Batterielos funken: Start-up bringt neues Wireless-SoC für IoT

| Redakteur: Michael Eckstein

Batterieloses IoT-Design: Energy Harvesting soll den Wireless-SoCs von Atmosic als Energiequelle ausreichen.
Batterieloses IoT-Design: Energy Harvesting soll den Wireless-SoCs von Atmosic als Energiequelle ausreichen. (Bild: Dan Escobar)

Den Bluetooth-5-basierten SoCs von Start-up Atmosic Technologies reicht aus der Umgebung per Energy Harvesting aufgenommene Energie zum drahtlosen Kommunizieren aus. Die Chips könnten IoT-Geräte mit nahezu unbegrenzter Nutzungsdauer ermöglichen.

„Wenn Sie es hassen, Batterien zu wechseln, werden Ihnen unsere innovativen Funk- und Energiespardesigns gefallen – denn sie beseitigen dieses Problem“, sagt John Hennessy, Berater von Atmosic Technologies und Vorsitzender des Board of Alphabet. Die Google-Mutter zählt zu den illustren Finanziers des kalifornischen Start-ups. Atmosic Technologies will seine Vision eines batterielosen Internet of Things (IoT) in die Tat umsetzen. Dazu entwickelt das junge Unternehmen Ultra-Low-Power Wireless-Chips. Seine jetzt vorgestellten, Bluetooth-5-kompatiblen System-on-a-Chips (SoC) der Serien M2 und M3 sollen nach eigenen Angaben bis zu 10x weniger Strom aufnehmen als die sparsamsten vergleichbaren Komponenten der Konkurrenz. Ziel ist es, eine unbegrenzte Akkulaufzeit ermöglichen, um den enormen Aufwand, die Kosten und die ökologischen Auswirkungen der Akkuwartung für Milliarden von angeschlossenen Geräten zu reduzieren.

Verantwortlich für die Ultra-Low-Power-Technik zeichnen laut Hennessy Experten aus der Wireless-Branche, die zuvor „Pionierarbeit im CMOS-RF-Design geleistet und erfolgreich Milliarden von leistungsstarken, vernetzten Geräten geliefert haben“. Zu den Gründern zählen beispielsweise Fachleute, die zuvor im Entwicklungsteam des Wireless-Spezialisten Atheros gearbeitet haben. Zunächst konzentriert sich Atmosic auf Funklösungen für Endgeräte wie Tastaturen, Computermäuse, Fernbedienungen und Wearables – ein Markt, der sich laut Marktforscher ABI Research bis 2021 auf ein Volumen von 1,54 Mrd. Stück rund verdoppelt, ausgehend von den heute rund 680 Mio. abgesetzten Produkten.

Frisches Bluetooth-5-Design

Um die Batterieabhängigkeit von IoT-Geräten drastisch zu reduzieren, ist Atmosic unvoreingenommen an das Design eines Bluetooth-Chips herangegangen. Nach eigenen Angaben hat man jeden Building Block genau unter die Lupe genommen und überlegt, was man verbessern könnte – vom integrierten Funk-Frontend über die Konverter und rauscharmen Verstärker (LNA) bis zu den Schnittstellen. So seinen drei innovative Technologien entstanden: Funkmodul mit extrem geringer Energieaufnahme (Lowest Power Radio), On-Demand Wake-up und kontrollierte Energiegewinnung per Energy Harvesting.

Die ersten Produkte des Unternehmens sind konform zum Bluetooth-5-Standard. Ziel ist es „den Herausforderungen bei der Installation und Wartung von Milliarden von IoT-Geräten wie Baken, Controllern, Fernbedienungen, Asset- und Fitnesstrackern zu begegnen“. Bluetooth 5 bietet gegenüber herkömmlichem Bluetooth mehrere Vorteile: So erreicht es eine bis zu vierfach größere Reichweite, annähernd doppelte Geschwindigkeit und achtfache Bandbreite.

Batterieloser Betrieb dank Energy Harvesting

Mit seinem Funkmodul und dem On-Demand Wake-Up ist laut Atmosic eine 10- bis 100-fach geringere Leistungsaufnahme möglich. Dies würde den Stromverbrauch auf ein so niedriges Niveau senken, dass eine kontrollierte Energiegewinnung per Energy Harvesting in der M3-Serie als Energiequelle für Drahtlosgeräte ausreichend sei. So können die Lösung eine lange Lebensdauer der Batterie – oder sogar einen batterielosen Betrieb – gewährleisten.

„Bis 2023 werden weltweit mehr als 35 Milliarden per Bluetooth, Wi-Fi und NFC verbundene Geräte im Markt sein“ prognostiziert Andrew Zignani, Senior Research Analyst von ABI Research. „Ein wachsender Prozentsatz davon wird auf IoT-Anwendungen ausgerichtet sein.“ Der Zeit- und Kostenaufwand für die Wartung so vieler batterieabhängiger Geräte könne das Potenzial des IoTs durchaus einschränken, sprich: einer noch rascheren Verbreitung entgegenwirken. Daher könne „Atmosics neuer Ansatz für Low-Power-Technologien und die Vision eines batterielosen IoT einige der wichtigsten Probleme des IoT lösen“, sagt der Analyst.

„In den Anfangstagen des WLAN hätten wir nie gedacht, dass es einmal eine so weitverbreitete Kommunikationstechnologie werden würde, die Milliarden von Menschen und Geräten verbindet“, sagte David Su, CEO von Atmosic. Daher glaubt er, dass das batterielose Internet der Dinge ähnlich bahnbrechende Möglichkeiten bietet. „Die Markteinführung der M2- und M3-Serien ist ein großer Schritt in Richtung einer langen Lebensdauer der Batterie.“ Atmosic liefert aktuell erste Samples aus, die Volumenproduktion der SoCs soll im zweiten Quartal 2019 starten.

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