可穿戴：半導(dǎo)體廠競推低功耗/小體積方案

　　穿戴式應(yīng)用產(chǎn)品將更輕巧、省電。因應(yīng)穿戴式電子裝置對(duì)輕薄、小尺寸和低功耗等設(shè)計(jì)要求，半導(dǎo)體廠無不積極研發(fā)厚度更薄的封裝技術(shù)，以及超低功耗晶片方案，以協(xié)助客戶打造小體積且超長待機(jī)時(shí)間的穿戴式電子產(chǎn)品。

　　穿戴式應(yīng)用熱潮延燒至矽谷。看好未來穿戴式電子應(yīng)用發(fā)展，半導(dǎo)體廠商Silego及QuickLogic分別推出極薄封裝技術(shù)及超低功耗感測器集線器方案，協(xié)助客戶設(shè)計(jì)小體積及超長待機(jī)時(shí)間的穿戴式電子產(chǎn)品。

　　三星(Samsung)、高通(Qualcomm)、Google等廠商已在穿戴式電子市場初試啼聲，發(fā)表智慧手表、智慧眼鏡等裝置;而2014年各種應(yīng)用領(lǐng)域的穿戴式裝置將如雨后春筍般冒出，為消費(fèi)性電子帶來新一波生氣。在品牌廠商戮力研發(fā)創(chuàng)新的穿戴式產(chǎn)品同時(shí)，半導(dǎo)體廠商也已嗅到龐大商機(jī)，正火速發(fā)動(dòng)穿戴式電子市場產(chǎn)品攻勢。

　　Silego插旗穿戴市場極薄DFN封裝技術(shù)亮相

　　看好穿戴式電子市場成長前景，Silego發(fā)表極薄矩形平面無接腳封裝(ExtremeThinDFN,ETDFN)方案--Lo-Z，欲以僅0.27毫米(mm)的厚度以及超低功耗的優(yōu)勢，推出一系列可配置混合訊號(hào)積體電路(ConfigurableMixed-signalIC,CMIC)，全面攻占穿戴式電子市場版圖。

　　Silego行銷總監(jiān)NathanJohn(圖1)表示，傳統(tǒng)印刷電路板(PCB)元件配置方式往往受限于主動(dòng)式元件(ActiveCircuit)與被動(dòng)式元件(PassiveCircuit)的厚度、體積不同，因此廠商常將雙方分別放置于PCB的兩側(cè)，但若主動(dòng)式元件廠商導(dǎo)入Lo-Z技術(shù)，即可讓產(chǎn)品以僅0.27毫米的高度與被動(dòng)元件放置于同一側(cè)，并縮小整體電路板面積及厚度，而如此一來，手持式裝置及穿戴式電子制造商將可開拓更多的外觀尺寸(FormFactor)可能性。

　　John強(qiáng)調(diào)，與晶圓級(jí)晶片尺寸封裝(WLCSP)技術(shù)相較，Lo-Z封裝技術(shù)可以為客戶減少二分之一以上的產(chǎn)品厚度，且Lo-Z封裝提供額外的環(huán)境光(AmbientLight)保護(hù)并可以避免WLCSP常發(fā)生的破裂問題。

　　Silego總裁暨執(zhí)行長IlbokLee指出，Lo-Z封裝首波鎖定的應(yīng)用市場為穿戴式電子及運(yùn)動(dòng)健身手表，緊接著是軟性顯示器(FlexibleDisplay)及射頻(RF)模組市場，至于智慧型手機(jī)、平板及筆記型電腦亦將是該技術(shù)可著墨的重要領(lǐng)域。

　　Lee認(rèn)為，穿戴式電子市場變化甚鉅，客戶在極短的生命周期內(nèi)欲創(chuàng)造差異化產(chǎn)品，將傾向于采用可編程方案，卻同時(shí)具備高成本壓力，因此Silego于業(yè)界創(chuàng)造CMIC分類，期結(jié)合類比元件與類似現(xiàn)場可程式邏輯閘陣列(FPGA)的架構(gòu)，樹立「可編程類比元件」標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)提供特殊應(yīng)用積體電路(ASIC)的成本競爭力與FPGA的設(shè)計(jì)彈性，預(yù)期CMIC事業(yè)可為該公司帶來至少3億美元的潛在營收(圖2)。

　　事實(shí)上，由于一級(jí)(Tier1)客戶對(duì)CMIC需求若渴，2009?2013年Silego旗下CMIC事業(yè)營收年復(fù)合成長率(CAGR)高達(dá)46%;而今年CMIC出貨量已達(dá)五億顆，為該公司挹注近5,000萬美元的營收。

　　John透露，Silego的Lo-Z封裝技術(shù)已獲得穿戴式電子主要大廠的青睞，未來將應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)健身手表、手環(huán)等應(yīng)用市場，且該公司極有自信可以ETDFN封裝技術(shù)奪下更多的大單，為Silego創(chuàng)造倍數(shù)成長的營收。

　　Silego已搶先于旗下電源切換器(LoadSwitch)--SLG59M1493ZGreenFET3系列產(chǎn)品導(dǎo)入Lo-Z封裝技術(shù)。SLG59M1493Z系八接腳單通道電源切換器，尺寸大小僅1.0毫米×1.6毫米×0.27毫米。未來該公司計(jì)劃將Lo-Z封裝技術(shù)導(dǎo)入旗下其他產(chǎn)品線，包括GPAK可編程混合訊號(hào)矩陣(GPAKProgrammableMixed-signalMatrix)與GCLK32.768kHz石英晶體替代產(chǎn)品系列。

　　無獨(dú)有偶，客制化特定標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品(CSSP)廠商QuickLogic亦瞄準(zhǔn)穿戴式電子的感測需求，欲以超低功耗的感測器集線器(SensorHub)方案揮軍穿戴式市場。

　　打造數(shù)位第六感省電SensorHub亮相

　　穿戴式電子產(chǎn)品為打造更多元的感測應(yīng)用，搭載的感測器數(shù)量已逐漸增加，造成功耗問題日益嚴(yán)重;因此QuickLogic開發(fā)出僅會(huì)消耗1?2%電池能量的超低功耗SensorHub解決方案，協(xié)助穿戴式裝置制造商實(shí)現(xiàn)省電又精準(zhǔn)的情境感知功能，讓穿戴式產(chǎn)品成為使用者的數(shù)位第六感。

　　QuickLogic總裁暨執(zhí)行長AndrewJ.Pease(圖3)表示，無論是三星GalaxyS4、蘋果(Apple)iPhone5S或富士通(Fujitsu)等品牌廠的高階手機(jī)，皆十分強(qiáng)調(diào)智慧感測功能，包括健康監(jiān)測、室內(nèi)導(dǎo)航定位等;未來行動(dòng)裝置將增添更多智慧化功能，包含廣告提示、天災(zāi)預(yù)警、安全駕駛等，而上述功能皆須透過陀螺儀、磁力計(jì)、光感測器、壓力計(jì)等感測器實(shí)現(xiàn)。

　　根據(jù)SemicoResearch市場研究報(bào)告，未來5年內(nèi)，智慧型手機(jī)應(yīng)用將占據(jù)57%的九軸感測器市場，與此同時(shí)，感測器集線器數(shù)量亦將同步攀升，以支援上述復(fù)雜的感測解決方案，因此2017年感測器集線器市場規(guī)模將達(dá)27億美元，2013?2017年的年復(fù)合成長率高達(dá)26%。

　　Pease強(qiáng)調(diào)，感測融合(SensorFusion)系感測器集線器的關(guān)鍵功能，而現(xiàn)今軟體開發(fā)者多著重于透過先進(jìn)的演算法提供更精確的感測功能，例如過往計(jì)步計(jì)僅記錄步數(shù)及距離，未來功能將進(jìn)階至記錄每一步的間距及手機(jī)是由消費(fèi)者手持或放在口袋中;另一方面，手機(jī)的健康管理功能亦將由體重記錄及計(jì)步升級(jí)至辨識(shí)運(yùn)動(dòng)類型或行進(jìn)斜度、方向變化，以精準(zhǔn)計(jì)算使用者卡路里消耗情形。

　　盡管如此，行動(dòng)裝置精確的感測功能背后卻是可觀的功耗。由于情境感知資訊每天變換上百次，因此Always-on的情境感知解決方案需要即時(shí)的感測器管理、僅1?2%電池容量的超低功耗感測器演算法、對(duì)GHz等級(jí)應(yīng)用處理器(AP)最小的干擾以及處理高速、精確動(dòng)作感測的效能。

　　Pease指出，感測器集線器須兼顧功耗及運(yùn)作各式情境感知資訊的彈性，但以特定應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品(ASSP)為基礎(chǔ)的感測器集線器不具調(diào)整彈性，且功耗介于1~10毫瓦(mW)，至于微控制器(MCU)或應(yīng)用處理器雖較有彈性，不過功耗卻可能高于100毫瓦;相較之下，超低功耗感測器集線器以軟體補(bǔ)強(qiáng)可編程裝置，能針對(duì)新的演算法具備調(diào)整彈性，將可以低于1毫瓦的功耗運(yùn)作，系MCU方案的三十分之一，因此該方案未來在穿戴式電子市場亦具備十足優(yōu)勢(圖4)。

　　QuickLogic的超低功耗感測器集線器平臺(tái)結(jié)合傳輸管理(CommunicationManager)、彈性融合引擎(FFE)以及感測器管理(SensorManager)三大區(qū)塊，可即時(shí)管理、計(jì)算智慧型手機(jī)應(yīng)用處理器的感測器資料，其中，F(xiàn)FE系該公司特別設(shè)計(jì)用于感測器數(shù)據(jù)傳送到應(yīng)用處理器前，先針對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理、過濾和轉(zhuǎn)譯。FFE的微代碼(Micro-code)可以編程，因此可實(shí)現(xiàn)感測器融合、背景感測器校準(zhǔn)和情境變更演算法等復(fù)雜演算法功能。

　　未來穿戴式電子應(yīng)用將于各式領(lǐng)域遍地開花，成為半導(dǎo)體廠商除消費(fèi)性行動(dòng)裝置后的另一塊重要戰(zhàn)場，半導(dǎo)體廠商如何針對(duì)穿戴式產(chǎn)品輕薄外型及續(xù)航力需求快速推出對(duì)應(yīng)解決方案，將成為在該市場脫穎而出的重要關(guān)鍵。