AI/健身風潮帶動 穿戴設備傳感器精確度再升級

　　健康管理風氣盛行　光學感測元件再進化

　　隨著消費者對于穿戴設備的功能要求日益增加，羅姆半導體臺灣設計中心技術(shù)協(xié)理王韋迪也認為，此一趨勢將會推動穿戴設備朝兩極化(低階、高階)的市場發(fā)展，而高階產(chǎn)品的功能越多，對于傳感器的精確度要求也會越高。

　　像是偵測跑步、游泳、消耗多少卡路里、走路頻率等，這些應用都是靠傳感器收集數(shù)據(jù)，再由后端算法進行分析，若傳感器的精確度提升，將有助于算法的數(shù)據(jù)分析結(jié)果更加準確。

　　王韋迪以血壓偵測的應用為例，指出現(xiàn)在消費者對于相關(guān)應用的要求不僅止于血壓、脈搏跳動次數(shù)等測量，還希望能借此得知血管年齡等生理征象;為實現(xiàn)此一目標，應用于血壓偵測的傳感器須提高取樣頻率，增加單位時間內(nèi)的測量次數(shù)，才能取得復雜的生理征象。

　　也因此，羅姆持續(xù)精進傳感器的制程技術(shù)，例如該公司近期推出的新款支援壓力測量和血管年齡測量的光學式脈搏感測IC—BH1792GLC，其感光部由紅外線截止濾光片和Green濾光片組成，透過Green濾光片，可僅讓綠色波長穿過，進而降低紅外線和紅外光等干擾，使此一傳感器在即便像運動時的劇烈晃動和太陽光等紅外線較強的環(huán)境下，也能執(zhí)行高精度脈搏測量。

　　此外，該產(chǎn)品還可以對應1024Hz高速取樣，與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比，脈搏測量速度最快高達32倍，可以支援目前備受市場矚目的壓力、血管年齡等生命征象數(shù)值測量。

　　王韋迪指出，當然，除了上述新款脈搏感測IC使用的方式外，傳感器強化精確度還有許多方面須要考量，像是如何透過制程優(yōu)化，讓傳感器內(nèi)部的電容電阻更小，或是降低電路板上走線之間的電感等，使傳感器具備更高的精確度，都是在硬體設計上須要注意的地方。

　　另一方面，未來健康醫(yī)療勢將成為穿戴設備的重要應用市場，多方合作，形成產(chǎn)業(yè)合作鏈，一定是未來傳感器供應商的必經(jīng)之路。王韋迪指出，當傳感器偵測到數(shù)據(jù)之后，后端的資料擷取、分析就跟算法相關(guān)，為此，傳感器供應商除了從硬體著手外，也須和算法公司合作，軟硬兼施來提升傳感器的整體偵測效能;至于在數(shù)據(jù)判讀上，則須仰賴專業(yè)的醫(yī)療團隊支援，如此一來，借由多方的合作，方可提供消費者值得信任且精確的數(shù)據(jù)和分析結(jié)果。

　　對于穿戴式設備未來發(fā)展，李定翰也持同樣看法，認為低/高階的市場區(qū)隔會愈加明顯，高階的穿戴設備將會朝特定應用發(fā)展，例如醫(yī)療、運動等;消費者所需的功能也不像以往，只需簡單的心跳、走路步數(shù)偵測就行，而是要判讀使用者目前的運動狀態(tài)，或是運動結(jié)果分析等。

　　因此，傳感器在穿戴設備中的角色日顯重要，不過，穿戴設備的使用對象向來是不固定的，每個使用者的膚色、毛發(fā)量都不盡相同，變數(shù)很多，所以，如何提升傳感器精確度就成了現(xiàn)在各家供應商思考的問題;只要研發(fā)的產(chǎn)品精確度愈高，偵測出來的數(shù)據(jù)愈準確，就愈能加速終端制造商產(chǎn)品和應用開發(fā)時程，滿足消費者需求。

　　那么，究竟要如何進一步提升傳感器精確度?李定翰以量測血壓的傳感器為例，指出目前大多還是使用光學傳感器偵測血壓，但如上述，每個人的生理特征都不相同，所以在量測時總會遇到許多變數(shù)，因此，業(yè)者須將光傳感器結(jié)合其他技術(shù)，強化光傳感器對不可見光的分離效能，使其能在第一時間就先排除許多外在變動因素(如雜訊、光源的路徑變動)，讓后端的算法能更快分析數(shù)據(jù)資料。

　　像是ams近期推出的新款新型生命體征傳感器—AS7024，便整合了包括AS7024的所有硬體元件，以及執(zhí)行血壓測量、心率測量(HRM)、心率變異性(HRV)和心電圖(ECG)所需的軟體。該傳感器IC由三個LED燈、光電二極體、一個用于HRM的光學前端和程序設備以及一個用于ECG的類比前端組成，且都整合在一個6.1mm× 2.7mm的微型封裝中。通過外部傳感器介面，該參考設計還可用于迷走神經(jīng)張力與動脈彈性，以及皮膚溫度和皮膚電阻率的計算測量。

　　另外，AS7024 HRM操作以光電容積脈搏波描記法(PPG)為基礎，通過由血管調(diào)整的采樣光來測量脈搏率，當血液脈沖通過時，血管會擴張和收縮，這項技術(shù)是經(jīng)過驗證的。心電圖是測量心臟竇房結(jié)生成的電子脈沖的標準方法。

　　李定翰表示，在設計傳感器的過程中，也須與模組商或是設備制造商密切配合，因每個業(yè)者設計的產(chǎn)品、功用不同，其客群和使用者也不一樣。像是防水需求就有許多種，有的防潑水，有些要求水下三公尺防水，有的則希望能到水下十公尺，每個產(chǎn)品設計想法都不一樣;而在設計上的任何一個因素，例如鍍膜、傳感器放置位置、光線入射角等，都會影響傳感器的精準度。因此，傳感器供應商也須與終端業(yè)者配合，依照其硬體設計環(huán)境和想法，提升傳感器精準度，滿足需求。

　　小巧/精準/低功耗成傳感器必備特性

　　恩智浦半導體大中華區(qū)市場行銷經(jīng)理弋方指出，2018年可以看到很多可穿戴式應用的需求都有了明顯成長，例如支援移動支付的智能手表、手環(huán);易用小巧的耳機及VR眼鏡等;可攜式的健康監(jiān)測和醫(yī)療護理產(chǎn)品等。

　　其中，在可攜式健康照護設備應用當中，消費者要求測量精度能達到醫(yī)療級的性能水準，家人和醫(yī)生可以即時的獲得和監(jiān)測到最可靠的健康數(shù)據(jù);或是以可穿戴式健身設備為例，目前市場上的大部分設備都具有簡單計步功能，而復雜度更高的傳感器和傳感器融合算法可使誤差降低至2%，讓可穿戴健身設備不僅僅可用于簡單計步，還能識別不同的運動狀態(tài)，以及判斷姿勢的異常。

　　因此，未來，傳感器除了具備小尺寸、低功耗特性外，也須不斷精進精確度，使傳感器在更嚴苛的環(huán)境，或是更寬的工作溫度范圍不易受到影響;以便更有助于融合機器學習和AI算法，適用于更豐富、更具智能的應用場景和服務。

　　王韋迪則補充，對消費者而言，穿戴式設備不是生活中“必要”或“需要”的產(chǎn)品，但會是“想要”的產(chǎn)品;所以，要如何為穿戴產(chǎn)品增添更多功能，吸引消費者來購買產(chǎn)品，是穿戴式設備制造商不變的戰(zhàn)略。因此，像是偵測心跳、步數(shù)、心電圖、血氧、呼吸頻率等功能將會越來越多，而這些應用背后都是由算法支援。特別是在AI崛起后，這些應用項目愈來愈多?？上攵?，未來當穿戴式設備與AIoT結(jié)合之后，商機將會大爆發(fā)。因應此一趨勢，傳感器的精確度勢必須持續(xù)提升，以因應愈加復雜的算法。

　　總而言之，AI的迅速崛起為穿戴式設備帶來全新應用，而為因應更加復雜的算法，負責收集資訊的傳感器，其角色也愈加吃重，不僅須具備小尺寸、低功耗特性，精確度也須跟著向上攀升，才不會造成訊息搜集品質(zhì)不佳，而影響后續(xù)算法處理與應用，并進一步帶給消費者更佳的使用體驗。