立足MCU和傳感器 打造杰出可穿戴解決方案

作為產(chǎn)品線最廣的半導(dǎo)體企業(yè)之一，意法半導(dǎo)體（ST）有眾多產(chǎn)品應(yīng)用在可穿戴市場，特別是圍繞著MCU（微控制器）和傳感器兩個關(guān)鍵產(chǎn)品系列，意法半導(dǎo)體緊跟市場需求，打造領(lǐng)先的可穿戴技術(shù)解決方案。

可穿戴設(shè)備可以解決人們對便捷、健康、生活、娛樂等多樣化的需求，其市場前景可想象空間潛力巨大。意法半導(dǎo)體可穿戴設(shè)備產(chǎn)品組合旨在滿足各種嚴苛的可穿戴設(shè)備需求，目標(biāo)應(yīng)用涵蓋智能手表、健康監(jiān)測、心率監(jiān)測、運動設(shè)備等等多個方面。我們的產(chǎn)品組合包括數(shù)字處理、傳感器、網(wǎng)絡(luò)連接、安全和電源管理等解決方案。在這些應(yīng)用中，高精度、低功耗、緊湊的外形尺寸和出色的性能是必需的，意法半導(dǎo)體的產(chǎn)品能充分滿足各種前沿的、創(chuàng)新的可穿戴設(shè)備需求。

對于可穿戴設(shè)備，用戶既期待更輕，更薄，也希望待機時間更長，功能更強大，從技術(shù)實現(xiàn)角度來看，這些是非常矛盾的需求。意法半導(dǎo)體中國區(qū)微處理器市場經(jīng)理廖科盛認為，我們的客戶通過優(yōu)化產(chǎn)品，希望在這些相互矛盾的需求之間找到適當(dāng)?shù)钠胶猓渲心軌驗橥昝榔胶膺@些矛盾需求而設(shè)計的產(chǎn)品，將會是市場的寵兒！

STM32MCU 和MPU（微處理器）作為可穿戴設(shè)備的主要處理平臺，一直致力于解決這類矛盾需求，從設(shè)計階段就為設(shè)計師提供充分的靈活選擇。我們的MPU性能更強，功耗更低，支持更多的功耗應(yīng)用場景，能幫助客戶設(shè)計出更符合市場需求的終端產(chǎn)品。意法半導(dǎo)體新一代旗艦低功耗產(chǎn)品STM32U5，一經(jīng)推出，就廣泛受到用戶歡迎和應(yīng)用，基于該平臺的穿戴產(chǎn)品已紛紛上市銷售，市場反應(yīng)熱烈。

廖科盛特別指出，用戶要求可穿戴設(shè)備具有更強的功能，其中AI（人工智能）也是提高性能的方式之一。ST MPU 在設(shè)計產(chǎn)品時應(yīng)用低功耗工藝，選用高性能處理內(nèi)核，集成各種運算協(xié)處理單元，給客戶提供靈活多變的功耗工作模式，從而幫助可穿戴設(shè)備開發(fā)者完美地平衡了高性能和低功耗應(yīng)用的矛盾需求。同時為了方便客戶在微處理器平臺上集成應(yīng)用AI 技術(shù)，ST 提供了完善的軟件生態(tài)，方便客戶在產(chǎn)品設(shè)計實現(xiàn)中可以快速地在微處理器平臺上實現(xiàn)AI 算法。

以智能手表市場為例，當(dāng)前穿戴市場反饋顯示智能手表市場增長迅速，經(jīng)分析認為這一市場趨勢主要源于用戶對功能需求增加，對顯示性能和待機時間要求更高，以及部分需求向高端產(chǎn)品演進等。我們可以看到，在未來幾年內(nèi)，智能手表將仍然會是市場增長的主要驅(qū)動力。從2018 年基于STM32L4+ 系列第一塊高顯示分辨率、長待機時間的客戶智能手表發(fā)布，到2021 年基于STM32U5 系列客戶新系列的智能手表發(fā)布，STM32 系列微處理器產(chǎn)品( 包括MCU 及MPU) 為智能手表提供了性能和價值的同時，也見證了智能手表這一市場的增長，并且對未來市場增長有極大的信心和充分的準(zhǔn)備。

傳感器是可穿戴設(shè)備中的一種關(guān)鍵元器件。意法半導(dǎo)體是世界排名前列的傳感器供應(yīng)商，提供多元化和完善的MEMS 和傳感器組合，廣泛應(yīng)用于多樣化的可穿戴產(chǎn)品中，如智能手表/ 手環(huán)、TWS（真無線立體聲）和AR/VR 眼鏡。

以MEMS 傳感器為例，意法半導(dǎo)體亞太區(qū)MEMS產(chǎn)品高級市場經(jīng)理許永剛介紹，意法半導(dǎo)體為可穿戴設(shè)備提供一站式服務(wù)，產(chǎn)品包括：加速度計、慣性運動單元、壓力傳感器、溫度傳感器。我們擁有 ISPU（智能傳感器處理單元）技術(shù)，可以幫助減少主控制器的負載。我們在新一代的傳感器產(chǎn)品LSM6DSO16IS 中嵌入了一個超低功耗和高效率的微控制器ISPU，針對AI 算法進行了優(yōu)化，它可以與通用微控制器一樣使用，允許客戶在ISPU 上開發(fā)/ 運行自己的算法。我們的愿景是通過傳感器，讓可穿戴產(chǎn)品功耗更低、精準(zhǔn)更高、更智能。許永剛認為TWS 正在成為語音連接的中心。它可以幫助人們在任何環(huán)境中進行交流，并通過識別人們的聲音來提供安全性。這些功能是我們通過將傳感功能與TWS 性能集成來實現(xiàn)的。作為其中的參與者，ST 開發(fā)了一個特定的IMU（16BX）來支持TWS 應(yīng)用程序。

●   16BX 在嘈雜的環(huán)境中能充分發(fā)揮優(yōu)勢，因為它集成了一個高靈敏度、低噪聲的加速度計，在寬帶寬環(huán)境下作為骨傳感器具有平坦的頻率響應(yīng)。該傳感器通過臉頰周圍的骨傳導(dǎo)接收聲音，應(yīng)用專用算法幫助佩戴者“聽到”說話的聲音，即使在非常嘈雜的環(huán)境中也是如此。

●   ST 的16bx 慣性測量單元還集成了低功耗的陀螺儀和傳感器融合算法，使高端TWS 能夠支持空間音頻功能。例如，IMU 中的陀螺儀可以跟蹤佩戴者的頭部運動，以適應(yīng)不同的音頻效果。

●   作為語音終端，具有TWS 的設(shè)備可以經(jīng)常與人們互動，以幫助他們接聽（或拒絕）電話或切換歌曲。16BX 是一種運動傳感器，可以執(zhí)行手勢識別，從而通過人類手勢增強許多交互。

面向未來的可穿戴設(shè)備，許永剛預(yù)測VR 和AR設(shè)備會非常流行。傳感器是虛擬世界和現(xiàn)實世界之間的橋梁。意法半導(dǎo)體擁有用于AR 和VR 頭戴式設(shè)備的運動傳感器和MEMS ScanAR-ST LBS（Laser BeanScanning，激光束掃描）解決方案等多種技術(shù)。我們是LaSAR 聯(lián)盟的創(chuàng)始成員，該聯(lián)盟正在幫助建立LBS 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。LBS 這項極有前途的技術(shù)將促進適合全天候佩戴的AR 眼鏡的普及。

在VR 設(shè)備中，運動傳感器被用于跟蹤頭部和手部的運動。意法半導(dǎo)體擁有高精度、快速的傳感器LSM6DSR，它結(jié)合了加速度計和陀螺儀，能提供關(guān)于耳機運動極其詳細和準(zhǔn)確的信息，以確保投影保持穩(wěn)定和系統(tǒng)保持響應(yīng)。此類產(chǎn)品旨在提供逼真的體驗并減輕因圖像響應(yīng)緩慢或不正確為VR 帶來的挑戰(zhàn)。

由于沉浸感要少得多，AR 不太容易受到這個問題的影響。對于AR，意法半導(dǎo)體擁有超迷你的微鏡掃描技術(shù)。微鏡是一種微型反射機械裝置，每秒擺動數(shù)千次以掃描激光，在波導(dǎo)上繪制圖像，然后反射回眼睛。意法半導(dǎo)體提供的小型化和節(jié)能技術(shù)使眼鏡更小、更輕，并為它們提供更長的全天續(xù)航時間。這些努力將有助于普及AR 并加速其采用。

（本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2022年5月期）