可穿戴设备“低功耗、低成本、小尺寸”的竞技场

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  这两年在行业一个最时髦的词恐怕就是“可穿戴设备”了。所谓可穿戴设备,是指可直接穿在身上,或是整合到用户的衣服或配件的一种便携式设备。可穿戴设备不仅仅是一种硬件设备,更是通过软件支持以及数据交互、云端交互来实现强大的功能,以苹果iwatch、谷歌眼镜为代表的可穿戴设备将会给我们未来的生活、感知带来非常大的变化。
  HIS Research数据显示,2012年全球出货了9600万件可穿戴设备,创造了85亿美元的营收,HIS预计2018年可穿戴设备出货将达2.1亿件,营收则可达到300亿至500亿美元。另一家机构IEK预测,2018年可穿戴设备和部件的全球市场规模将达到206亿美元(191亿台)。其中,半导体市场为37.7亿美元,而非半导体的部件市场(电池、显示屏、摄像头模块、主体结构、附件、组装、其他)将达到96.3亿美元。
  不言而喻,可穿戴设备的发展将为MEMS传感器、低功耗处理器、MCU微控制器、无线连接芯片、电源管理和柔性显示等领域企业带来巨大机会。面对这样一个即将到来的市场,许多半导体大厂纷纷抛出大动作来迎接这个明日之星。
  美国英特尔不久前发布了新款微处理器产品系列“夸克”,今年开始面向可穿戴设备供货。与此前的“凌动”产品相比,夸克的芯片尺寸只有1/5,耗电量降到了1/10;美国德州仪器(TI)上市了运动手表型嵌入开发工具,在智能手表用IC中配备了低功耗蓝牙功能;高通公司发布了自主开发的智能手表;博通公司上市了嵌入式无线通信技术平台,致力于可穿戴关联市场;ARM公司上市的“Cortex-M”系列处理器以其低功耗高性能优势,在山雨欲来风满楼的可穿戴市场为众多知名半导体厂商所采用,其32bit MCU的供货量直线增长。
  再看看与可穿戴产品密切相关的MCU微控制器市场,TI推出了针对可穿戴设备的超低功耗ULP(ultra-low power)架构平台,有效功率做到了 100微安,待机只有450纳安。罗姆公司旗下的LAPIS Semiconductor开发了用1个碱性电池驱动电源电压1.1V的Flash MCU,实现了与掩膜ROM MCU同等的低功耗和低成本。Silicon Labs推出了节能型MCU,以极小的封装和更加节约成本的价格为电池供电应用提供了最高的能效。意法的MCU运行功耗仅为137微安/MHz,实现在9平方毫米的封装内。
  从以上厂家推出的产品可以看到可穿戴产品芯片有一个共同的特点:低功耗。因为可穿戴设备是“功耗”说了算的智能终端产品,作为可穿戴设备OEM厂商必须追求的是效能更佳,这样才可以在可穿戴市场分得一份羹。
  可穿戴设备的第二个关键词是低成本。一个新产品问世竞争到最后还是价格说了算。现在人们普遍诟病的是Google Glass高昂的价格,阿迪达斯即将推出的安卓系统智能手表也要在400美元左右。高的定价将会严重影响可穿戴设备的推广和普及,然而要做到平民低价,首先材料和元器件必须是能为市场接受的价格。否则,人们只能望着1500美元的“Google Glass”而兴叹。
  可穿戴设备最后一个关键词是小尺寸。可以预见可穿戴产品市场将极大推动系统级封装(SiP)等高端封装技术的发展。已有公司发布了集成应用处理器、DDR3存储器、NAND闪存、WiFi、蓝牙、GPS、MEMS传感器的七合一系统级芯片,尺寸只有18mmX18mm。从技术层面看,代表先进封装技术的系统级封装(SiP)和3D封装将是可穿戴产品能否取得成功的关键技术之一。
  《数字化生存》的作者尼古拉斯?尼葛洛庞帝在1995年曾经预测:“硬件和软件必将统一融合进穿戴设备中……未来数字化服装的材质可能是有计算能力的灯芯绒、有记忆能力的平纹细纱布和太阳能丝绸,我不必再携带笔记本电脑,而是把它穿在身上。”如今,这样的愿景正一步步向我们走来。
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