可穿戴：半導體廠(chǎng)競推低功耗/小體積方案

　　穿戴式應用產(chǎn)品將更輕巧、省電。因應穿戴式電子裝置對輕薄、小尺寸和低功耗等設計要求，半導體廠(chǎng)無(wú)不積極研發(fā)厚度更薄的封裝技術(shù)，以及超低功耗晶片方案，以協(xié)助客戶(hù)打造小體積且超長(cháng)待機時(shí)間的穿戴式電子產(chǎn)品。

　　穿戴式應用熱潮延燒至矽谷?？春梦磥?lái)穿戴式電子應用發(fā)展，半導體廠(chǎng)商Silego及QuickLogic分別推出極薄封裝技術(shù)及超低功耗感測器集線(xiàn)器方案，協(xié)助客戶(hù)設計小體積及超長(cháng)待機時(shí)間的穿戴式電子產(chǎn)品。

　　三星(Samsung)、高通(Qualcomm)、Google等廠(chǎng)商已在穿戴式電子市場(chǎng)初試啼聲，發(fā)表智慧手表、智慧眼鏡等裝置;而2014年各種應用領(lǐng)域的穿戴式裝置將如雨后春筍般冒出，為消費性電子帶來(lái)新一波生氣。在品牌廠(chǎng)商戮力研發(fā)創(chuàng )新的穿戴式產(chǎn)品同時(shí)，半導體廠(chǎng)商也已嗅到龐大商機，正火速發(fā)動(dòng)穿戴式電子市場(chǎng)產(chǎn)品攻勢。

　　Silego插旗穿戴市場(chǎng)極薄DFN封裝技術(shù)亮相

　　看好穿戴式電子市場(chǎng)成長(cháng)前景，Silego發(fā)表極薄矩形平面無(wú)接腳封裝(ExtremeThinDFN,ETDFN)方案--Lo-Z，欲以?xún)H0.27毫米(mm)的厚度以及超低功耗的優(yōu)勢，推出一系列可配置混合訊號積體電路(ConfigurableMixed-signalIC,CMIC)，全面攻占穿戴式電子市場(chǎng)版圖。

　　Silego行銷(xiāo)總監NathanJohn(圖1)表示，傳統印刷電路板(PCB)元件配置方式往往受限于主動(dòng)式元件(ActiveCircuit)與被動(dòng)式元件(PassiveCircuit)的厚度、體積不同，因此廠(chǎng)商常將雙方分別放置于PCB的兩側，但若主動(dòng)式元件廠(chǎng)商導入Lo-Z技術(shù)，即可讓產(chǎn)品以?xún)H0.27毫米的高度與被動(dòng)元件放置于同一側，并縮小整體電路板面積及厚度，而如此一來(lái)，手持式裝置及穿戴式電子制造商將可開(kāi)拓更多的外觀(guān)尺寸(FormFactor)可能性。

　　John強調，與晶圓級晶片尺寸封裝(WLCSP)技術(shù)相較，Lo-Z封裝技術(shù)可以為客戶(hù)減少二分之一以上的產(chǎn)品厚度，且Lo-Z封裝提供額外的環(huán)境光(AmbientLight)保護并可以避免WLCSP常發(fā)生的破裂問(wèn)題。

　　Silego總裁暨執行長(cháng)IlbokLee指出，Lo-Z封裝首波鎖定的應用市場(chǎng)為穿戴式電子及運動(dòng)健身手表，緊接著(zhù)是軟性顯示器(FlexibleDisplay)及射頻(RF)模組市場(chǎng)，至于智慧型手機、平板及筆記型電腦亦將是該技術(shù)可著(zhù)墨的重要領(lǐng)域。

　　Lee認為，穿戴式電子市場(chǎng)變化甚鉅，客戶(hù)在極短的生命周期內欲創(chuàng )造差異化產(chǎn)品，將傾向于采用可編程方案，卻同時(shí)具備高成本壓力，因此Silego于業(yè)界創(chuàng )造CMIC分類(lèi)，期結合類(lèi)比元件與類(lèi)似現場(chǎng)可程式邏輯閘陣列(FPGA)的架構，樹(shù)立「可編程類(lèi)比元件」標準，同時(shí)提供特殊應用積體電路(ASIC)的成本競爭力與FPGA的設計彈性，預期CMIC事業(yè)可為該公司帶來(lái)至少3億美元的潛在營(yíng)收(圖2)。

　　事實(shí)上，由于一級(Tier1)客戶(hù)對CMIC需求若渴，2009?2013年Silego旗下CMIC事業(yè)營(yíng)收年復合成長(cháng)率(CAGR)高達46%;而今年CMIC出貨量已達五億顆，為該公司挹注近5,000萬(wàn)美元的營(yíng)收。

　　John透露，Silego的Lo-Z封裝技術(shù)已獲得穿戴式電子主要大廠(chǎng)的青睞，未來(lái)將應用于運動(dòng)健身手表、手環(huán)等應用市場(chǎng)，且該公司極有自信可以ETDFN封裝技術(shù)奪下更多的大單，為Silego創(chuàng )造倍數成長(cháng)的營(yíng)收。

　　Silego已搶先于旗下電源切換器(LoadSwitch)--SLG59M1493ZGreenFET3系列產(chǎn)品導入Lo-Z封裝技術(shù)。SLG59M1493Z系八接腳單通道電源切換器，尺寸大小僅1.0毫米×1.6毫米×0.27毫米。未來(lái)該公司計劃將Lo-Z封裝技術(shù)導入旗下其他產(chǎn)品線(xiàn)，包括GPAK可編程混合訊號矩陣(GPAKProgrammableMixed-signalMatrix)與GCLK32.768kHz石英晶體替代產(chǎn)品系列。

　　無(wú)獨有偶，客制化特定標準產(chǎn)品(CSSP)廠(chǎng)商QuickLogic亦瞄準穿戴式電子的感測需求，欲以超低功耗的感測器集線(xiàn)器(SensorHub)方案揮軍穿戴式市場(chǎng)。

　　打造數位第六感省電SensorHub亮相

　　穿戴式電子產(chǎn)品為打造更多元的感測應用，搭載的感測器數量已逐漸增加，造成功耗問(wèn)題日益嚴重;因此QuickLogic開(kāi)發(fā)出僅會(huì )消耗1?2%電池能量的超低功耗SensorHub解決方案，協(xié)助穿戴式裝置制造商實(shí)現省電又精準的情境感知功能，讓穿戴式產(chǎn)品成為使用者的數位第六感。

　　QuickLogic總裁暨執行長(cháng)AndrewJ.Pease(圖3)表示，無(wú)論是三星GalaxyS4、蘋(píng)果(Apple)iPhone5S或富士通(Fujitsu)等品牌廠(chǎng)的高階手機，皆十分強調智慧感測功能，包括健康監測、室內導航定位等;未來(lái)行動(dòng)裝置將增添更多智慧化功能，包含廣告提示、天災預警、安全駕駛等，而上述功能皆須透過(guò)陀螺儀、磁力計、光感測器、壓力計等感測器實(shí)現。

　　根據SemicoResearch市場(chǎng)研究報告，未來(lái)5年內，智慧型手機應用將占據57%的九軸感測器市場(chǎng)，與此同時(shí)，感測器集線(xiàn)器數量亦將同步攀升，以支援上述復雜的感測解決方案，因此2017年感測器集線(xiàn)器市場(chǎng)規模將達27億美元，2013?2017年的年復合成長(cháng)率高達26%。

　　Pease強調，感測融合(SensorFusion)系感測器集線(xiàn)器的關(guān)鍵功能，而現今軟體開(kāi)發(fā)者多著(zhù)重于透過(guò)先進(jìn)的演算法提供更精確的感測功能，例如過(guò)往計步計僅記錄步數及距離，未來(lái)功能將進(jìn)階至記錄每一步的間距及手機是由消費者手持或放在口袋中;另一方面，手機的健康管理功能亦將由體重記錄及計步升級至辨識運動(dòng)類(lèi)型或行進(jìn)斜度、方向變化，以精準計算使用者卡路里消耗情形。

　　盡管如此，行動(dòng)裝置精確的感測功能背后卻是可觀(guān)的功耗。由于情境感知資訊每天變換上百次，因此Always-on的情境感知解決方案需要即時(shí)的感測器管理、僅1?2%電池容量的超低功耗感測器演算法、對GHz等級應用處理器(AP)最小的干擾以及處理高速、精確動(dòng)作感測的效能。

　　Pease指出，感測器集線(xiàn)器須兼顧功耗及運作各式情境感知資訊的彈性，但以特定應用標準產(chǎn)品(ASSP)為基礎的感測器集線(xiàn)器不具調整彈性，且功耗介于1~10毫瓦(mW)，至于微控制器(MCU)或應用處理器雖較有彈性，不過(guò)功耗卻可能高于100毫瓦;相較之下，超低功耗感測器集線(xiàn)器以軟體補強可編程裝置，能針對新的演算法具備調整彈性，將可以低于1毫瓦的功耗運作，系MCU方案的三十分之一，因此該方案未來(lái)在穿戴式電子市場(chǎng)亦具備十足優(yōu)勢(圖4)。

　　QuickLogic的超低功耗感測器集線(xiàn)器平臺結合傳輸管理(CommunicationManager)、彈性融合引擎(FFE)以及感測器管理(SensorManager)三大區塊，可即時(shí)管理、計算智慧型手機應用處理器的感測器資料，其中，FFE系該公司特別設計用于感測器數據傳送到應用處理器前，先針對數據進(jìn)行相關(guān)處理、過(guò)濾和轉譯。FFE的微代碼(Micro-code)可以編程，因此可實(shí)現感測器融合、背景感測器校準和情境變更演算法等復雜演算法功能。

　　未來(lái)穿戴式電子應用將于各式領(lǐng)域遍地開(kāi)花，成為半導體廠(chǎng)商除消費性行動(dòng)裝置后的另一塊重要戰場(chǎng)，半導體廠(chǎng)商如何針對穿戴式產(chǎn)品輕薄外型及續航力需求快速推出對應解決方案，將成為在該市場(chǎng)脫穎而出的重要關(guān)鍵。