低功耗/高整合方案盡出 穿戴式元件規(guī)格翻新

　　穿戴式裝置囿于體積及重量限制，對(duì)晶片尺寸與功耗要求較行動(dòng)裝置更加嚴(yán)苛，因此微控制器(MCU)、微處理器(MPU)與微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)感測(cè)器等元件開(kāi)發(fā)商，紛紛推出更低功耗或高整合度的新一代解決方案，期能大啖穿戴式電子商機(jī)。

　　穿戴式裝置將引爆新一輪的晶片熱戰(zhàn)。穿戴式裝置受限于體積及重量限制，所需元件規(guī)格與一般行動(dòng)裝置不盡相同，為搶食此商機(jī)，穿戴式裝置中的關(guān)鍵元件開(kāi)發(fā)商，無(wú)不戮力針對(duì)穿戴式裝置發(fā)布新一代低功耗或高整合的解決方案，再次翻新行動(dòng)裝置元件規(guī)格。

　　芯科實(shí)驗(yàn)室美國(guó)區(qū)域市場(chǎng)行銷總監(jiān)RamanSharma表示，穿戴式產(chǎn)品設(shè)計(jì)的首要考量，是元件是否能達(dá)到超低功耗的水準(zhǔn)。

　　芯科實(shí)驗(yàn)室(SiliconLabs)美國(guó)區(qū)域市場(chǎng)行銷總監(jiān)RamanSharma(圖1)表示，從來(lái)自Misfit或Magellan等穿戴式裝置開(kāi)發(fā)商給予該公司的回饋可知，穿戴式產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，首先最注重的就是元件夠不夠省電，他們強(qiáng)調(diào)，夠長(zhǎng)的電池壽命才是穿戴式產(chǎn)品能否為消費(fèi)者所接受并在市場(chǎng)獲得成功的關(guān)鍵;也因此，穿戴式裝置開(kāi)發(fā)商通常會(huì)選擇低耗電的微控制器(MCU)做為裝置處理核心，以延長(zhǎng)電池壽命。

　　為了符合大多數(shù)穿戴式裝置對(duì)于低功耗的需求，MCU廠商除戮力將系統(tǒng)待機(jī)及操作電流降至最低外，亦致力優(yōu)化MCU處于睡眠狀態(tài)的耗電情形，此將成為MCU廠能否成功搶進(jìn)穿戴式市場(chǎng)的重要指標(biāo)。

　　滿足穿戴式應(yīng)用MCU廠力拼低功耗設(shè)計(jì)

　　新唐科技微控制器產(chǎn)品中心協(xié)理林任烈指出，MCU廠商除將系統(tǒng)待機(jī)及操作電流降至最低外，亦致力優(yōu)化MCU處于睡眠狀態(tài)的耗電情形。

　　新唐科技微控制器產(chǎn)品中心協(xié)理林任烈(圖2)表示，為了達(dá)到超低功耗的表現(xiàn)，廠商在開(kāi)發(fā)MCU時(shí)通常會(huì)導(dǎo)入睡眠模式(SleepMode)設(shè)計(jì)，讓MCU在非系統(tǒng)運(yùn)作高峰期的大部分時(shí)間，能夠處于低耗電的睡眠狀態(tài)，進(jìn)一步降低裝置整體功耗。

　　林任烈進(jìn)一步指出，符合穿戴式裝置需求的低功耗MCU其操作電流須達(dá)到180微安培(μA)以下的水準(zhǔn)，在睡眠模式下的待機(jī)電流也須低于1微安培;不過(guò)，當(dāng)MCU處于睡眠模式時(shí)，系統(tǒng)并非完全靜止不動(dòng)，因此如何優(yōu)化MCU處于睡眠模式下的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，讓裝置更省電，便成了MCU廠商戮力改善的一大重點(diǎn)。

　　其中，快速喚醒時(shí)間更是首要關(guān)鍵。據(jù)了解，MCU廠商為了達(dá)到節(jié)能目的，常在MCU中加入各種運(yùn)行模式，光是睡眠模式可能就有好幾種;以愛(ài)特梅爾(Atmel)的SAM4L系列為例，便可支援睡眠、待機(jī)、保存和備用等四種睡眠模式。在多種復(fù)雜的運(yùn)行模式下，如果MCU總是要花上長(zhǎng)時(shí)間才能從睡眠模式中啟動(dòng)，將難以真正降低系統(tǒng)功耗。因此，林任烈提到，MCU廠商除了導(dǎo)入睡眠模式設(shè)計(jì)外，亦極為注重如何加速喚醒時(shí)間。據(jù)了解，目前市面上MCU在喚醒時(shí)間的平均表現(xiàn)水準(zhǔn)約為5?8毫秒(ms)。

　　另一方面，MCU與周邊感測(cè)器、無(wú)線射頻(RF)元件的傳輸介面亦攸關(guān)MCU是否能達(dá)到有效睡眠模式。林任烈解釋，由于睡眠模式中MCU與周邊元件的運(yùn)行方式系隨著資料傳輸速度而變動(dòng)，也就是資料傳輸速度愈快，MCU與周邊元件喚醒/工作模式切換的時(shí)間就愈短;因此，串列周邊介面(SPI)、I2C、輸入/輸出(I/O)接腳等傳輸介面的設(shè)計(jì)重點(diǎn)就是「搶快」，愈高速的傳輸介面才能愈快喚醒MCU，并且縮短MCU處理資料的時(shí)間，從而讓裝置更省電。

　　林任烈補(bǔ)充，現(xiàn)在愈來(lái)愈多訴求低功耗與高效能的MCU，也開(kāi)始導(dǎo)入可加快記憶體存取速度的多通道直接記憶體存取(DirectMemoryAccess,DMA)控制器，藉此在不喚醒MCU的狀態(tài)下執(zhí)行及分配資料存取。也就是說(shuō)，DMA控制器能將多筆資料分配儲(chǔ)存至靜態(tài)隨機(jī)存取記憶體(SRAM)及快閃記憶體(Flash)中，待記憶體儲(chǔ)存至一定容量后再喚醒MCU，使其能一次處理多筆資料，讓進(jìn)入睡眠模式的MCU不會(huì)被輕易打擾。

　　另外，也有MCU開(kāi)發(fā)商透過(guò)低功耗感測(cè)器介面(LowEnergySensorInterface,LESENSE)和周邊反射系統(tǒng)(PRS)的設(shè)計(jì)以改善MCU處于睡眠模式下的系統(tǒng)運(yùn)作表現(xiàn);如芯科實(shí)驗(yàn)室藉由不斷優(yōu)化這兩項(xiàng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出超低功耗MCU--EFM32Gecko;讓MCU即使進(jìn)入睡眠模式，MCU的周邊元件，如類比數(shù)位轉(zhuǎn)換器(ADC)等，亦能自行配對(duì)、自主性擷取與傳遞資料。

　　值得一提的是，除了以安謀國(guó)際(ARM)Cortex-M系列核心打造的低功耗MCU正在穿戴式裝置市場(chǎng)大行其道外，亦開(kāi)始有廠商將采用以Cortex-A系列打造的微處理器(MPU)導(dǎo)入穿戴式裝置，讓穿戴式裝置得以實(shí)現(xiàn)更高階的應(yīng)用功能。

　　鎖定中高階穿戴式產(chǎn)品MPU方案露頭角

　　飛思卡爾(Freescale)微控制器事業(yè)部亞太區(qū)市場(chǎng)行銷和業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理王維認(rèn)為，穿戴式裝置的設(shè)計(jì)重點(diǎn)除集中在整個(gè)產(chǎn)品的重量、功耗、易用性之外，產(chǎn)品的功能面是否能滿足消費(fèi)者需求亦為重要考量。

　　王維表示，目前MCU方案鎖定的主要是中低階的穿戴式裝置，而MPU產(chǎn)品主要鎖定的是高解析度彩色螢?zāi)坏裙δ芨鼮閺?fù)雜的中高階應(yīng)用;如飛思卡爾的i.MX6系列MPU即系針對(duì)此需求所推出。

　　不過(guò)，目前MPU方案還在接受其是否能真正符合市場(chǎng)需求的考驗(yàn)。Sharma認(rèn)為，處理器廠商推出MPU方案的宣示性作用大于實(shí)際效用，主要系由于MPU方案相對(duì)地會(huì)帶來(lái)更高的耗電量，導(dǎo)致穿戴式裝置須頻繁充電，若無(wú)良好的配套方案將難以為消費(fèi)者所接受;因此芯科實(shí)驗(yàn)室短期內(nèi)并不會(huì)考慮跟進(jìn)開(kāi)發(fā)Cortex-A系列的處理器，仍將聚焦于超低功耗的MCU。

　　盡管如此，可實(shí)現(xiàn)更高效能運(yùn)作模式的應(yīng)用處理器(ApplicationProcessor,AP)仍快步在市場(chǎng)上嶄露頭角，特別是在智慧型眼鏡應(yīng)用領(lǐng)域，可望與MCU方案一較高下。

　　實(shí)現(xiàn)智慧眼鏡吸睛功能AP加入穿戴式戰(zhàn)局

　　鉅景科技LogicSiP事業(yè)處協(xié)理周儒聰認(rèn)為，為了實(shí)現(xiàn)智慧型眼鏡豐富的人機(jī)介面功能，AP將加入穿戴式戰(zhàn)局與MCU方案一較高下。

　　鉅景科技LogicSiP事業(yè)處協(xié)理周儒聰(圖3)表示，雖然目前穿戴式裝置設(shè)計(jì)的主流原則在于追求功耗與效能的平衡，但開(kāi)發(fā)商通常寧愿犧牲處理器的運(yùn)作效能，將低功耗的設(shè)計(jì)考量奉為圭臬，因而讓MCU方案成為現(xiàn)今穿戴式裝置的首選;不過(guò)，這不僅局限了穿戴式裝置的發(fā)展性，更使多數(shù)穿戴式裝置淪為智慧型手機(jī)配件的命運(yùn)，而這些缺乏殺手級(jí)應(yīng)用的裝置自然難以成為消費(fèi)者的必需品。

　　周儒聰指出，在眾多穿戴式裝置中，惟有標(biāo)榜抬頭顯示(Head-upDisplay)的智慧型眼鏡，能真正達(dá)到免手持(HandsFree)且讓使用者毋須再當(dāng)「低頭族」的愿景，因此許多開(kāi)發(fā)商紛紛在智慧眼鏡中力拓各種殺手級(jí)應(yīng)用方案，將智慧眼鏡視為未來(lái)幾年內(nèi)最有可能顛覆行動(dòng)裝置市場(chǎng)生態(tài)的革命性電子產(chǎn)品;而能滿足智慧眼鏡高效能運(yùn)算需求的AP，也勢(shì)必成為市場(chǎng)顯學(xué)。

　　周儒聰進(jìn)一步解釋，采用MCU方案的智慧眼鏡功能較為受限，僅能用于教育、醫(yī)療、游戲等部分利基市場(chǎng);智慧眼鏡若要走入一般的消費(fèi)性電子市場(chǎng)，并實(shí)現(xiàn)高規(guī)格的多媒體影音、擴(kuò)增實(shí)境(AugmentedReality)、虛擬實(shí)境(VirtualReality)、中介實(shí)境(MediatedReality)等功能，導(dǎo)入AP等級(jí)的處理器將是大勢(shì)所趨。

　　以GoogleGlass為例，該產(chǎn)品即是采用德州儀器(TI)的雙核心處理器--OMAP4430，運(yùn)作時(shí)脈可達(dá)1GHz;另一由鉅景科技研發(fā)的智慧眼鏡原型機(jī)，則是采用瑞芯微的低功耗雙核心處理器--RK3168，運(yùn)作時(shí)脈可達(dá)1.2GHz。

　　事實(shí)上，智慧眼鏡對(duì)于高規(guī)格處理器的需求將更甚于其他行動(dòng)裝置。周儒聰分析，以擴(kuò)增實(shí)境功能為例，其為智慧眼鏡中最重要的功能之一，由于過(guò)去在手機(jī)應(yīng)用上必須手持操作導(dǎo)致便利性大減，如今在頭戴式顯示器上則可徹底釋放其應(yīng)用潛力，使用頻率將大幅提升;再加上許多開(kāi)發(fā)商正以使智慧眼鏡成為百分之百獨(dú)立于智慧型手機(jī)以外的電子產(chǎn)品為目標(biāo)，開(kāi)發(fā)各種殺手級(jí)應(yīng)用，將涉及到大量的即時(shí)運(yùn)算，更加需要處理器充沛的運(yùn)算支援，因此多核心處理器將是未來(lái)智慧型眼鏡的必備規(guī)格。

　　有鑒于此，除了開(kāi)發(fā)雙核心處理器的方案外，鉅景在2014年亦將陸續(xù)推出搭載四核心及八核心處理器的智慧眼鏡原型機(jī)，此亦讓八核心處理器的應(yīng)用版圖可望從智慧型手機(jī)延伸到穿戴式裝置市場(chǎng)。

　　周儒聰認(rèn)為，智慧眼鏡的處理器規(guī)格與智慧型手機(jī)、平板電腦無(wú)太大差異，因此行動(dòng)裝置處理器廠商，如高通(Qualcomm)、輝達(dá)(NVIDIA)、聯(lián)發(fā)科等，若有心進(jìn)入此市場(chǎng)并非難事。

　　不過(guò)，高效能處理器仍須與大量高規(guī)格元件互相搭配方能充分發(fā)揮其功能，如此一來(lái)，穿戴式裝置的外型、體積、重量能否符合消費(fèi)者預(yù)期將是另一考驗(yàn);對(duì)此，周儒聰指出，鉅景采用的微型化系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)技術(shù)能大幅縮小印刷電路板(PCB)面積，將是最佳解方。此外，當(dāng)多核心、高效能的AP逐漸成為智慧型眼鏡市場(chǎng)的顯學(xué)，如何將運(yùn)作功耗降低，讓裝置的處理效能與功耗達(dá)到平衡，亦將考驗(yàn)著各家廠商的智慧。

　　不僅MCU與AP處理器方案行情走俏，為了讓穿戴式裝置更加智慧化，并實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的情境感知(ContextAwareness)能力，微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)感測(cè)器的需求熱度也明顯飆升，遂引發(fā)MEMS元件商新一輪的搶單大戰(zhàn)，并競(jìng)相發(fā)布高整合與微型化的解決方案，以吸引穿戴式裝置開(kāi)發(fā)商的青睞。

　　MEMS元件商CES較勁高整合/微型化方案競(jìng)出籠

　　集高整合度與微型化優(yōu)勢(shì)于一身的MEMS感測(cè)器，紛紛在2014年國(guó)際消費(fèi)性電子展(CES)中亮相。瞄準(zhǔn)穿戴式裝置商機(jī)，意法半導(dǎo)體(ST)、應(yīng)美盛(InvenSense)、BoschSensortec等MEMS感測(cè)器大廠，皆在今年的CES展中發(fā)布新一代解決方案，其中高整合度與微型化方案更是主要比拚的重點(diǎn)。

　　以九軸MEMS感測(cè)器為例，先前市面上的解決方案僅能達(dá)到4毫米(mm)×4毫米的大小，因此MEMS元件商無(wú)不加緊腳步改善MEMS制程與封裝技術(shù)以微縮感測(cè)器尺寸，力求能更符合穿戴式產(chǎn)品對(duì)元件尺寸的嚴(yán)苛要求。

　　如今，意法半導(dǎo)體則搶先在CES發(fā)布尺寸僅3.5毫米×3毫米的九軸感測(cè)器--LSM9DS1，其整合加速度計(jì)、陀螺儀及磁力計(jì)，體積較前一代解決方案縮小35%。

　　意法半導(dǎo)體執(zhí)行副總裁暨類比、MEMS及感測(cè)器事業(yè)群總經(jīng)理BenedettoVigna表示，九軸MEMS感測(cè)器能提供行動(dòng)裝置基本的情境感知能力，而這款超微型體積的九軸MEMS感測(cè)器則更能滿足穿戴式產(chǎn)品的需求;除了體積較前一代方案縮小三分之一之外，LSM9DS1內(nèi)的磁力計(jì)精準(zhǔn)度亦提升30%，且功耗可降低約20%，能提供穿戴式裝置更為出色的感測(cè)能力及穩(wěn)定性。

　　除了MEMS動(dòng)作感測(cè)器方案在尺寸上有所突破外，MEMS環(huán)境感測(cè)器在提升整合度方面亦有所進(jìn)展，如BoschSensortec及意法半導(dǎo)體皆于今年CES展中正式發(fā)布市場(chǎng)上首款整合MEMS壓力、濕度、溫度感測(cè)器的整合型環(huán)境量測(cè)單元(IntegratedEnvironmentalUnit)。除高整合度的特色之外，兩款解決方案也分別僅有3毫米×3毫米×1毫米，以及2.5毫米×2.5毫米×0.93毫米的體積大小。

　　另一MEMS感測(cè)器開(kāi)發(fā)商應(yīng)美盛，則大秀一系列超低功耗MEMS六軸、九軸動(dòng)作感測(cè)器及MEMS麥克風(fēng);以應(yīng)美盛此次推出的六軸動(dòng)作感測(cè)器--ICM-20655為例，該公司即大膽宣稱其功耗僅有2毫瓦(mW)，為目前市面上最低功耗的六軸感測(cè)器，若再搭配應(yīng)美盛AAR(AutomaticActivityRecognition)軟體，可讓穿戴式裝置內(nèi)的感測(cè)器即使常時(shí)開(kāi)啟(AlwaysOn)，也不會(huì)大幅影響整體運(yùn)作功耗。

　　事實(shí)上，在三種主要的動(dòng)作感測(cè)器--加速度計(jì)、磁力計(jì)以及陀螺儀中，耗電量最高的非陀螺儀莫屬，因此并非所有的開(kāi)發(fā)商都會(huì)將陀螺儀大舉導(dǎo)入至裝置內(nèi);著眼于此，MEMS元件商無(wú)不戮力開(kāi)發(fā)低功耗的陀螺儀產(chǎn)品，且近來(lái)已小有成果，讓整體慣性量測(cè)單元(IMU)更能符合穿戴式裝置對(duì)低功耗的需求。

　　低功耗陀螺儀現(xiàn)身穿戴式感測(cè)應(yīng)用更省電

　　意法半導(dǎo)體技術(shù)行銷專案經(jīng)理李炯毅表示，新一代低功耗陀螺儀已經(jīng)競(jìng)相問(wèn)世，可望助力穿戴式裝置設(shè)計(jì)出更為省電的情境感知功能。

　　意法半導(dǎo)體(ST)大中華暨南亞區(qū)類比、微機(jī)電與感測(cè)元件技術(shù)行銷專案經(jīng)理李炯毅(圖4)表示，由于陀螺儀的耗電量讓人望而生卻，僅有部分高階的穿戴式裝置，如智慧型眼鏡、監(jiān)測(cè)激烈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的智慧型手表/手環(huán)等，才會(huì)將如此高耗電的MEMS感測(cè)器導(dǎo)入。

　　據(jù)了解，市面上大多數(shù)陀螺儀的平均操作電流約為加速度計(jì)及磁力計(jì)的三十倍左右。李炯毅進(jìn)一步指出，通常加速度計(jì)與磁力計(jì)的操作電流約要在200微安培以內(nèi)，方能符合穿戴式裝置對(duì)于超低功耗的嚴(yán)苛需求;然而，陀螺儀的操作電流約為6毫安培(mA)，與加速度計(jì)及磁力計(jì)相比，耗電量驚人，因此MEMS感測(cè)器廠商無(wú)不殫精竭慮，設(shè)法將陀螺儀的功耗降至最低，為穿戴式裝置打造更為低功耗的情境感知功能，并進(jìn)一步擴(kuò)大開(kāi)發(fā)商采用陀螺儀的比例。

　　目前應(yīng)美盛(InvenSense)、BoschSensortec及意法半導(dǎo)體皆競(jìng)相開(kāi)發(fā)低功耗的陀螺儀產(chǎn)品。相較于先前操作電流約為6毫安培的主流陀螺儀方案，MEMS感測(cè)器廠商開(kāi)發(fā)的新一代低功耗陀螺儀，其操作電流皆可降至3毫安培左右;李炯毅指出，雖然從6毫安培降到3毫安培，數(shù)字上看來(lái)是極微小的差距，但對(duì)于實(shí)際功耗的縮減卻大有助益。以意法半導(dǎo)體目前已開(kāi)始送樣的新一代陀螺儀產(chǎn)品為例，其操作電流可降到2毫安培，與前一代6毫安培的方案相較，可為整體穿戴式裝置省卻約60%的耗電量。

　　值得注意的是，由于加速度計(jì)是一般穿戴式產(chǎn)品百分之百會(huì)采用的MEMS感測(cè)器，因此意法半導(dǎo)體也推出將新一代低功耗陀螺儀與加速度計(jì)整合的六軸感測(cè)器方案，且因加速度計(jì)功耗為10微安培的極低耗電量，因此透過(guò)SiP技術(shù)將兩顆MEMS元件封裝在一起后，整體功耗仍為2毫安培左右，與單顆三軸陀螺儀相差無(wú)幾。

　　李炯毅透露，待單顆低功耗三軸陀螺儀及整合加速度計(jì)的六軸方案于今年正式量產(chǎn)后，該公司下一步即是考慮開(kāi)發(fā)整合低功耗陀螺儀、加速度計(jì)與磁力計(jì)的九軸感測(cè)器方案，讓穿戴式裝置的情境感知功能更為省電。他表示，目前已有不少穿戴式裝置開(kāi)發(fā)商，表達(dá)對(duì)新一代低功耗陀螺儀及六軸感測(cè)方案的高度興趣，預(yù)計(jì)2014年第二季即可看到搭載該方案的終端產(chǎn)品面世。

　　據(jù)悉，采用低功耗陀螺儀方案的穿戴式裝置，將以能提供監(jiān)測(cè)及感知?jiǎng)×殷w感動(dòng)作的功能為訴求，如須監(jiān)測(cè)角速度變化的高爾夫球運(yùn)動(dòng)。

　　不過(guò)，李炯毅認(rèn)為，目前MEMS元件商在微縮尺寸、降低功耗、提高元件整合度等三方面的技術(shù)水準(zhǔn)已相差無(wú)幾，若只致力于將MEMS感測(cè)器的尺寸及功耗降低，長(zhǎng)此以往必然無(wú)法做到產(chǎn)品差異化的效果;因此，感測(cè)器、MCU與無(wú)線射頻元件廠商亦擬開(kāi)發(fā)三大元件的高整合方案，期能共食穿戴式裝置市場(chǎng)大餅。

　　穿戴式裝置更智慧MCU/MEMS/RF高整合方案出鞘

　　意法半導(dǎo)體資深技術(shù)行銷經(jīng)理郁正德強(qiáng)調(diào)，MCU、MEMS感測(cè)器與無(wú)線射頻元件的整合，將是元件商未來(lái)力拓的解決方案。

　　意法半導(dǎo)體大中華暨南亞區(qū)類比、微機(jī)電與感測(cè)元件資深技術(shù)行銷經(jīng)理郁正德(圖5)表示，穿戴式裝置系一最基本的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，須有能搜集資訊的感測(cè)裝置、能處理資訊做出反應(yīng)的控制中樞以及能與外界互動(dòng)、交換資訊的傳輸能力，因此MCU、MEMS感測(cè)器與無(wú)線射頻元件的整合將是半導(dǎo)體廠商未來(lái)力拓的解決方案。

　　初步整合階段將以MEMS感測(cè)器與MCU結(jié)合的感測(cè)器中樞(SensorHub)為主，而目前亦有MEMS元件商正攜手MCU廠商開(kāi)發(fā)高整合方案;如BoschSensortec即偕同愛(ài)特梅爾(Atmel)等MCU廠商發(fā)布九軸MEMS感測(cè)器與Cortex-M0+MCU整合的產(chǎn)品，尺寸為5毫米×4.5毫米。

　　郁正德表示，相較于異業(yè)結(jié)盟，同時(shí)擁有MCU與MEMS產(chǎn)品線的意法半導(dǎo)體優(yōu)勢(shì)更加顯著。意法半導(dǎo)體將在2014年相繼量產(chǎn)三軸加速度計(jì)整合Cortex-M0MCU，以及六軸感測(cè)器(加速度計(jì)與低功耗陀螺儀)整合Cortex-M0MCU的SiP封裝方案，而九軸感測(cè)器與Cortex-M0的整合方案則預(yù)計(jì)在年底前完成送樣，三款方案尺寸皆僅3毫米×3毫米。

　　另一方面，MCU廠商亦正積極發(fā)動(dòng)攻勢(shì)。以芯科實(shí)驗(yàn)室為例，該公司即利用互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)制程，將MCU、無(wú)線收發(fā)器及感測(cè)器整合在一系統(tǒng)單晶片(SoC)上。

　　Sharma進(jìn)一步表示，芯科實(shí)驗(yàn)室目前已針對(duì)ZigBee應(yīng)用開(kāi)發(fā)出32位元MCU與RF整合的SoC方案，未來(lái)該公司則計(jì)劃開(kāi)發(fā)出32位元MCU加上感測(cè)器，且可支援多種無(wú)線傳輸協(xié)定的超低功耗SoC方案。

　　不過(guò)郁正德認(rèn)為，在多種無(wú)線傳輸技術(shù)中，考量功耗、傳輸數(shù)據(jù)量、傳輸距離、生態(tài)系統(tǒng)健全程度等多方因素，最適合用于穿戴式裝置的非藍(lán)牙(Bluetooth)技術(shù)莫屬，因此藍(lán)牙與MEMS感測(cè)器及MCU整合的微型智慧型系統(tǒng)方案，將是意法半導(dǎo)體未來(lái)開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。

　　另一方面，由于穿戴式電子產(chǎn)品所配備的電池容量通常較小，因此半導(dǎo)體廠商除致力降低元件功耗外，亦推出整合無(wú)線充電功能的藍(lán)牙Smart單晶片方案，讓穿戴式裝置可隨時(shí)補(bǔ)充電力，包括博通(Broadcom)、Nordic等晶片商皆已發(fā)布相關(guān)產(chǎn)品。

　　穿戴式商機(jī)夯藍(lán)牙整合無(wú)線充電方案勢(shì)起

　　博通嵌入式無(wú)線網(wǎng)路連結(jié)裝置資深總監(jiān)BrianBedrosian表示，除了無(wú)線區(qū)域網(wǎng)路(Wi-Fi)技術(shù)外，導(dǎo)入藍(lán)牙Smart技術(shù)的產(chǎn)品數(shù)量也正以驚人的速度成長(zhǎng)，并迅速成為許多以電池供電的小型穿戴式裝置的核心技術(shù);而具備無(wú)線充電技術(shù)與低功耗特性的解決方案，不僅有助于原始設(shè)備制造商(OEM)為各種應(yīng)用市場(chǎng)設(shè)計(jì)出更高效能的產(chǎn)品，亦能推動(dòng)次世代穿戴式裝置的發(fā)展，讓穿戴式裝置的性能得以發(fā)揮到淋漓盡致。

　　隨著無(wú)線電力聯(lián)盟(A4WP)于2013年12月中旬發(fā)布其產(chǎn)品識(shí)別標(biāo)章--Rezence，不少晶片開(kāi)發(fā)商亦已蠢蠢欲動(dòng)，如Nordic于Rezence面世后旋即發(fā)表針對(duì)旗下藍(lán)牙低功耗SoC--nRF51系列所開(kāi)發(fā)的A4WP無(wú)線充電軟體開(kāi)發(fā)套件(SDK)，強(qiáng)化其藍(lán)牙低功耗產(chǎn)品戰(zhàn)力。

　　博通同樣于日前針對(duì)旗下的無(wú)線網(wǎng)路連結(jié)裝置平臺(tái)--WICED，新增一款整合A4WP無(wú)線充電功能的藍(lán)牙SmartSoC--BCM20736。據(jù)悉，該晶片搭載安謀國(guó)際Cortex-M3處理器，并具備高整合度與小巧外型的優(yōu)勢(shì)，可降低穿戴式裝置的耗電量，延長(zhǎng)電池續(xù)航力，達(dá)到比其他競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品更低的成本與功耗。

　　著眼于多種穿戴式元件規(guī)格大翻新，為助力開(kāi)發(fā)商加速穿戴式裝置產(chǎn)品設(shè)計(jì)及上市時(shí)程，參考設(shè)計(jì)平臺(tái)(ReferenceDesignPlatform)亦正如雨后春筍般冒出。繼德州儀器、瑞芯微、新唐科技等處理器廠商競(jìng)相發(fā)布相關(guān)解決方案后，飛思卡爾、英特爾(Intel)針對(duì)穿戴式裝置所開(kāi)發(fā)之參考設(shè)計(jì)平臺(tái)亦陸續(xù)亮相，讓市面上的穿戴式參考平臺(tái)更為五花八門，開(kāi)發(fā)商設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)也能更加快、狠、準(zhǔn)。

　　處理器廠強(qiáng)推參考設(shè)計(jì)穿戴式產(chǎn)品開(kāi)發(fā)快狠準(zhǔn)

　　飛思卡爾全球行銷與業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)總監(jiān)RajeevKumar表示，穿戴式裝置是物聯(lián)網(wǎng)(IoT)中感測(cè)器節(jié)點(diǎn)的最后一環(huán)，為了讓物聯(lián)網(wǎng)能夠火速成形，針對(duì)穿戴式裝置所開(kāi)發(fā)的參考設(shè)計(jì)平臺(tái)能讓設(shè)計(jì)過(guò)程更有效率，設(shè)計(jì)人員與原始設(shè)備制造商也能隨時(shí)因應(yīng)市場(chǎng)變化，迅速調(diào)整從產(chǎn)品概念到產(chǎn)品原型的開(kāi)發(fā)時(shí)程。

　　晶奇光電總經(jīng)理吳世彬進(jìn)一步分析，在穿戴式裝置市場(chǎng)成長(zhǎng)階段的前期，最重要的推手就是有能力將各種關(guān)鍵零組件整合在一起的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商，讓市場(chǎng)在初步成形階段即能夥同更多玩家將這塊市場(chǎng)餅做大;而這種角色通常系由裝置的心臟--也就是處理器廠商負(fù)此重任，也因此現(xiàn)在市面上開(kāi)始陸陸續(xù)續(xù)出現(xiàn)，由處理器廠商推出的穿戴式裝置參考設(shè)計(jì)平臺(tái)。

　　根據(jù)不同的產(chǎn)品形式及開(kāi)發(fā)社群，這些參考設(shè)計(jì)平臺(tái)提供的元件整合程度及設(shè)計(jì)彈性也不盡相同。

　　以近來(lái)對(duì)于穿戴式裝置市場(chǎng)攻勢(shì)頻頻的英特爾為例，該公司即于CES中秀出一系列穿戴式裝置原型參考設(shè)計(jì)，其中包括提供生物量測(cè)與健身功能的智慧型耳塞式耳機(jī)(SmartEarbuds)，以及能隨時(shí)與使用者互動(dòng)并結(jié)合個(gè)人助理技術(shù)(PersonalAssistantTechnology)的智慧型耳機(jī)(SmartHeadset)。

　　英特爾執(zhí)行長(zhǎng)BrianKrzanich透露，除了為穿戴式裝置開(kāi)發(fā)參考設(shè)計(jì)外，英特爾還將提供一系列低成本的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，旨在降低個(gè)人與小型公司的進(jìn)入門檻，協(xié)助他們開(kāi)發(fā)創(chuàng)新的聯(lián)網(wǎng)穿戴式產(chǎn)品或其他微型化裝置。

　　值得注意的是，英特爾亦針對(duì)穿戴式裝置推出僅有一張SD記憶卡大小的超微型運(yùn)算裝置--Edison(圖6)。據(jù)悉，Edison內(nèi)含雙核心Quark處理器、低功耗第二代雙倍資料率記憶體(LPDDR2)、儲(chǔ)存型快閃(NANDFlash)記憶體等元件，并支援Wi-Fi、藍(lán)牙4.0、多種作業(yè)系統(tǒng)及可彈性擴(kuò)充的I/O功能，此亦讓開(kāi)發(fā)商能更為迅速投入穿戴式產(chǎn)品的研發(fā)工作。

　　英特爾的超微型運(yùn)算裝置Edison僅有SD卡大小

　　另一方面，飛思卡爾也于CES展出WaRP平臺(tái)(WearableReferencePlatform)，將循RaspberryPi及Arduino模式，讓任何對(duì)穿戴式裝置有興趣的開(kāi)發(fā)者都能利用WaRP及相應(yīng)的開(kāi)放原始碼(OpenSource)軟體來(lái)設(shè)計(jì)產(chǎn)品，因此WaRP的最大特色即是高設(shè)計(jì)彈性，最終產(chǎn)品的尺寸外觀(FormFactor)及類別均無(wú)所限制，能支援多元類型的穿戴式產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，如運(yùn)動(dòng)監(jiān)視器類產(chǎn)品、智慧眼鏡、智慧手表、醫(yī)療監(jiān)視裝置等。

　　據(jù)了解，WaRP平臺(tái)系運(yùn)行于Android4.3作業(yè)系統(tǒng)，并支援內(nèi)嵌式無(wú)線充電，包含的關(guān)鍵元件有飛思卡爾的安謀國(guó)際Cortex-A9架構(gòu)處理器--i.MX6SoloLite、計(jì)步器、電子羅盤，以及做為SensorHub和無(wú)線充電控制的MCU--KinetisKL16，預(yù)計(jì)2014年第二季正式上市。

　　事實(shí)上，早在2009年底，德州儀器即已推出eZ430-Chronos智慧型運(yùn)動(dòng)手表，目的即在于推廣其CC430開(kāi)發(fā)平臺(tái);該平臺(tái)整合一16位元MCU--CC430F6137、Sub-GHz的射頻收發(fā)器--CC1101、壓力感測(cè)器及三軸加速度計(jì)，惟當(dāng)時(shí)鎖定的是健康管理類型中較低階的穿戴式產(chǎn)品市場(chǎng)。

　　另外，看好32位元MCU在穿戴式電子市場(chǎng)的發(fā)展?jié)摿?，MCU大廠新唐科技，亦已于2013年發(fā)布參考設(shè)計(jì);林任烈表示，由于每種穿戴式裝置所需的感測(cè)器不盡相同，為讓開(kāi)發(fā)商有更高的設(shè)計(jì)彈性，該公司不將感測(cè)元件整合于參考設(shè)計(jì)之上，而系推出32位元MCU與藍(lán)牙晶片整合的設(shè)計(jì)平臺(tái)。

　　不同于飛思卡爾、德州儀器及新唐科技提供的高設(shè)計(jì)彈性方案，中國(guó)處理器廠商瑞芯微則是攜手鉅景科技開(kāi)發(fā)完整的智慧型眼鏡原型機(jī)。

　　據(jù)了解，該平臺(tái)除采用SiP技術(shù)將雙核心處理器、兩顆1GB的第三代雙倍資料率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取記憶體(DDR3SDRAM)、兩顆4GB儲(chǔ)存型快閃記憶體封裝在一起外，在印刷電路板(PCB)上更高度整合了加速度計(jì)、電子羅盤、陀螺儀、環(huán)境光與距離感測(cè)器、Wi-Fi、藍(lán)牙4.0、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)、矽基液晶(LCoS)顯示等關(guān)鍵元件/模組。

　　周儒聰認(rèn)為，由于智慧型眼鏡開(kāi)發(fā)門檻較高，提供完整的原型機(jī)參考設(shè)計(jì)方能讓開(kāi)發(fā)商的產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)程更加一日千里。

　　顯而易見(jiàn)，穿戴式裝置的蓬勃發(fā)展，除了讓更多開(kāi)發(fā)商有意投入外，亦吸引相關(guān)關(guān)鍵元件的廠商爭(zhēng)相發(fā)布高整合及低功耗的解決方案，從而引爆新一輪的晶片熱戰(zhàn)