(qū)分，標(biāo)志著該協(xié)議面世的時(shí)候所對(duì)應(yīng)的主要場景。(Other部分包含的是NBIoT等低速長距離無線協(xié)議)

物聯(lián)網(wǎng)無線通信對(duì)比

如果我們只關(guān)心比較核心的特性，包括速率和距離的話，可以簡化一下表示各個(gè)無線協(xié)議所處的位置，一般說來，目前各種情形已經(jīng)都有了較為牢固的主力無線協(xié)議，新協(xié)議產(chǎn)生的空間不多。

速率與距離

較詳細(xì)的特性對(duì)比

下面直接對(duì)比大家比較關(guān)心的一些無線協(xié)議的特性。

功耗：在功耗表現(xiàn)方面BLE是最好的，市場上最好的指標(biāo)是：RTC休眠(不是shutdown，很多時(shí)候會(huì)有意或無意的去混淆這個(gè))的時(shí)候1uA左右，這個(gè)值已經(jīng)基本上是由PMU，pad等半導(dǎo)體的物理特性決定了的，一般來說很難再小了。Active時(shí)候的峰值基本在十毫安以下;而500ms廣播的平均電流在30uA。WiFi基本上是10倍數(shù)量級(jí)的高于這個(gè)數(shù)值，這個(gè)也是比較基本的判斷。NB，Lora，Sigfox的功耗基本介于這兩者之間，這幾種無線協(xié)議解決待機(jī)時(shí)間的方法是增加收發(fā)間隔和低速率。

速率：BLE是2Mbps，可以做透傳，做BLE的profile應(yīng)用，音頻等。WiFi目前用在物聯(lián)網(wǎng)作為連接功能的基本都是802.11b(物聯(lián)網(wǎng)的802.11ah協(xié)議基本沒有應(yīng)用)，所以最高速率在10Mbps左右，WiFi是為數(shù)據(jù)而生的協(xié)議，目前用在控制方面的應(yīng)用，傳輸能力比較雞肋。其他的Zigbee，NB，Lora，Sigfox都在250Kbps左右，這類協(xié)議基本只能做極小數(shù)據(jù)的透傳，不能像BLE一樣還能做一些應(yīng)用。

傳輸距離：BLE5具備長距離特性，室內(nèi)50米左右，相比WiFi在高功率發(fā)射的情況下表現(xiàn)還要好。Zigbee同BT4.2之前的水平差不多，應(yīng)該在室內(nèi)10幾米或者再多一點(diǎn)。NB，Lora，Sigfox屬于廣域的協(xié)議，傳輸距離都在1000米以上。

組網(wǎng)能力：BLE的Mesh組網(wǎng)理論上65000，實(shí)際上目前可能測試到幾百上千個(gè)節(jié)點(diǎn)(有智能燈具10000個(gè)點(diǎn)的記錄)。Mesh組網(wǎng)的特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)平等，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的采集和控制可以網(wǎng)內(nèi)消化，而需要上云端的數(shù)據(jù)可以通過網(wǎng)關(guān)(比如智能音箱或任意一個(gè)Proxy節(jié)點(diǎn))或手機(jī)傳輸。WiFi的組網(wǎng)是星型的，由路由器周圍帶十幾或幾十個(gè)節(jié)點(diǎn)，對(duì)大規(guī)模組網(wǎng)來說并不友好，這也是業(yè)界通常的看法。Zigbee本來就是做工業(yè)互聯(lián)的，開始便具備組網(wǎng)能力，它的弱點(diǎn)在于需要唯一網(wǎng)關(guān)上網(wǎng)，所有網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大不了，通常100~200個(gè)點(diǎn)，而且還需要配備專門的路由器。其他NB，Lora，Sigfox等都是星型的基站結(jié)構(gòu)，或大或小，看基站的能力以及協(xié)議規(guī)格，目前看來都是幾K或小幾十K。

成本：成本難以直接比較，同一種協(xié)議的不同芯片規(guī)格，成本相差也比較大。BLE的成本相比其他任何一種協(xié)議，如果在相同的高中低檔芯片平行比較的話，是最小的。從市面上總體的感覺，也能得出這樣的結(jié)論。

市場規(guī)模：目前單單BLE的市場規(guī)模(不包括音頻)，也有將近20億片每年，而且BLE這塊的復(fù)合增長率保持在20%以上。是個(gè)數(shù)百億級(jí)的市場(芯片only)。WiFi我這里沒有數(shù)據(jù)，單僅僅從作為連接使用的11b的角度來看，比BLE小很多。而Zigbee從2002年聯(lián)盟成立到現(xiàn)在，尚未形成規(guī)模市場，根據(jù)市場研調(diào)公司ON World所做研究，截至2018年8月，Zigbee芯片組出貨量累計(jì)才達(dá)5億顆。

結(jié)合速率，功耗，組網(wǎng)，成本，進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)簡易程度等各種因素，我們判斷，藍(lán)牙在物聯(lián)網(wǎng)短距離無線連接領(lǐng)域應(yīng)當(dāng)是當(dāng)仁不讓的頭牌。

藍(lán)牙新特性

最新的BLE5.0及5.1標(biāo)準(zhǔn)是藍(lán)牙SIG針對(duì)藍(lán)牙物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景的需求提出來到，最主要的特性可以總結(jié)為：

BLE5.0

相對(duì)4.2來說，特性上是一個(gè)全面的提升，必將引領(lǐng)低功耗藍(lán)牙的新應(yīng)用。包括2Mbps;廣播包8倍擴(kuò)展;4倍range;以及譜兼容性等。

2Mbps在短距離無線通信中是個(gè)非常合適的速率，能適應(yīng)絕大多數(shù)應(yīng)用場景，參考一下藍(lán)牙組織SIG定義的那些應(yīng)用的Profile就容易理解。實(shí)測的效果可以看到ING918xx能達(dá)到1.2Mbps，是個(gè)非常好的效果，甚至能夠做視頻傳輸應(yīng)用，以及高保真音頻等。

8倍廣播包擴(kuò)展指的是在5.0中定義的廣播包有255用戶字節(jié)，相對(duì)4.2有8倍擴(kuò)展。但事實(shí)上5.0定義的最大廣播字節(jié)有1650，通過主廣播包及AUX輔助廣播包發(fā)送。這對(duì)于有大數(shù)據(jù)廣播需求;或者對(duì)mesh組網(wǎng)中最大384字節(jié)廣播包需求是個(gè)非常匹配的滿足。不過實(shí)話實(shí)說，現(xiàn)在在藍(lán)牙應(yīng)用層面，能把這個(gè)用好的很少，或者說還沒有看見。

4倍距離，簡稱LR(Long Range)，是藍(lán)牙5在信道上加了一級(jí)糾錯(cuò)編解碼，以前通過白化等手段來減少誤碼率，現(xiàn)在再加一層通道編解碼，就提高了靈敏度。當(dāng)然代價(jià)就是傳輸?shù)膶?shí)際有效數(shù)據(jù)減少。

另外，所謂兼容性提高是指5.0的廣播信道的擴(kuò)展，以前只能在37/38/39信道上做廣播，但現(xiàn)在可以在其他0~36的信道上同樣發(fā)廣播。這大大提高了廣播的質(zhì)量，減少了信道污染帶來的體驗(yàn)下降。當(dāng)然，為了兼容4.2，5.0的廣播發(fā)起信道還是在37/38/39.

Mesh自組網(wǎng)。自組網(wǎng)mesh技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)、大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)傳輸。藍(lán)牙m(xù)esh支持不同的節(jié)點(diǎn)特性，包括Relay，F(xiàn)riend，以及Low Power等。同時(shí)基于5.0特性使得mesh網(wǎng)絡(luò)的延時(shí)減小10倍左右，數(shù)據(jù)傳輸量提高多達(dá)8倍以上。相比較WIFI和Zigbee的組網(wǎng)，藍(lán)牙m(xù)esh在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，網(wǎng)絡(luò)延遲等方面均具有強(qiáng)大優(yōu)勢。具有proxy功能的節(jié)點(diǎn)均可以當(dāng)做網(wǎng)絡(luò)的入口，使得mesh網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)現(xiàn)去中心化。

BLE5.1

厘米級(jí)的精確定位，應(yīng)當(dāng)是藍(lán)牙在應(yīng)用擴(kuò)展上非常強(qiáng)力的一個(gè)應(yīng)用。以AoA為例：

如圖，基站藍(lán)牙芯片的A0，A1兩個(gè)天線，對(duì)應(yīng)于被測藍(lán)牙設(shè)備發(fā)射到來的無線電波，達(dá)到的時(shí)間是不同的，那么到達(dá)時(shí)候兩個(gè)電波的相位是不一樣的。結(jié)合兩個(gè)天線之間已知的距離和兩個(gè)天線接收到的電波相位，即可算出藍(lán)牙發(fā)射設(shè)備的入射角。

AoA原理

兩個(gè)基站接收到的同一設(shè)備的信號(hào)并同時(shí)算出被測藍(lán)牙設(shè)備和基站之間的角度便可以實(shí)現(xiàn)平面定位了。BLE5.1可以實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)的精確定位。

新一代藍(lán)牙的遠(yuǎn)距離特性解決了距離上的用戶體驗(yàn)，mesh組網(wǎng)特性解決了物聯(lián)網(wǎng)的‘網(wǎng)絡(luò)’問題，而5.1的位置服務(wù)則解決了物聯(lián)網(wǎng)的定位與導(dǎo)航問題。

任何一代新的通信協(xié)議都帶來行業(yè)洗牌，帶來新的應(yīng)用和商業(yè)機(jī)會(huì)。就像蜂窩通信從1G，到2G，到3G，到4G，到5G一樣，無論設(shè)備商，手機(jī)廠商，芯片廠商都經(jīng)歷洗滌。

藍(lán)牙新應(yīng)用場景與規(guī)模

藍(lán)牙應(yīng)用隨著藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)，在應(yīng)用上也經(jīng)歷不同的場景。

4.0版本之前的藍(lán)牙主要用于電腦，手機(jī)等設(shè)備，作為數(shù)據(jù)和音頻傳輸?shù)慕涌?。作為手機(jī)標(biāo)配確立了藍(lán)牙在互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)中的優(yōu)勢地位。

4.0/4.2版本，帶動(dòng)了可穿戴，智能家居等業(yè)務(wù)的巨大浪潮，催生了華米等一大批基于連接和數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用公司，模組公司。應(yīng)用場景體現(xiàn)為各種小互聯(lián)設(shè)備，智能家居，智能樓宇等等。

5.0及5.1版本的發(fā)布除了在傳統(tǒng)的應(yīng)用上對(duì)效率和用戶體驗(yàn)帶來質(zhì)變之外，還給藍(lán)牙帶來了更為廣闊的應(yīng)用空間，包括組網(wǎng)與位置服務(wù)。應(yīng)用場景擴(kuò)展到智慧城市，工業(yè)互聯(lián)，汽車，醫(yī)療等各個(gè)場景。

未來藍(lán)牙芯片的出貨量也將持續(xù)保持非同一般的增長態(tài)勢。預(yù)測2018~2022年復(fù)合增長率仍可達(dá)8%~12%，低功耗藍(lán)牙增長在20~30%，2022年藍(lán)牙設(shè)備整體出貨量達(dá) 52億顆以上。

未來幾年，藍(lán)牙設(shè)備每年凈增4億臺(tái)，目前應(yīng)該沒有哪種芯片能以如此規(guī)模增長，應(yīng)當(dāng)密切關(guān)注。

針對(duì)藍(lán)牙5.0/5.1的新應(yīng)用方面，我們可以舉2個(gè)例子說明BLE的增長規(guī)模。首先是位置服務(wù)。包括，

地標(biāo)信息：零售商較早就開始采用地標(biāo)(PoI)信息，包括智能樓宇、智能工業(yè)和智慧城市也開始探索藍(lán)牙beacon的應(yīng)用。

尋物：越來越多的消費(fèi)者將藍(lán)牙標(biāo)簽貼在鑰匙、錢包、手包和其他個(gè)人財(cái)物上，也包括商店的奢侈品管理等。

資產(chǎn)追蹤：藍(lán)牙正在推進(jìn)用于資產(chǎn)和人員跟蹤的實(shí)時(shí)位置服務(wù)(RTLS)解決方案的快速增長，無論是在倉庫中對(duì)工具和工人定位，或是在醫(yī)院中對(duì)醫(yī)療設(shè)備及患者定位。

導(dǎo)航：從機(jī)場和火車站到博物館和體育館，藍(lán)牙室內(nèi)定位系統(tǒng)(IPS)已迅速成為解決GPS室內(nèi)覆蓋難題的標(biāo)準(zhǔn)，可助力訪客在復(fù)雜環(huán)境中進(jìn)行導(dǎo)航。

其次是藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)設(shè)備出貨，也將保持兩位數(shù)的增長，包括，

控制系統(tǒng)：藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)正迅速成為許多控制系統(tǒng)的首選無線通信平臺(tái)，包括用于智能樓宇和智能工業(yè)市場中的先進(jìn)照明解決方案。

監(jiān)控系統(tǒng)：藍(lán)牙無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)能夠監(jiān)測光照、溫度、濕度和占用情況，幫助提高員工生產(chǎn)力，降低樓宇運(yùn)營成本，或更好地滿足生產(chǎn)設(shè)備對(duì)于環(huán)境條件和維護(hù)的要求，以減少意外停機(jī)。

自動(dòng)化系統(tǒng)：藍(lán)牙可實(shí)現(xiàn)樓宇基本系統(tǒng)的自動(dòng)化集中控制，包括暖氣、通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)(HVAC)、照明和安防系統(tǒng)，從而節(jié)約能源、降低運(yùn)營成本，并延長樓宇核心系統(tǒng)的使用壽命。

不包括手機(jī)，平板電腦，個(gè)人電腦的情況下，我們看到音頻和低功耗兩個(gè)領(lǐng)域的出貨量將保持高速增長，尤其是低功耗領(lǐng)域的增長非常強(qiáng)勁。我們認(rèn)為一個(gè)幾乎呈現(xiàn)拋物線增長的市場絕對(duì)是一個(gè)可觀的藍(lán)海市場。

藍(lán)牙BLE芯片市場格局

簡單的描述可以總結(jié)為，國際大廠還是處于高端，市場占比約80%，毛利大于50%;國內(nèi)少數(shù)廠商在少數(shù)應(yīng)用上取得突破，但市場占比依然很小，毛利較低，簡單透傳的場景較多。

國內(nèi)外對(duì)比

從各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，單計(jì)算BLE，出貨量最大的當(dāng)屬于北歐半導(dǎo)體(Nordic)，其次包括TI，CSR，Dialog，Cypress，Realtek等廠商。而國內(nèi)做到規(guī)模出貨的主要廠商包括泰凌微，易兆微等少數(shù)廠商。我們先來看一個(gè)2018年的國內(nèi)BLE營收數(shù)據(jù)，和Nordic的對(duì)比：

可以看到，國內(nèi)外在芯片上的差距是非常巨大的，國產(chǎn)芯片的潛力和空間異常廣闊。

從Nordic發(fā)布的新案例數(shù)量來看，Nordic也是在BLE細(xì)分市場的龍頭企業(yè)，同時(shí)我們也看到新的應(yīng)用每年也都在穩(wěn)步的增長。

新解決方案

國產(chǎn)當(dāng)自強(qiáng)

國產(chǎn)芯片的機(jī)會(huì)巨大，那么國外芯片到底強(qiáng)在哪里，怎么樣才能把芯片潛力化為實(shí)實(shí)在在的市場份額?

以Nordic的芯片為例，從大的方面看，功耗低，產(chǎn)品的穩(wěn)定性兼容性好，SDK友好。用戶的體驗(yàn)就是好使，放心，靠譜。這是每個(gè)廠商都應(yīng)該追求的用戶口碑。

從小的方面看，細(xì)節(jié)決定成敗。翻開各個(gè)廠商的datasheet，在非行業(yè)內(nèi)的人士看來，大家差不多，都長的挺像，甚至都一樣。但事實(shí)上，每家的芯片差異巨大，單從PR軟文來判斷行業(yè)和市場，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，容易犯人云亦云的錯(cuò)誤。

具體的，比如為什么采用不同的CPU，為什么采用不同的工藝，為什么Flash外掛和內(nèi)置，為什么人家的芯片不會(huì)斷連接，為什么別人能支持主從一體，為什么人家可以支持遠(yuǎn)距離特性，為什么人家芯片支持更多的廣播集，為什么人家就是功耗低?如此等等，我們挑2個(gè)來說：

低功耗：低功耗我們可以參考2個(gè)指標(biāo)就可以反映芯片的能耗指標(biāo)，一個(gè)是帶RTC的睡眠電流，這個(gè)反映出我們甚至在業(yè)務(wù)不中斷的前提下芯片的最小功耗;另一個(gè)是特定時(shí)間連接間隔下，比如500ms，芯片的平均功耗，這個(gè)反應(yīng)的是處理相同的業(yè)務(wù)時(shí)，芯片的功耗。

穩(wěn)定性，兼容性：這個(gè)是芯片性能的綜合反應(yīng)，考驗(yàn)的就是無線通信底層協(xié)議的魯棒性，也就是支持協(xié)議的完整性，靈活性?？梢酝ㄟ^查看通信協(xié)議認(rèn)證的條目來做基本判斷(但也可能有比較tricky的東西夾雜)，可以咨詢專業(yè)人士，或者通過下游用戶給出比較直觀的評(píng)價(jià)。

藍(lán)牙的本質(zhì)還是無線通信芯片，國內(nèi)從業(yè)者需要理解無線通信，需要真正理解低功耗SoC，從基礎(chǔ)做起，迎來好的芯片和市場表現(xiàn)。為什么說要掌握底層的核心通信IP?因?yàn)镮P能力直接決定了芯片的SoC架構(gòu)，芯片低功耗架構(gòu)，芯片大小成本，芯片的穩(wěn)定性，兼容性，靈活性。

我們相信國產(chǎn)芯片已經(jīng)在一些應(yīng)用上得到了點(diǎn)的突破，是時(shí)候做到全面突破，比拼品質(zhì)，而不僅僅是劣質(zhì)廉價(jià)的時(shí)候了。

下圖整理了有關(guān)藍(lán)牙，WiFi的芯片和方案公司的情況?？梢钥吹轿锫?lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，從芯片到方案已經(jīng)有一系列的公司參與其中，我們相信很快的，國產(chǎn)芯片就會(huì)迎來屬于自己的春天。

產(chǎn)業(yè)界的努力

我們欣喜的看到，產(chǎn)業(yè)界，投資界都在此下了很大的功夫。目前各大機(jī)構(gòu)都在此做了布局，業(yè)界都看到了物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的巨大機(jī)會(huì)。這些知名機(jī)構(gòu)包括華創(chuàng)，中興聚源，武岳峰，北極光，國科投資，國科嘉禾，芯動(dòng)能，紅杉，東方富海，啟迪之星等等機(jī)構(gòu)。

寫在最后：幾個(gè)基本判斷

藍(lán)牙在物聯(lián)網(wǎng)短距離連接方面，注定是最佳方案。

藍(lán)牙產(chǎn)業(yè)和芯片保持高速增長，芯片以每年4億片左右的規(guī)模增長。

藍(lán)牙芯片國產(chǎn)率目前不到20%，國產(chǎn)芯片任重道遠(yuǎn)。國內(nèi)看似熱鬧的芯片產(chǎn)業(yè)，目前尚無對(duì)標(biāo)國際廠商的標(biāo)志性芯片面世。

國產(chǎn)芯片迎頭趕上的關(guān)鍵是掌握核心無線通信技術(shù)，才能自由定義出符合市場，符合客戶的完全自主的芯片。