立足MCU和傳感器 打造杰出可穿戴解決方案

作為產(chǎn)品線(xiàn)最廣的半導體企業(yè)之一，意法半導體（ST）有眾多產(chǎn)品應用在可穿戴市場(chǎng)，特別是圍繞著(zhù)MCU（微控制器）和傳感器兩個(gè)關(guān)鍵產(chǎn)品系列，意法半導體緊跟市場(chǎng)需求，打造領(lǐng)先的可穿戴技術(shù)解決方案。

可穿戴設備可以解決人們對便捷、健康、生活、娛樂(lè )等多樣化的需求，其市場(chǎng)前景可想象空間潛力巨大。意法半導體可穿戴設備產(chǎn)品組合旨在滿(mǎn)足各種嚴苛的可穿戴設備需求，目標應用涵蓋智能手表、健康監測、心率監測、運動(dòng)設備等等多個(gè)方面。我們的產(chǎn)品組合包括數字處理、傳感器、網(wǎng)絡(luò )連接、安全和電源管理等解決方案。在這些應用中，高精度、低功耗、緊湊的外形尺寸和出色的性能是必需的，意法半導體的產(chǎn)品能充分滿(mǎn)足各種前沿的、創(chuàng )新的可穿戴設備需求。

對于可穿戴設備，用戶(hù)既期待更輕，更薄，也希望待機時(shí)間更長(cháng)，功能更強大，從技術(shù)實(shí)現角度來(lái)看，這些是非常矛盾的需求。意法半導體中國區微處理器市場(chǎng)經(jīng)理廖科盛認為，我們的客戶(hù)通過(guò)優(yōu)化產(chǎn)品，希望在這些相互矛盾的需求之間找到適當的平衡，其中能夠為完美平衡這些矛盾需求而設計的產(chǎn)品，將會(huì )是市場(chǎng)的寵兒！

STM32MCU 和MPU（微處理器）作為可穿戴設備的主要處理平臺，一直致力于解決這類(lèi)矛盾需求，從設計階段就為設計師提供充分的靈活選擇。我們的MPU性能更強，功耗更低，支持更多的功耗應用場(chǎng)景，能幫助客戶(hù)設計出更符合市場(chǎng)需求的終端產(chǎn)品。意法半導體新一代旗艦低功耗產(chǎn)品STM32U5，一經(jīng)推出，就廣泛受到用戶(hù)歡迎和應用，基于該平臺的穿戴產(chǎn)品已紛紛上市銷(xiāo)售，市場(chǎng)反應熱烈。

廖科盛特別指出，用戶(hù)要求可穿戴設備具有更強的功能，其中AI（人工智能）也是提高性能的方式之一。ST MPU 在設計產(chǎn)品時(shí)應用低功耗工藝，選用高性能處理內核，集成各種運算協(xié)處理單元，給客戶(hù)提供靈活多變的功耗工作模式，從而幫助可穿戴設備開(kāi)發(fā)者完美地平衡了高性能和低功耗應用的矛盾需求。同時(shí)為了方便客戶(hù)在微處理器平臺上集成應用AI 技術(shù)，ST 提供了完善的軟件生態(tài)，方便客戶(hù)在產(chǎn)品設計實(shí)現中可以快速地在微處理器平臺上實(shí)現AI 算法。

以智能手表市場(chǎng)為例，當前穿戴市場(chǎng)反饋顯示智能手表市場(chǎng)增長(cháng)迅速，經(jīng)分析認為這一市場(chǎng)趨勢主要源于用戶(hù)對功能需求增加，對顯示性能和待機時(shí)間要求更高，以及部分需求向高端產(chǎn)品演進(jìn)等。我們可以看到，在未來(lái)幾年內，智能手表將仍然會(huì )是市場(chǎng)增長(cháng)的主要驅動(dòng)力。從2018 年基于STM32L4+ 系列第一塊高顯示分辨率、長(cháng)待機時(shí)間的客戶(hù)智能手表發(fā)布，到2021 年基于STM32U5 系列客戶(hù)新系列的智能手表發(fā)布，STM32 系列微處理器產(chǎn)品( 包括MCU 及MPU) 為智能手表提供了性能和價(jià)值的同時(shí)，也見(jiàn)證了智能手表這一市場(chǎng)的增長(cháng)，并且對未來(lái)市場(chǎng)增長(cháng)有極大的信心和充分的準備。

傳感器是可穿戴設備中的一種關(guān)鍵元器件。意法半導體是世界排名前列的傳感器供應商，提供多元化和完善的MEMS 和傳感器組合，廣泛應用于多樣化的可穿戴產(chǎn)品中，如智能手表/ 手環(huán)、TWS（真無(wú)線(xiàn)立體聲）和AR/VR 眼鏡。

以MEMS 傳感器為例，意法半導體亞太區MEMS產(chǎn)品高級市場(chǎng)經(jīng)理許永剛介紹，意法半導體為可穿戴設備提供一站式服務(wù)，產(chǎn)品包括：加速度計、慣性運動(dòng)單元、壓力傳感器、溫度傳感器。我們擁有 ISPU（智能傳感器處理單元）技術(shù)，可以幫助減少主控制器的負載。我們在新一代的傳感器產(chǎn)品LSM6DSO16IS 中嵌入了一個(gè)超低功耗和高效率的微控制器ISPU，針對AI 算法進(jìn)行了優(yōu)化，它可以與通用微控制器一樣使用，允許客戶(hù)在ISPU 上開(kāi)發(fā)/ 運行自己的算法。我們的愿景是通過(guò)傳感器，讓可穿戴產(chǎn)品功耗更低、精準更高、更智能。許永剛認為T(mén)WS 正在成為語(yǔ)音連接的中心。它可以幫助人們在任何環(huán)境中進(jìn)行交流，并通過(guò)識別人們的聲音來(lái)提供安全性。這些功能是我們通過(guò)將傳感功能與TWS 性能集成來(lái)實(shí)現的。作為其中的參與者，ST 開(kāi)發(fā)了一個(gè)特定的IMU（16BX）來(lái)支持TWS 應用程序。

●   16BX 在嘈雜的環(huán)境中能充分發(fā)揮優(yōu)勢，因為它集成了一個(gè)高靈敏度、低噪聲的加速度計，在寬帶寬環(huán)境下作為骨傳感器具有平坦的頻率響應。該傳感器通過(guò)臉頰周?chē)墓莻鲗Ы邮章曇?，應用?zhuān)用算法幫助佩戴者“聽(tīng)到”說(shuō)話(huà)的聲音，即使在非常嘈雜的環(huán)境中也是如此。

●   ST 的16bx 慣性測量單元還集成了低功耗的陀螺儀和傳感器融合算法，使高端TWS 能夠支持空間音頻功能。例如，IMU 中的陀螺儀可以跟蹤佩戴者的頭部運動(dòng)，以適應不同的音頻效果。

●   作為語(yǔ)音終端，具有TWS 的設備可以經(jīng)常與人們互動(dòng)，以幫助他們接聽(tīng)（或拒絕）電話(huà)或切換歌曲。16BX 是一種運動(dòng)傳感器，可以執行手勢識別，從而通過(guò)人類(lèi)手勢增強許多交互。

面向未來(lái)的可穿戴設備，許永剛預測VR 和AR設備會(huì )非常流行。傳感器是虛擬世界和現實(shí)世界之間的橋梁。意法半導體擁有用于A(yíng)R 和VR 頭戴式設備的運動(dòng)傳感器和MEMS ScanAR-ST LBS（Laser BeanScanning，激光束掃描）解決方案等多種技術(shù)。我們是LaSAR 聯(lián)盟的創(chuàng )始成員，該聯(lián)盟正在幫助建立LBS 基礎設施建設。LBS 這項極有前途的技術(shù)將促進(jìn)適合全天候佩戴的AR 眼鏡的普及。

在VR 設備中，運動(dòng)傳感器被用于跟蹤頭部和手部的運動(dòng)。意法半導體擁有高精度、快速的傳感器LSM6DSR，它結合了加速度計和陀螺儀，能提供關(guān)于耳機運動(dòng)極其詳細和準確的信息，以確保投影保持穩定和系統保持響應。此類(lèi)產(chǎn)品旨在提供逼真的體驗并減輕因圖像響應緩慢或不正確為VR 帶來(lái)的挑戰。

由于沉浸感要少得多，AR 不太容易受到這個(gè)問(wèn)題的影響。對于A(yíng)R，意法半導體擁有超迷你的微鏡掃描技術(shù)。微鏡是一種微型反射機械裝置，每秒擺動(dòng)數千次以?huà)呙杓す?，在波導上繪制圖像，然后反射回眼睛。意法半導體提供的小型化和節能技術(shù)使眼鏡更小、更輕，并為它們提供更長(cháng)的全天續航時(shí)間。這些努力將有助于普及AR 并加速其采用。

（本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2022年5月期）