Erstes batterieloses Bluetooth-Sensor-Tag für IoT-Anwendungen

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Hauchdünne, batterielose Bluetooth-Sensor-Aufkleber sollen typische IoT-Anwendungen wie Güter-Tracking vereinfachen. Diese Lösung hat namhafte Investoren überzeugt: In einer zweiten Finanzierungsrunde hat Entwickler Wiliot rund 30 Mio. Dollar Wagniskapital eingesammelt.

Chip-Start-up Wiliot hat einen Bluetooth-basiertes Sensor-Tag entwickelt, das ohne Batterie arbeitet. Der etwas mehr als briefmarkengroße Aufkleber ist für eine Integration in Cloud-basierte IoT-Anwendungen vorgesehen – zum Beispiel Lagerhaltung und Paketversand. Wiliot agiert derzeit zweigeteilt: Während das Forschungs- und Entwicklungs-Team in Israel arbeitet, kümmern sich Kollegen im kalifornischen San Diego um die geschäftliche Entwicklung.

Das Sensor-Tag basiert auf einem ARM-Prozessor. Energie für ihren Betrieb bezieht die Schaltung aus den quasi omnipräsenten Funkwellen unterschiedlicher Frequenzen in der Umgebung. Diese können beispielsweise von Quellen wie Bluetooth-, WLAN- oder Mobilfunk-Sendern emittiert werden. Teil der Lösung ist eine schlichte, auf Kunststoff oder Papier gedruckte Antenne. Das Bluetooth-Tag kann beispielsweise bei Annäherung eines authentifizierten Lesegerätes die verschlüsselte Seriennummer eines Produktes zusammen mit Gewichts- und Temperaturdaten versenden.

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Nur die nötigsten Komponenten an Bord

Nach eigenen Angaben kommt das Sensor-Tag mit weniger Komponenten aus als herkömmliche Bluetooth-Lösungen. Dies soll den Stromverbrauch sowie die Verkaufs- und Wartungskosten der Tags auf ein sehr niedriges Niveau senken. Die Wiliot-Sticker können sich per BLE (Bluetooth Low Energy) mit Geräten wie Smartphones, Wi-Fi-Zugangspunkten und Internet-of-Things-(IoT)-Geräten verbinden, die wiederum mit digitalen Displays, Wi-Fi- und LTE-Mobilfunknetzen kommunizieren.

Nach den ersten erfolgreichen Tests hat Wiliot nun für eine zweite Finanzierungsrunde rund 30 Mio. Dollar von Amazon Web Services (AWS), Samsung Venture Investment Corp. und Avery Dennison erhalten. Gemeinsam mit Norwest Venture Partners, 83North, Grove Ventures, Qualcomm Ventures und M Ventures sollen nun insgesamt Finanzmittel von 50 Mio. Dollar bereitstehen.

Energy Harvesting: Strahlungsenergie aus der Umgebung

„Wir glauben, dass Einweg-Elektronik auf Basis batterieloser, kostengünstiger Systeme die Grundlage für zukünftige IoT-Systeme bilden wird“, prognostiziert Tal Tamir, CEO und Mitbegründer von Wiliot. Mit der eigenen Lösung ließen sich die Art und Weise, wie Produkte hergestellt werden, wie sie verteilt werden, wo und wann sie verkauft werden und wie sie verwendet und recycelt werden, drastisch verändern. Das Wiederverwenden der Strahlungsenergie aus der Umgebung würde neue Möglichkeiten eröffnen, mit Produkten zu interagieren.

Die Produkte könnten selbständig mitteilen, wann sie abgeholt werden, welche Temperatur sie haben oder ob sie nachgefüllt werden müssen. „Ohne Batterien oder andere kostenintensive Komponenten haben Tags stets ausreichend Energie für ihre Funktionen verfügbar.“ So ließen sie sich auch in Produkte einbetten, die bisher nicht mit dem Internet der Dinge verbunden waren. Tamir sieht vielfältige Einsatzmöglichkeiten der Wiliot-Tags in der Praxis. Zum Beispiel:

• Bluetooth-Tags können in die Produktionsphase von Konsumgütern eingebettet werden und ermöglichen eine Echtzeit-Verfolgung durch den Herstellungsprozess, zum Lager und vom Geschäft bis zum Endverbraucher.

• Im Einzelhandel kann der Wiliot-Transponder die Grenzen der menschenlesbaren Produktinformationen auf Etiketten oder Verpackungen überwinden und interaktives Engagement über das eigene Telefon oder Displays des Verbrauchers ermöglichen.

• Zu Hause können Verbraucher mit ihren Produkten kommunizieren. Etwa, um Anweisungen zu geben und Hilfestellungen zu erhalten, wann und wie sie sie zu verwenden sind. Wiliot-fähige Behälter können automatisch eine Nachfüllung bestellen, wenn sie leer sind.

• Wertvolle Produkte lassen sich bei Verlust oder Diebstahl nachverfolgen, ohne auf einen Dongle mit begrenzter Akkulaufzeit angewiesen zu sein.

• Auch könnte Kleidung mit der Waschmaschine kommunizieren. So ließe sich verhindern, dass man aus Versehen farbige mit weißen Textilien wäscht.

„Wir glauben an eine Zukunft, in der jeder Artikel eine eindeutige digitale Identität hat“, sagt Francisco Melo, Vice President & General Manager, Global RFID von Avery Dennison. Davon könnten sowohl Verbraucher als auch Marken mit relevanten und kontextbezogenen Informationen profitieren. „Wir sehen dies als Erweiterung unserer RFID-Lösungen an, die es den Verbrauchern ermöglichen, sich über mehrere Smartphone- und IoT-Geräte von Anfang bis Ende mit Produkten zu verbinden".

Komponenten mit extrem geringem Stromverbrauch

Energy Harvesting und Extrem-Low-Power-Techniken erfahren gerade einen wahren Boom: Ende 2018 hatte die junge Firma Atmosic Technologies einen Bluetooth-Funkchip vorgestellt, der ebenfalls ohne externe Stromzufuhr funktioniert. Den Bluetooth-5-basierten SoCs von Atmosic reicht aus der Umgebung per Energy Harvesting aufgenommene Energie zum drahtlosen Kommunizieren aus. Die Chips könnten IoT-Geräte mit nahezu unbegrenzter Nutzungsdauer ermöglichen. ON Semiconductor hat extrem stromsparende Bluetooth-5-Funk-ICs mit integrierter Antenne im Angebot. Die kleinen, 51-poligen System-in-Package-(SiP)-Module verbrauchen laut Hersteller nur 62,5 nW und sollen die Entwicklung vernetzter Anwendungen erleichtern.

Renesas hat den SOTB-Prozesstechnologie (Silicon On Thin Buried Oxide) entwickelt und ist damit nach eigenen Angaben in der Lage, den Stromverbrauch von Mikrocontrollern um bis zu 90 % zu senken. SOTB soll die Schalt-und Leckströme integrierter Transistoren drastisch verringern. Darauf basierende MCUs sollen in der Lage sein, allein mit Umgebungsenergie sogar Embedded-KI-Berechnungen („e-AI“) durchzuführen. ST Microelectronics setzt auf „Fully Depleted Silicon-on-Insulator“-Technologie, kurz FD-SOI, um den Stromverbrauch seiner neuen Automotive-Mikrocontroller mit Embedded-PCM (Phase-Change Memory) massiv zu senken.

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