芯片商力拓可穿戴設(shè)備市場

　　穿戴式裝置類型與應(yīng)用功能將更趨多元。有鑒于開發(fā)者社群將成為穿戴式裝置創(chuàng)新和普及的重要推手，晶片商除持續(xù)精進(jìn)元件規(guī)格與性能外，亦積極推出更低成本的開發(fā)平臺，期協(xié)助開發(fā)者打造出更多樣且高附加價(jià)值的穿戴式商品。

　　穿戴式裝置市場將更形壯大。由于穿戴式裝置市場與一般消費(fèi)性電子不同，須結(jié)合半導(dǎo)體技術(shù)以外領(lǐng)域如織品、時尚等外型、使用者介面(UI)設(shè)計(jì)專業(yè)，更突顯出未來開發(fā)者(Maker)社群將扮演拱大穿戴式裝置市場規(guī)模的重要角色。也因此，晶片商如英特爾(Intel)及聯(lián)發(fā)科，皆不約而同發(fā)表協(xié)助全球開發(fā)者社群，更快創(chuàng)造小型且價(jià)格合宜的穿戴式裝置開發(fā)平臺及開發(fā)計(jì)劃(圖1)，藉此加速擴(kuò)大整體市場規(guī)模。

　　圖1　英特爾將結(jié)合Maker的力量推動穿戴式裝置市場發(fā)展。

　　圖2　英特爾新裝置事業(yè)群資深總監(jiān)Tom Foldesi表示，消費(fèi)者使用的穿戴式裝置不僅要有實(shí)用的功能，還應(yīng)具備漂亮的外觀。

　　英特爾新裝置事業(yè)群資深總監(jiān)Tom Foldesi(圖2)表示，目前穿戴式裝置業(yè)者所面對的主要挑戰(zhàn)，包括須為該應(yīng)用領(lǐng)域提供獨(dú)特/專屬的運(yùn)算技術(shù)、須提供可改善生活的特色、穿戴式裝置本身可展現(xiàn)個人特色與時尚、可與云端技術(shù)相連，最后，須創(chuàng)造新的生活經(jīng)驗(yàn)。

　　拉攏開發(fā)者社群　晶片商拱大穿戴市場

　　Foldesi進(jìn)一步指出，穿戴式裝置的開發(fā)過程不若以往行動裝置單純，反之，半導(dǎo)體廠商為確保使用者體驗(yàn)臻于完善，須與時尚設(shè)計(jì)、運(yùn)動健身裝置以及品牌業(yè)者合作，而英特爾將可以提供包括矽智財(cái)(IP)授權(quán)、元件或開發(fā)板及參考設(shè)計(jì)等資源，讓上述開發(fā)夥伴能藉此將創(chuàng)新的點(diǎn)子化為真實(shí)產(chǎn)品。

　　據(jù)了解，英特爾針對穿戴式裝置市場已推出英特爾Edison開發(fā)板，內(nèi)建低功耗22奈米(nm)制程雙核Quark處理器，并整合無線區(qū)域網(wǎng)路(Wi-Fi)和藍(lán)牙(Bluetooth)等功能區(qū)塊;不僅如此，英特爾更發(fā)起名為「MAKE IT WEARABLE」的穿戴式裝置點(diǎn)子發(fā)想競賽，邀請全球開發(fā)者利用Edison開發(fā)板共同提出創(chuàng)新設(shè)計(jì)，首獎獲獎?wù)邔⒖色@得500,000美元獎金。

　　無獨(dú)有偶，聯(lián)發(fā)科同樣于日前發(fā)表LinkIt開發(fā)平臺，藉此推廣穿戴式裝置市場的應(yīng)用發(fā)展。LinkIt平臺以聯(lián)發(fā)科Aster系統(tǒng)單晶片(SoC)為核心，該顆晶片是目前穿戴式市場體積最小的SoC，專為穿戴式及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)。

　　聯(lián)發(fā)科技新事業(yè)發(fā)展部總經(jīng)理徐敬全表示，聯(lián)發(fā)科將透過幾大方向推動穿戴式裝置市場的成長，首先是提供軟硬體結(jié)合的應(yīng)用平臺(Application Platform)，不過與智慧型手機(jī)時代不同的是，該公司將由提供Turnkey方案轉(zhuǎn)換為給予Semi-turnkey方案，讓客戶能擁有更多的客制化空間;緊接著，聯(lián)發(fā)科將持續(xù)提供高整合的系統(tǒng)單晶片，并確保與長程演進(jìn)計(jì)劃(LTE)、Wi-Fi、藍(lán)牙(Bluetooth)、全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)(GPS)等技術(shù)方案互通無虞。最后，該公司將提出更為完善的開發(fā)者社群平臺--亦即LinkIt平臺。

　　值得一提的是，聯(lián)發(fā)科除提供開發(fā)平臺外，亦發(fā)表「MediaTek Labs」開發(fā)者社群計(jì)劃。該公司指出，MediaTek Labs將成為聯(lián)發(fā)科為開發(fā)人員提供服務(wù)的樞紐，包括軟體開發(fā)套件(SDK)、硬體開發(fā)套件(HDK)、技術(shù)文件，同時提供給裝置制造商與應(yīng)用開發(fā)社群的技術(shù)服務(wù)與業(yè)務(wù)支援。

　　徐敬全強(qiáng)調(diào)，由聯(lián)發(fā)科主辦的穿戴式暨物聯(lián)網(wǎng)裝置競賽已全面開跑，該公司廣邀各界好手集思廣益設(shè)計(jì)穿戴式裝置，得獎?wù)叩淖髌穼⒂袡C(jī)會受邀至聯(lián)發(fā)科于2015年消費(fèi)性電子展(CES)展區(qū)展出，并進(jìn)一步評估商用化可能。

　　不僅是英特爾和聯(lián)發(fā)科，飛思卡爾(Freescale)亦正透過參考設(shè)計(jì)平臺協(xié)助開發(fā)社群實(shí)現(xiàn)更多樣的穿戴式應(yīng)用。

　　[@B]擴(kuò)大穿戴式市場布局　Freescale成立開發(fā)社群[@C] 擴(kuò)大穿戴式市場布局　Freescale成立開發(fā)社群

　　為了降低穿戴式裝置之開發(fā)門檻、加速產(chǎn)品上市時程，飛思卡爾夥同Kynetics、Revolution Robotics、Circuitco等超過十五家廠商，共同成立穿戴式裝置開發(fā)社群，并推出市面上首個針對穿戴式裝置打造的開源(Open Source)平臺--WaRP。

　　圖3　飛思卡爾微控制器事業(yè)部暨業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理Sujata Neidig認(rèn)為，WaRP平臺將能降低穿戴式裝置開發(fā)門檻，并加快產(chǎn)品上市時程。

　　飛思卡爾微控制器事業(yè)部暨業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理Sujata Neidig(圖3)表示，綜合多家市調(diào)機(jī)構(gòu)的研究報(bào)告結(jié)果即可窺知，穿戴式裝置市場潛力備受看好，據(jù)估計(jì)，2013?2017年間，穿戴式裝置市場產(chǎn)值的年復(fù)合成長率(CAGR)將超過50%，市場規(guī)模在2017年更可望達(dá)到五百億美元。如此驚人的成長潛力，自然吸引眾多知名半導(dǎo)體大廠爭相投入;不過更值得關(guān)注的是，為數(shù)眾多的新創(chuàng)公司更將成為穿戴式裝置不斷創(chuàng)新的重要推手。

　　Neidig進(jìn)一步指出，除提供如微處理器(MPU)、微控制器(MCU)、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)感測器等關(guān)鍵元件給開發(fā)廠商之外，為加速整體穿戴式市場發(fā)展、降低開發(fā)門檻，以讓眾多中、小型新創(chuàng)公司也能順利進(jìn)行穿戴式裝置的開發(fā)工作，飛思卡爾秉持著開源宗旨，與超過十五家廠商共同建立穿戴式裝置開發(fā)社群，并推出一款穿戴式裝置參考平臺--WaRP(Wearable Reference Platform)。

　　事實(shí)上，市面上早已出現(xiàn)多款類似于WaRP的硬體開發(fā)板，如Raspberry Pi、Arduino、Beagle Bone Black、Newton等。不過，Neidig強(qiáng)調(diào)，WaRP擁有的延展性及開放性，是其他硬體開發(fā)裝置無法媲美的，更重要的是，WaRP是市面上首個針對穿戴式裝置推出的開發(fā)平臺。

　　Neidig指出，以Raspberry Pi為例，其開發(fā)社群封閉，開發(fā)者僅能選用特定晶片商的解決方案;Arduino則是應(yīng)用范疇過于廣泛，無法真正符合穿戴式裝置的需求;由北京君正推出的Newton平臺，其最大問題即在于該裝置的中央處理器(CPU)矽智財(cái)(IP)系采用MIPS核心，而MIPS核心相較于WaRP所采用的安謀國際(ARM)架構(gòu)，其生態(tài)圈相對較小，開發(fā)環(huán)境較為封閉，因此無論是在軟、硬體的支援上Newton皆難以獲得如WaRP般廣泛的支援。

　　據(jù)了解，為了強(qiáng)化WaRP的開放性，WaRP的設(shè)計(jì)方式系采用模組化架構(gòu)(Modular Architecture)，由一個十二層印刷電路板(PCB)組合而成之主板(Main Board)，搭配一個由兩層PCB組合成的可拆卸式子板(Daughter Card)參考設(shè)計(jì)。

　　此外，Neidig表示，為了符合穿戴式裝置需求，WaRP處理器設(shè)計(jì)方式則采用MPU搭配MCU的混合式架構(gòu);亦即，WaRP主板采用的MPU是Cortex-A9核心的i.MX 6SoloLite，其功耗是同級產(chǎn)品中最低，而其子板搭載一顆Cortex-M0+核心的MCU--KL16，可做為感測器中樞(Sensor Hub)，更有助進(jìn)一步降低功耗。

　　目前，WaRP可支援的應(yīng)用包含運(yùn)動追蹤、智慧型手表、心電圖(ECG)監(jiān)控、智慧型眼鏡、擴(kuò)增實(shí)境頭戴式顯示器、穿戴式醫(yī)療產(chǎn)品等。值得注意的是，日前Google已針對智慧型手表應(yīng)用發(fā)布專屬的作業(yè)系統(tǒng)--Android Wear，未來WaRP亦可望全面支援此作業(yè)系統(tǒng)。

　　Neidig進(jìn)一步解釋，由于WaRP訴求的是開放平臺，為了符合其開源特性，目前該裝置支援的是Android、Linux等開放式的作業(yè)系統(tǒng);而Android Wear目前仍屬于封閉式的生態(tài)環(huán)境，無論是軟體開發(fā)套件、程式碼都尚未全面開放授權(quán)，且僅鎖定智慧型手表應(yīng)用，因此WaRP目前尚無法支援;不過一旦Android Wear成為一開源作業(yè)系統(tǒng)，WaRP勢必會將其納入支援體系。

　　據(jù)了解，WaRP平臺的最終版本正在緊鑼密鼓調(diào)整中，預(yù)計(jì)于今年7月開始接受預(yù)購，并于8月初時正式出貨。

　　除飛思卡爾之外，意法半導(dǎo)體(ST)亦將祭出完整的產(chǎn)品組合與參考設(shè)計(jì)，分食穿戴式裝置市場杯羹。

　　挾完整產(chǎn)品組合　ST穿戴式市場火力全開

　　瞄準(zhǔn)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應(yīng)用中最具成長潛力的穿戴式裝置，意法半導(dǎo)體已積極強(qiáng)化微機(jī)電系統(tǒng)感測器、32位元微控制器、通訊、電源管理、記憶體等穿戴式裝置不可或缺的關(guān)鍵元件，同時也將祭出高整合度的參考設(shè)計(jì)，期以更完整豐富的產(chǎn)品組合，滿足各類型產(chǎn)品制造商的設(shè)計(jì)需求。

　　圖4　意法半導(dǎo)體執(zhí)行副總裁暨大中華與南亞區(qū)總裁Francois Guibert指出，該公司將挾更完整的產(chǎn)品線，積極擴(kuò)大穿戴式裝置市占。

　　意法半導(dǎo)體執(zhí)行副總裁暨大中華與南亞區(qū)總裁Francois Guibert(圖4)表示，穿戴式裝置的應(yīng)用將有更多想像空間，如健身、運(yùn)動、醫(yī)療等，且除當(dāng)作行動裝置的配件之外，亦將會發(fā)展為提供特定功能的獨(dú)立型穿戴式裝置，預(yù)期此兩種類型的穿戴式裝置將會在市場中并存。

　　也因此，穿戴式裝置的主處理器并不會僅有32位元微控制器，系統(tǒng)單晶片亦將是原始設(shè)備制造商(OEM)或原始設(shè)計(jì)制造商(ODM)采購主處理器的另一種選項(xiàng)。

　　瞄準(zhǔn)穿戴式裝置市場商機(jī)，高通(Qualcomm)、聯(lián)發(fā)科等處理器大廠已競相發(fā)布SoC、開發(fā)平臺及參考設(shè)計(jì)，積極搶市。Guibert指出，不僅是處理器大廠，該公司亦戮力提供匯集更多離散和被動式元件的高整合度方案，以助力穿戴式裝置開發(fā)商縮小產(chǎn)品體積，贏得更大量的訂單;然值得關(guān)注的是，除整合度之外，功耗及價(jià)格亦將會是ODM與OEM選購主處理器的重要評估指標(biāo)。

　　另外，相較于處理器大廠，意法半導(dǎo)體擁有穿戴式裝置系統(tǒng)開發(fā)商所需的所有關(guān)鍵元件產(chǎn)品線，如32位元微控制器、雙介面電子抹除式可復(fù)寫唯讀記憶體(EEPROM)、MEMS感測器、藍(lán)牙低功耗、近距離無線通訊(NFC)、運(yùn)算放大器、類比開關(guān)等主處理器、記憶體、感測器、通訊及電源管理元件。

　　Guibert強(qiáng)調(diào)，該公司具備穿戴式裝置開發(fā)業(yè)者所需的數(shù)位和類比關(guān)鍵元件，相比之下，處理器大廠僅能側(cè)重在數(shù)位元件的進(jìn)化。而無論是處理器大廠的SoC，抑或32位元微控制器，意法半導(dǎo)體旗下的類比和數(shù)位元件均將能與之配搭，提供穿戴式裝置客戶群更具彈性的開發(fā)方案。

　　此外，為協(xié)助制造商縮短產(chǎn)品開發(fā)時程，意法半導(dǎo)體亦將會針對穿戴式裝置市場推出參考設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備積極插旗市場版圖。

　　瞄準(zhǔn)穿戴式應(yīng)用　客制化處理器趨勢萌芽

　　顯而易見，參考設(shè)計(jì)平臺已是半導(dǎo)體廠拓展穿戴式市場的重要利器，然而，目前市面上穿戴式裝置內(nèi)建的處理器功耗表現(xiàn)仍不理想，僅能透過系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)將處理器運(yùn)作功耗降至最低;因此為了因應(yīng)穿戴式裝置對低功耗的嚴(yán)苛要求，市場上對客制化穿戴式處理器的需求正逐漸發(fā)酵。

　　圖5　安謀國際處理器部門行銷計(jì)劃總監(jiān)Ian Smythe(右)表示，因應(yīng)穿戴式裝置對低功耗的嚴(yán)苛要求，市場上對客制化穿戴式處理器的需求正逐漸發(fā)酵。左為安謀國際行動裝置解決方案總監(jiān)James Bruce。

　　安謀國際處理器部門行銷計(jì)劃總監(jiān)Ian Smythe(圖5)表示，與智慧型手機(jī)、平板電腦不同，穿戴式裝置囊括多種外型(Form Factor)及應(yīng)用情境，從入門級裝置到高階產(chǎn)品，各種創(chuàng)新應(yīng)用服務(wù)及終端產(chǎn)品層出不窮，其市場規(guī)模正急速擴(kuò)大。

　　Smythe進(jìn)一步指出，為了讓穿戴式裝置更加符合使用者的應(yīng)用需求，許多晶片商正加緊開發(fā)相關(guān)解決方案，期能加速擴(kuò)大整體穿戴式裝置市場的生態(tài)系統(tǒng);而現(xiàn)有穿戴式裝置內(nèi)建的處理器，多系承襲智慧型手機(jī)、平板電腦等行動裝置的固有解決方案，不過這些晶片對于穿戴式裝置應(yīng)用而言，無論是功耗及尺寸等方面不免難以盡如人意，因此一波針對穿戴式裝置而開發(fā)的客制化處理器風(fēng)潮正在悄然醞釀成形。

　　以印度新創(chuàng)公司Ineda為例，該公司即已開發(fā)出專為穿戴式裝置所用的低功耗處理器(Wearable Processing Unit, WPU)--Dhanush WPU。據(jù)悉，Dhanush WPU將分成四個等級，以符合低階到高階穿戴式裝置的需求，該產(chǎn)品預(yù)計(jì)于今年下半年投入量產(chǎn)。此外，該公司已于日前獲得三星(Samsung)、高通旗下創(chuàng)投公司投資，顯見三星、高通等半導(dǎo)體大廠亦對其未來發(fā)展予以肯定。

　　不過，安謀國際行動裝置解決方案總監(jiān)James Bruce表示，為穿戴式裝置所設(shè)計(jì)的客制化處理器風(fēng)潮，目前仍屬萌芽階段，需約一年時間方能看到更多相關(guān)解決方案正式面市;而除了初期投入研發(fā)成本之外，還要再加上產(chǎn)品導(dǎo)入設(shè)計(jì)、驗(yàn)證及上市時程，以及考量到其他晶片、零組件對客制化處理器是否已有相應(yīng)支援，因此他預(yù)期，需約兩年時間，穿戴式裝置處理器的發(fā)展及應(yīng)用生態(tài)才會更加成熟。

　　此外，Bruce認(rèn)為，除了硬體開發(fā)要不斷精進(jìn)，符合穿戴式裝置的需求外，包括作業(yè)系統(tǒng)、開發(fā)工具、軟體支援、通訊機(jī)制等都須跟上穿戴式裝置演進(jìn)的腳步，也就是整體基礎(chǔ)生態(tài)系統(tǒng)的建立必須更加完善。有鑒于此，安謀國際近來積極厚實(shí)mbed開發(fā)平臺資源，拉攏多家半導(dǎo)體業(yè)者加入此平臺，以求能助力開發(fā)商快速整合所有軟硬體資源，加速穿戴式裝置等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用產(chǎn)品上市時程。

　　不僅主處理器規(guī)格轉(zhuǎn)變將有利穿戴式市場更趨成熟，許多創(chuàng)新技術(shù)和元件如心電感測晶片的問世，亦可望為穿戴式應(yīng)用注入新的活水。

　　心電感測技術(shù)加持　穿戴式應(yīng)用延伸觸角

　　隨著健康與健身類型的穿戴式裝置市場升溫，能感知生物生理訊號的心電感測應(yīng)用也日益受到矚目，若與演算法搭配得宜更有相得益彰之效，可讓穿戴式裝置實(shí)現(xiàn)如監(jiān)測心臟年齡、壓力指數(shù)、生物識別等前瞻應(yīng)用。

　　圖6　神念科技專業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用與積體電路產(chǎn)品工程經(jīng)理林鴻松(右)表示，心電資訊能進(jìn)一步換算成壓力指數(shù)、交感/副交感神經(jīng)運(yùn)作現(xiàn)況、心臟年齡推估、生物識別等應(yīng)用，可望擴(kuò)增健康與健身類型的穿戴式裝置應(yīng)用范疇。左為神念科技事業(yè)開發(fā)經(jīng)理?xiàng)钍枯肌?/p>

　　神念科技事業(yè)開發(fā)經(jīng)理?xiàng)钍枯?圖6左)表示，感測器可延伸穿戴式裝置應(yīng)用觸角，并能符合裝置情境感知(Context Awareness)的需求，讓穿戴式產(chǎn)品更加智慧化;不過，通常廣為所用的感測器類型，多是加速度計(jì)(Accelerometer)、陀螺儀(Gyroscope)、磁力計(jì)、光感測器、溫/濕/壓感測器等感知外在環(huán)境的感測元件，而感知人體內(nèi)在生理訊號的生物感測器(Biosensor)，其應(yīng)用潛能則尚未被大舉開發(fā)。

　　楊士菁進(jìn)一步指出，感測生理訊號的生物感測器，多應(yīng)用于大型醫(yī)療裝置，不過隨著穿戴式裝置當(dāng)前的當(dāng)紅炸子雞--也就是健康與健身類型裝置，其市場規(guī)模不斷擴(kuò)大，因此生物感測器于穿戴式裝置的應(yīng)用潛能亦日益受到矚目;雖然生物感測裝置開發(fā)門檻較高，但若應(yīng)用得宜，即能將健康與健身類型穿戴式裝置的應(yīng)用潛能發(fā)揮至極大值。

　　有鑒于此，包括神念科技以及眾多研究機(jī)構(gòu)，近年來皆積極投入腦波訊號感測、心電圖感測等技術(shù)開發(fā)。楊士菁分析，腦波訊號約莫只有50Hz，而心電圖訊號則約為腦波訊號的一百倍，在穿戴式裝置的應(yīng)用前景較為明朗，因此神念科技在開發(fā)心電感測晶片之初即是鎖定穿戴式裝置應(yīng)用，而非大型醫(yī)療裝置，盼能掀起健康與健身類型穿戴式裝置的新一波革命。

　　神念科技專業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用與積體電路產(chǎn)品工程經(jīng)理林鴻松(圖6右)強(qiáng)調(diào)，除了硬體開發(fā)之外，心電感測應(yīng)用的關(guān)鍵在于演算法，若演算法夠強(qiáng)大，即能將感測到的心電資訊，換算成壓力指數(shù)、交感/副交感神經(jīng)運(yùn)作現(xiàn)況、心臟年齡推估、生物識別等應(yīng)用，進(jìn)一步擴(kuò)增健康與健身類型的穿戴式裝置應(yīng)用范疇。

　　此外，林鴻松指出，開發(fā)穿戴式裝置專用的元件，其重點(diǎn)在于尺寸及整合度;而許多心電感測晶片僅含有類比前端(Analog Front-End, AFE)部分，專業(yè)度有余整合度卻不足，因此神念科技選擇以系統(tǒng)單晶片模式開發(fā)產(chǎn)品，除了AFE之外，亦整合了以神念科技自有矽智財(cái)(IP)核心開發(fā)的微控制器，負(fù)責(zé)整體系統(tǒng)配置、運(yùn)作管理、內(nèi)外通訊、專有演算法計(jì)算等應(yīng)用，能夠以最少的時間及技術(shù)成本，快速整合成為系統(tǒng)上市，且該晶片尺寸僅有3毫米(mm)×3毫米×0.6毫米，是目前全球尺寸最小的心電感測晶片。

　　此外，神念科技心電感測方案還配有數(shù)位訊號處理(DSP)模組，來加速對系統(tǒng)管理單元監(jiān)控下的各種數(shù)位濾波的計(jì)算，它可以過濾電源供應(yīng)產(chǎn)生的50Hz以及60Hz頻率，并內(nèi)建穩(wěn)定的濾波器，能采集從微伏特(μV)到毫伏特(mV)的生物訊號。

　　隨著半導(dǎo)體元件的規(guī)格與性能不斷演進(jìn)，晶片商針對穿戴式裝置發(fā)布的開發(fā)平臺，將兼顧效能和成本競爭力，更有利于OEM與ODM加快量產(chǎn)出價(jià)格更親民的穿戴裝置，激勵市場接受度大增。