芯片商力拓可穿戴設備市場(chǎng)

　　穿戴式裝置類(lèi)型與應用功能將更趨多元。有鑒于開(kāi)發(fā)者社群將成為穿戴式裝置創(chuàng )新和普及的重要推手，晶片商除持續精進(jìn)元件規格與性能外，亦積極推出更低成本的開(kāi)發(fā)平臺，期協(xié)助開(kāi)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(chǎng)將更形壯大。由于穿戴式裝置市場(chǎng)與一般消費性電子不同，須結合半導體技術(shù)以外領(lǐng)域如織品、時(shí)尚等外型、使用者介面(UI)設計專(zhuān)業(yè)，更突顯出未來(lái)開(kāi)發(fā)者(Maker)社群將扮演拱大穿戴式裝置市場(chǎng)規模的重要角色。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(kāi)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(kāi)發(fā)平臺及開(kāi)發(fā)計劃(圖1)，藉此加速擴大整體市場(chǎng)規模。

　　圖1　英特爾將結合Maker的力量推動(dòng)穿戴式裝置市場(chǎng)發(fā)展。

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

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

　　拉攏開(kāi)發(fā)者社群　晶片商拱大穿戴市場(chǎng)

　　Foldesi進(jìn)一步指出，穿戴式裝置的開(kāi)發(fā)過(guò)程不若以往行動(dòng)裝置單純，反之，半導體廠(chǎng)商為確保使用者體驗臻于完善，須與時(shí)尚設計、運動(dòng)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(IP)授權、元件或開(kāi)發(fā)板及參考設計等資源，讓上述開(kāi)發(fā)夥伴能藉此將創(chuàng )新的點(diǎn)子化為真實(shí)產(chǎn)品。

　　據了解，英特爾針對穿戴式裝置市場(chǎng)已推出英特爾Edison開(kāi)發(fā)板，內建低功耗22奈米(nm)制程雙核Quark處理器，并整合無(wú)線(xiàn)區域網(wǎng)路(Wi-Fi)和藍牙(Bluetooth)等功能區塊;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(kāi)發(fā)者利用Edison開(kāi)發(fā)板共同提出創(chuàng )新設計，首獎獲獎?wù)邔⒖色@得500,000美元獎金。

　　無(wú)獨有偶，聯(lián)發(fā)科同樣于日前發(fā)表LinkIt開(kāi)發(fā)平臺，藉此推廣穿戴式裝置市場(chǎng)的應用發(fā)展。LinkIt平臺以聯(lián)發(fā)科Aster系統單晶片(SoC)為核心，該顆晶片是目前穿戴式市場(chǎng)體積最小的SoC，專(zhuān)為穿戴式及物聯(lián)網(wǎng)應用而設計。

　　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(guò)幾大方向推動(dòng)穿戴式裝置市場(chǎng)的成長(cháng)，首先是提供軟硬體結合的應用平臺(Application Platform)，不過(guò)與智慧型手機時(shí)代不同的是，該公司將由提供Turnkey方案轉換為給予Semi-turnkey方案，讓客戶(hù)能擁有更多的客制化空間;緊接著(zhù)，聯(lián)發(fā)科將持續提供高整合的系統單晶片，并確保與長(cháng)程演進(jìn)計劃(LTE)、Wi-Fi、藍牙(Bluetooth)、全球導航定位系統(GPS)等技術(shù)方案互通無(wú)虞。最后，該公司將提出更為完善的開(kāi)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(kāi)發(fā)平臺外，亦發(fā)表「MediaTek Labs」開(kāi)發(fā)者社群計劃。該公司指出，MediaTek Labs將成為聯(lián)發(fā)科為開(kāi)發(fā)人員提供服務(wù)的樞紐，包括軟體開(kāi)發(fā)套件(SDK)、硬體開(kāi)發(fā)套件(HDK)、技術(shù)文件，同時(shí)提供給裝置制造商與應用開(kāi)發(fā)社群的技術(shù)服務(wù)與業(yè)務(wù)支援。

　　徐敬全強調，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(kāi)跑，該公司廣邀各界好手集思廣益設計穿戴式裝置，得獎?wù)叩淖髌穼⒂袡C會(huì )受邀至聯(lián)發(fā)科于2015年消費性電子展(CES)展區展出，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(guò)參考設計平臺協(xié)助開(kāi)發(fā)社群實(shí)現更多樣的穿戴式應用。

　　[@B]擴大穿戴式市場(chǎng)布局　Freescale成立開(kāi)發(fā)社群[@C] 擴大穿戴式市場(chǎng)布局　Freescale成立開(kāi)發(fā)社群

　　為了降低穿戴式裝置之開(kāi)發(fā)門(mén)檻、加速產(chǎn)品上市時(shí)程，飛思卡爾夥同Kynetics、Revolution Robotics、Circuitco等超過(guò)十五家廠(chǎng)商，共同成立穿戴式裝置開(kāi)發(fā)社群，并推出市面上首個(gè)針對穿戴式裝置打造的開(kāi)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認為，WaRP平臺將能降低穿戴式裝置開(kāi)發(fā)門(mén)檻，并加快產(chǎn)品上市時(shí)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，綜合多家市調機構的研究報告結果即可窺知，穿戴式裝置市場(chǎng)潛力備受看好，據估計，2013?2017年間，穿戴式裝置市場(chǎng)產(chǎn)值的年復合成長(cháng)率(CAGR)將超過(guò)50%，市場(chǎng)規模在2017年更可望達到五百億美元。如此驚人的成長(cháng)潛力，自然吸引眾多知名半導體大廠(chǎng)爭相投入;不過(guò)更值得關(guān)注的是，為數眾多的新創(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)、微機電系統(MEMS)感測器等關(guān)鍵元件給開(kāi)發(fā)廠(chǎng)商之外，為加速整體穿戴式市場(chǎng)發(fā)展、降低開(kāi)發(fā)門(mén)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(kāi)發(fā)工作，飛思卡爾秉持著(zhù)開(kāi)源宗旨，與超過(guò)十五家廠(chǎng)商共同建立穿戴式裝置開(kāi)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，市面上早已出現多款類(lèi)似于WaRP的硬體開(kāi)發(fā)板，如Raspberry Pi、Arduino、Beagle Bone Black、Newton等。不過(guò)，Neidig強調，WaRP擁有的延展性及開(kāi)放性，是其他硬體開(kāi)發(fā)裝置無(wú)法媲美的，更重要的是，WaRP是市面上首個(gè)針對穿戴式裝置推出的開(kāi)發(fā)平臺。

　　Neidig指出，以Raspberry Pi為例，其開(kāi)發(fā)社群封閉，開(kāi)發(fā)者僅能選用特定晶片商的解決方案;Arduino則是應用范疇過(guò)于廣泛，無(wú)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(wèn)題即在于該裝置的中央處理器(CPU)矽智財(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，其生態(tài)圈相對較小，開(kāi)發(fā)環(huán)境較為封閉，因此無(wú)論是在軟、硬體的支援上Newton皆難以獲得如WaRP般廣泛的支援。

　　據了解，為了強化WaRP的開(kāi)放性，WaRP的設計方式系采用模組化架構(Modular Architecture)，由一個(gè)十二層印刷電路板(PCB)組合而成之主板(Main Board)，搭配一個(gè)由兩層PCB組合成的可拆卸式子板(Daughter Card)參考設計。

　　此外，Neidig表示，為了符合穿戴式裝置需求，WaRP處理器設計方式則采用MPU搭配MCU的混合式架構;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可支援的應用包含運動(dòng)追蹤、智慧型手表、心電圖(ECG)監控、智慧型眼鏡、擴增實(shí)境頭戴式顯示器、穿戴式醫療產(chǎn)品等。值得注意的是，日前Google已針對智慧型手表應用發(fā)布專(zhuān)屬的作業(yè)系統--Android Wear，未來(lái)WaRP亦可望全面支援此作業(yè)系統。

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

　　據了解，WaRP平臺的最終版本正在緊鑼密鼓調整中，預計于今年7月開(kāi)始接受預購，并于8月初時(shí)正式出貨。

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

　　挾完整產(chǎn)品組合　ST穿戴式市場(chǎng)火力全開(kāi)

　　瞄準物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應用中最具成長(cháng)潛力的穿戴式裝置，意法半導體已積極強化微機電系統感測器、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(shí)也將祭出高整合度的參考設計，期以更完整豐富的產(chǎn)品組合，滿(mǎn)足各類(lèi)型產(chǎn)品制造商的設計需求。

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

　　意法半導體執行副總裁暨大中華與南亞區總裁Francois Guibert(圖4)表示，穿戴式裝置的應用將有更多想像空間，如健身、運動(dòng)、醫療等，且除當作行動(dòng)裝置的配件之外，亦將會(huì )發(fā)展為提供特定功能的獨立型穿戴式裝置，預期此兩種類(lèi)型的穿戴式裝置將會(huì )在市場(chǎng)中并存。

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

　　瞄準穿戴式裝置市場(chǎng)商機，高通(Qualcomm)、聯(lián)發(fā)科等處理器大廠(chǎng)已競相發(fā)布SoC、開(kāi)發(fā)平臺及參考設計，積極搶市。Guibert指出，不僅是處理器大廠(chǎng)，該公司亦戮力提供匯集更多離散和被動(dòng)式元件的高整合度方案，以助力穿戴式裝置開(kāi)發(fā)商縮小產(chǎn)品體積，贏(yíng)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(huì )是ODM與OEM選購主處理器的重要評估指標。

　　另外，相較于處理器大廠(chǎng)，意法半導體擁有穿戴式裝置系統開(kāi)發(fā)商所需的所有關(guān)鍵元件產(chǎn)品線(xiàn)，如32位元微控制器、雙介面電子抹除式可復寫(xiě)唯讀記憶體(EEPROM)、MEMS感測器、藍牙低功耗、近距離無(wú)線(xiàn)通訊(NFC)、運算放大器、類(lèi)比開(kāi)關(guān)等主處理器、記憶體、感測器、通訊及電源管理元件。

　　Guibert強調，該公司具備穿戴式裝置開(kāi)發(fā)業(yè)者所需的數位和類(lèi)比關(guān)鍵元件，相比之下，處理器大廠(chǎng)僅能側重在數位元件的進(jìn)化。而無(wú)論是處理器大廠(chǎng)的SoC，抑或32位元微控制器，意法半導體旗下的類(lèi)比和數位元件均將能與之配搭，提供穿戴式裝置客戶(hù)群更具彈性的開(kāi)發(fā)方案。

　　此外，為協(xié)助制造商縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)程，意法半導體亦將會(huì )針對穿戴式裝置市場(chǎng)推出參考設計，準備積極插旗市場(chǎng)版圖。

　　瞄準穿戴式應用　客制化處理器趨勢萌芽

　　顯而易見(jiàn)，參考設計平臺已是半導體廠(chǎng)拓展穿戴式市場(chǎng)的重要利器，然而，目前市面上穿戴式裝置內建的處理器功耗表現仍不理想，僅能透過(guò)系統架構設計將處理器運作功耗降至最低;因此為了因應穿戴式裝置對低功耗的嚴苛要求，市場(chǎng)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(mén)行銷(xiāo)計劃總監Ian Smythe(右)表示，因應穿戴式裝置對低功耗的嚴苛要求，市場(chǎng)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(dòng)裝置解決方案總監James Bruce。

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

　　Smythe進(jìn)一步指出，為了讓穿戴式裝置更加符合使用者的應用需求，許多晶片商正加緊開(kāi)發(fā)相關(guān)解決方案，期能加速擴大整體穿戴式裝置市場(chǎng)的生態(tài)系統;而現有穿戴式裝置內建的處理器，多系承襲智慧型手機、平板電腦等行動(dòng)裝置的固有解決方案，不過(guò)這些晶片對于穿戴式裝置應用而言，無(wú)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(kāi)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(kāi)發(fā)出專(zhuān)為穿戴式裝置所用的低功耗處理器(Wearable Processing Unit, WPU)--Dhanush WPU。據悉，Dhanush WPU將分成四個(gè)等級，以符合低階到高階穿戴式裝置的需求，該產(chǎn)品預計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(jiàn)三星、高通等半導體大廠(chǎng)亦對其未來(lái)發(fā)展予以肯定。

　　不過(guò)，安謀國際行動(dòng)裝置解決方案總監James Bruce表示，為穿戴式裝置所設計的客制化處理器風(fēng)潮，目前仍屬萌芽階段，需約一年時(shí)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)品導入設計、驗證及上市時(shí)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支援，因此他預期，需約兩年時(shí)間，穿戴式裝置處理器的發(fā)展及應用生態(tài)才會(huì )更加成熟。

　　此外，Bruce認為，除了硬體開(kāi)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、開(kāi)發(fā)工具、軟體支援、通訊機制等都須跟上穿戴式裝置演進(jìn)的腳步，也就是整體基礎生態(tài)系統的建立必須更加完善。有鑒于此，安謀國際近來(lái)積極厚實(shí)mbed開(kāi)發(fā)平臺資源，拉攏多家半導體業(yè)者加入此平臺，以求能助力開(kāi)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)應用產(chǎn)品上市時(shí)程。

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

　　心電感測技術(shù)加持　穿戴式應用延伸觸角

　　隨著(zhù)健康與健身類(lèi)型的穿戴式裝置市場(chǎng)升溫，能感知生物生理訊號的心電感測應用也日益受到矚目，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)現如監測心臟年齡、壓力指數、生物識別等前瞻應用。

　　圖6　神念科技專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域應用與積體電路產(chǎn)品工程經(jīng)理林?zhù)櫵?右)表示，心電資訊能進(jìn)一步換算成壓力指數、交感/副交感神經(jīng)運作現況、心臟年齡推估、生物識別等應用，可望擴增健康與健身類(lèi)型的穿戴式裝置應用范疇。左為神念科技事業(yè)開(kāi)發(fā)經(jīng)理楊士菁。

　　神念科技事業(yè)開(kāi)發(fā)經(jīng)理楊士菁(圖6左)表示，感測器可延伸穿戴式裝置應用觸角，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(guò)，通常廣為所用的感測器類(lèi)型，多是加速度計(Accelerometer)、陀螺儀(Gyroscope)、磁力計、光感測器、溫/濕/壓感測器等感知外在環(huán)境的感測元件，而感知人體內在生理訊號的生物感測器(Biosensor)，其應用潛能則尚未被大舉開(kāi)發(fā)。

　　楊士菁進(jìn)一步指出，感測生理訊號的生物感測器，多應用于大型醫療裝置，不過(guò)隨著(zhù)穿戴式裝置當前的當紅炸子雞--也就是健康與健身類(lèi)型裝置，其市場(chǎng)規模不斷擴大，因此生物感測器于穿戴式裝置的應用潛能亦日益受到矚目;雖然生物感測裝置開(kāi)發(fā)門(mén)檻較高，但若應用得宜，即能將健康與健身類(lèi)型穿戴式裝置的應用潛能發(fā)揮至極大值。

　　有鑒于此，包括神念科技以及眾多研究機構，近年來(lái)皆積極投入腦波訊號感測、心電圖感測等技術(shù)開(kāi)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，在穿戴式裝置的應用前景較為明朗，因此神念科技在開(kāi)發(fā)心電感測晶片之初即是鎖定穿戴式裝置應用，而非大型醫療裝置，盼能掀起健康與健身類(lèi)型穿戴式裝置的新一波革命。

　　神念科技專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域應用與積體電路產(chǎn)品工程經(jīng)理林?zhù)櫵?圖6右)強調，除了硬體開(kāi)發(fā)之外，心電感測應用的關(guān)鍵在于演算法，若演算法夠強大，即能將感測到的心電資訊，換算成壓力指數、交感/副交感神經(jīng)運作現況、心臟年齡推估、生物識別等應用，進(jìn)一步擴增健康與健身類(lèi)型的穿戴式裝置應用范疇。

　　此外，林?zhù)櫵芍赋?，開(kāi)發(fā)穿戴式裝置專(zhuān)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(lèi)比前端(Analog Front-End, AFE)部分，專(zhuān)業(yè)度有余整合度卻不足，因此神念科技選擇以系統單晶片模式開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，除了AFE之外，亦整合了以神念科技自有矽智財(IP)核心開(kāi)發(fā)的微控制器，負責整體系統配置、運作管理、內外通訊、專(zhuān)有演算法計算等應用，能夠以最少的時(shí)間及技術(shù)成本，快速整合成為系統上市，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位訊號處理(DSP)模組，來(lái)加速對系統管理單元監控下的各種數位濾波的計算，它可以過(guò)濾電源供應產(chǎn)生的50Hz以及60Hz頻率，并內建穩定的濾波器，能采集從微伏特(μV)到毫伏特(mV)的生物訊號。

　　隨著(zhù)半導體元件的規格與性能不斷演進(jìn)，晶片商針對穿戴式裝置發(fā)布的開(kāi)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(chǎng)接受度大增。