可穿戴設備市場(chǎng)持續發(fā)燒,根據Cisco研究指出,2015年全球穿戴式應用產(chǎn)品將有250億美元市場(chǎng),預料2020年穿戴式市場(chǎng)將呈現倍翻擴展,面對使廠(chǎng)需求驟增,也吸引越來(lái)越多芯片業(yè)者積極投入適用于可穿戴設備需求設計的微控制器解決方案。
隨著(zhù)穿戴式產(chǎn)品不斷翻新,各式新穎造型的穿戴產(chǎn)品推陳出新,目前已有Samsung、Sony、Google、Apple、Qualcomm、 Intel、Freescale等國際大廠(chǎng)競相推出穿戴設備、或是適用于可穿戴設備使用的解決方案,尤其在2014年的CES(Consumer Electronics Show)展中以Wrist Revolution及Fashion Ware兩大展區大規模呈現穿戴科技產(chǎn)品,也等于宣示了2014年可穿戴設備市場(chǎng)即將爆發(fā)的信息。
醫療級穿戴設備要求高
檢視目前可穿戴設備樣態(tài),主要有兩大產(chǎn)品類(lèi)別,一是結合遠距醫療、生理資訊監控用途,另一種是以運動(dòng)與個(gè)人健康管理用途為主的個(gè)人生理狀態(tài)感測器, 除此之外還有新穎的智能手表、智能飾品等特殊產(chǎn)品,當然這些智能手表、飾品,也大多具備部分配戴者生理狀態(tài)感測功能,而不只是單純的智能手表或是飾品用途。 智能手表、智能腕帶等可穿戴設備也和智能手機一般,感測功能越來(lái)越多元,使用針對穿戴應用優(yōu)化的感測模組將可減省開(kāi)發(fā)時(shí)間 穿戴式應用越來(lái)越熱門(mén),芯片業(yè)者除加緊推出對應MCU解決方案,也透過(guò)贊助世界級運動(dòng)賽事打響知名度。
遠距醫療類(lèi)型穿戴式產(chǎn)品,由于產(chǎn)品需投放于醫療應用市場(chǎng),較屬于垂直整合形市場(chǎng)產(chǎn)品,另醫療設備在安規與檢測要求較3C用品而言相對嚴苛,一般業(yè)者 并不容易進(jìn)入醫療電子市場(chǎng),而僅具個(gè)人健康管理、生理資訊監控用途的穿戴設備,因為較不涉及醫療用途,也是目前穿戴設備廠(chǎng)商積極投入的應用市場(chǎng)。
穿戴式解決方案 需滿(mǎn)足低功耗、低成本要求
而智能產(chǎn)品穿戴化的發(fā)展方向,也將產(chǎn)品的樣態(tài)進(jìn)一步限縮在必須能夠讓配戴者無(wú)負擔、長(cháng)效電池壽命等功能要求,這也代表著(zhù)穿戴式產(chǎn)品需要在極輕重量下維持基本運作與感測效能。
雖然目前可用的運算平臺,大多能在功耗表現、運算性能、產(chǎn)品尺寸上滿(mǎn)足穿戴產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)需求,但實(shí)際上面對智能手表產(chǎn)品開(kāi)發(fā),仍會(huì )遭遇許多困難的技術(shù) 整合問(wèn)題。以智能手表產(chǎn)品觀(guān)察,目前智能手表已有Sony、Samsung、Google與少數幾個(gè)新創(chuàng )業(yè)者較積極投入,智能手表產(chǎn)品在目前亟需改善的技術(shù)瓶頸相當多,例如,如何讓電池續航力可以達到2~3天以上連續使用而不需充電、顯示屏幕如何能在戶(hù)外清晰可辨、手表外殼制作水準如何達到飾品等級等。
ARM MCU具發(fā)展穿戴應用潛能
在電池續航力部分,現有智能手表大多使用ARM基礎的整合芯片,耗電量極低,反而是在顯示屏幕的功耗問(wèn)題較難解決,以現有市售產(chǎn)品觀(guān)察,穿戴式智能手表主要應用E-Ink、OLED、LCD三種小尺寸顯示器為主,其中OLED可在無(wú)背光模組條件下運行,可將顯示屏幕厚度大幅壓縮目前也成為彩色顯示智能手表的主流屏幕選項。
但在彩色化顯示屏幕的智能手表產(chǎn)品,雖然彩色效果更吸引人,但實(shí)際上也導致電池續航力大多僅能維持1~2天不等效能,對于穿戴式產(chǎn)品的電池續航力要求大多僅算是基本達標效果,電池效能改善方面仍有相當多可以改良之處。
除功耗問(wèn)題外,智能手表在運作核心仍處于初步開(kāi)發(fā)階段,不像平板電腦、智能型手機使用之嵌入式系統已有多年開(kāi)發(fā)基礎,即便Google最近才釋出針對穿戴應用建置的嵌入式系統,但實(shí)際上相關(guān)開(kāi)發(fā)資源與系統平臺優(yōu)化仍需時(shí)間進(jìn)行。
智能手表產(chǎn)品挑戰大 然售價(jià)過(guò)高影響市場(chǎng)擴展
智能手表需要改善的地方不只功耗、系統優(yōu)化等問(wèn)題,智能手表在商品化目標還需要一般常規手表進(jìn)行競爭,也就是說(shuō)智能手表的產(chǎn)品體積、重量、外型都需要能與一般手表差距接近才能算是一個(gè)較完善的穿戴式產(chǎn)品,但目前已推出的智能手表體積礙于需要設置更大的電池與裝載功能模組等問(wèn)題,產(chǎn)品體積大多略大于一般手表,可改善的空間仍相當大。
反觀(guān)穿戴式的個(gè)人運動(dòng)記錄器、智能腕帶這類(lèi)產(chǎn)品,沒(méi)有手表一定需要表面顯示的顯示屏需求,市售智能腕帶有使用LED、OLED顯示矩陣或是小型 LCD設計方案,顯示屏幕不須呈現大量資料,僅需要顯示如累計步伐、運動(dòng)參數等,屏幕消耗的電能相對較少,僅需在平臺、系統與顯屏進(jìn)行設計節能優(yōu)化,產(chǎn)品 大多能達到3~5天的電池續航力,相較智能手表更能滿(mǎn)足用戶(hù)的長(cháng)期配戴記錄生理資料需求。
智能腕帶成本低、產(chǎn)品多樣 成穿戴產(chǎn)品市場(chǎng)爆發(fā)重點(diǎn)
也由于智能腕帶的功能單純,較無(wú)智能手表般需要能與智能手機連線(xiàn)呈現如短信、電子郵件、SNS(Social Network Services)信息等加值應用,因此在嵌入式系統選擇方面可以朝更簡(jiǎn)化的系統平臺選擇。綜觀(guān)目前可穿戴設備產(chǎn)品主流,以智能腕帶在產(chǎn)品特性上較能滿(mǎn)足 終端用戶(hù)需求,尤其是新穎的應用整合、低終端售價(jià)優(yōu)勢,較具市場(chǎng)爆發(fā)性成長(cháng)空間。
若以極低功耗、低成本方向思考,目前可用的智能運算平臺,僅有ARM MCU微控制器平臺具備較佳導入優(yōu)勢,加上ARM架構在運行功耗表現佳,嵌入式系統除可使用智能型手機常見(jiàn)的Android平臺,也有大量Linux或是 其他嵌入式系統平臺開(kāi)發(fā)資源可選,開(kāi)發(fā)條件相對彈性與多元,甚至智能腕帶本身的功能即相對有限,在開(kāi)發(fā)產(chǎn)品方面也不會(huì )有太大的韌體升級或儲存空間擴充需 求,甚至也可減省無(wú)線(xiàn)網(wǎng)路、或是低功耗藍牙無(wú)線(xiàn)傳輸的整合需求,使智能手環(huán)的產(chǎn)品成本優(yōu)勢更高。
芯片廠(chǎng)商紛推出解決方案平臺 搶攻穿戴醫療應用市場(chǎng)
綜觀(guān)智能穿戴設備的產(chǎn)品要求,基本上不脫離微型化、低功耗、互聯(lián)性與感測組件整合等要求,尤其是穿戴式產(chǎn)品以人體配戴應用為主,產(chǎn)品必須達到重量與體積極小的狀態(tài)才能滿(mǎn)足產(chǎn)品設計要求,也有越來(lái)越多微控置器業(yè)者針對穿戴應用整合開(kāi)發(fā)應用平臺,讓產(chǎn)品開(kāi)發(fā)商可以快速地在應用平臺上建構產(chǎn)品所需功能。例如Freescale就推出號稱(chēng)針對可穿戴設備設計的WaRP平臺,在成本、體積、功耗等表現進(jìn)行設計優(yōu)化。 WaRP平臺在體積微縮設計方面,WaRP的開(kāi)發(fā)板面積僅38x14mm,運行功耗優(yōu)化運用復合功耗管理架構,選用目前運行功耗最低的ARM Cortex-A9搭配Cortex-M0+整合的sensor Hub架構,同時(shí)WaRP平臺還可選用LCD顯示屏或是功耗更低的的E-Ink顯示屏幕,同時(shí)在平臺網(wǎng)通架構上支援Wi-Fi、Bluetooth 4.0無(wú)線(xiàn)通訊。
除了Freescale的WaRP平臺外,STMicroelectronics則看好穿戴醫療市場(chǎng),目前成立穿戴醫療團隊積極以軟硬體與系統整合優(yōu)勢,搶攻健康醫療穿戴應用市場(chǎng);此外,手機芯片大廠(chǎng)Qualcomm,在2011年也成立了Qualcomm Life積極投入健康醫療智能化市場(chǎng),準備善用自家對無(wú)線(xiàn)通訊核心技術(shù)的掌握優(yōu)勢,切入行動(dòng)穿戴健康醫療應用市場(chǎng)。