可穿戴技术的核心是将无线连接功能嵌入到装有传感器的设备中。目前市场上有很多针对可穿戴设备的无线连接解决方案,主要有两类:基于蓝牙、Wi-Fi Direct等通用标准的方案和专为客户开发的ASIC解决方案。这两类方案目前各有自己的卖点和市场空间,在强调互通性的消费类可穿戴设备中,蓝牙、Wi-Fi Direct更有市场,博通、Dialog等公司已推出大量产品,但是ASIC凭借优越的超低功耗、超小尺寸性能,牢固地占据着以健康照护等为目标的特种设备应用市场。这种市场格局也许会贯穿可穿戴设备的整个发展历程。
低功耗通信标准快速切入可穿戴
在通用标准和专有方案之间作选择,大多数国际厂商都基于现有通信标准,开发平台化的SoC产品。
可穿戴设备成为今年的热点,Google眼镜、三星智能手表等一大堆新奇的可穿戴设备蜂拥而至,应用五花八门。总结可穿戴设备的特征可以归纳为一条:无线连接功能嵌入到装有传感器的设备之中。如此,无线方案便成为产品成功的关键因素之一。
在通用标准和专有方案之间进行选择,大多数国际厂商采用了基于现有通信标准,开发平台化的SoC产品。博通的无线方案在移动通信领域占有很大市场份额,而今他们也瞄准了崛起中的可穿戴智能设备,发布了嵌入式设备无线互联网连接(WICED)的解决方案。博通公司无线互连组合芯片事业部中国区总经理兼高级总监周晏逸表示,WICED方案能为可穿戴设备提供嵌入式低功耗、高性能、互通性无线连接的基础。这一方案实际上是通过引入Wi-Fi Direct,同时整合PA、串行接口等,可以让厂商快速开发可穿戴产品,并通过智能移动设备与云端无缝通信。
以低功耗为主要诉求的蓝牙4.0自然也不会放弃可穿戴设备这样一个拥有光明前景的巨大市场。蓝牙技术联盟开发者计划总监何根飞指出,蓝牙4.0的应用势力将扩及移动医疗、可穿戴电子设备、运动与健身市场。未来,可望加速蓝牙传感器于运动与健身领域的普及。Dialog公司亚太区总经理Christophe Chene在介绍近期推出的DA 14580蓝牙智能系统级芯片时表示,该芯片支持4.0标准,独特的低功率架构使得无线收发时电流仅消耗3.8mA,深度睡眠模式下电流甚至低于600nA。
专用集成电路拥有市场空间
相比Zigbee、蓝牙、Wi-Fi这些通用标准,专有ASIC在超低功耗与超小型化上往往具有更大的优势。
PC主要看处理器,智能手机看基带,可穿戴技术则着眼于创新的应用。这一产品特性决定了很大一部分可穿戴设备将是小众的,将以创意为卖点,不仅外形要足够紧凑,还要有超低能耗。尽管蓝牙、Wi-Fi Direct等也是以此为卖点,但与专用ASIC相比仍要略逊一筹。当终端客户追求差异化、个性化之际,那些拥有专属IP的中小型ASIC设计公司必将拥有用武之地。
Shortlink是来自瑞典的一家专用集成电路设计公司,专门帮助客户开发微型化、低功耗无线电子产品,其销售经理Torbjorn Fransson告诉记者,他们公司擅长开发集成化的无线通信芯片,产品拥有超小型化的封装尺寸和低功耗特性。相比Zigbee、蓝牙、Wi-Fi这些通用标准,他们的技术具有更大的优势。
不过,可穿戴设备的产品体积越来越小、重量越来越轻、功耗越来越低,而所需处理的数据量却不断增加。在此趋势下,又势必需要强化处理器性能,这又会导致功耗的提升。因此,将可穿戴设备连接到功能强大的智能手机或平板电脑进行数据处理,或与云端进行数据交换,就变得尤为重要。周晏逸认为,可穿戴设备的价值就在于能以最低的功耗实现与智能手机和因特网的连接。“我们可以充分利用现有的智能手机和平板电脑的强大处理能力来处理穿戴设备收集到的数据,例如生命体征、运动指标或睡眠质量等。这样既能减少对于可穿戴设备处理能力的要求,同时降低了电量的消耗。”周晏逸表示。Torbjorn Fransson坦承,在跨平台的互通性上,ASIC产品不具优势。
中小型IC设计公司有发展机遇
当终端客户追求差异化、个性化之际,那些拥有专属IP的中小型ASIC设计公司必将拥有大量用武之地。
根据研究机构预测,2014年可穿戴设备的出货量会超过1亿台;到2018年出货量将不少于4.85亿台。预计2013年~2017年,可穿戴产品销量将增长366%。有望成为继智能手机之后新一波应用热潮。
由于可穿戴设备的市场形态与PC、手机、电视等前几波电子产品热潮不同,它更加分散化,产品涉及智能设备、快速消费和零售产品、家庭自动化产品、无线充电、医疗保健、健康健身、车载应用等诸多领域。如此广泛的应用中,固然有大量通用化的产品,但也将有更多适合专有平台的小众化产品。
实际上,可穿戴设备具有很长历史,只不过这几年被人们关注,才成为明星产品的。在过去很长时期内,专用集成电路设计公司一直在帮客户进行类似的开发。市场研究公司Recon Analytics LLC的分析师罗杰·恩特纳表示:“我不确定目前商业开发者是否已经为开发这种小众设备排起了长龙。第一批应用可能出自业余爱好者之手,也许纯粹只是一种爱好。之后,商业应用程序开发者才会开始赶追潮流。”
随着技术的飞速发展,各种新的解决方案不断出现,但是无论哪种方式,高性能、低成本都是厂商追求的最终目标,确保这些方案都能很好地满足市场需求才是最关键的。这种市场形态对那些拥有创新技术的我国中小型IC设计公司来说,将是一个非常好的发展机遇。
业界观点
博通无线互连组合芯片事业部中国区总经理周晏逸
可穿戴设备通过移动终端实现与云端无缝通信
市场对可穿戴设备的需求将是功耗低、占用内存空间小、连接能力强、安全性高、免手持、随时在线、环境感知等,这也为博通带来了巨大的发展机遇。为此,博通公司近日推出了WICED平台,扩展嵌入式设备互联网无线连接产品组合。
WICED是一个平台,可以简化将互联网连接应用到大量消费设备的过程,通过将Wi-Fi Direct集成到WICED平台,博通公司可以帮助电子产品制造商快速开发可穿戴设备,这些产品能够通过智能移动设备实现与云端的无缝通信。
消费者对家庭和便携式无线连接的要求越来越高,预计市场上的连接设备在2020年将达到300亿台。在无连接功能的设备上添加Wi-Fi是一个复杂的过程,同时带来成本和功耗的增加。尤其对于能源有限且用电池供电的产品来说,功耗是一个极具挑战的问题。WICED在高效射频和低功耗方面具有优势。
莱迪斯市场经理Subra Chandramouli
传感器时时在线挑战消费类电子产品功耗
与其他电子产品一样,可穿戴设备需要配有电源管理、处理器、存储器,产品符合短小轻薄,同时智能程度越来越高,这就离不开其内部使用的越来越多的传感器。为了让这些设备具备像人类一样的环境感知能力,必须让这些传感器时时在线工作,这种时时在线的状态将不断消耗功耗,对于电池供电的手持设备来说,将是一个严峻的挑战。另外,传感器种类的增多,以及实现的功能越来越多,所需的器件也将越来越多,这对于有限的电路板空间是另一个挑战。莱迪思半导体公司近日推出了一款新的超低密度iCE40 FPGA,可以有效地应对上面这两个挑战。
该超低密度iCE40 FPGA提供灵活的单芯片传感器解决方案,使得新一代环境感知、超低功耗的移动设备成为现实。iCE40 FPGA系列新增加的器件使客户能够在一个更小的空间内集成更多的功能。1.4mm×1.48mm×0.45mm的封装,足够小且经济实惠,几乎可以在任何地方使用,减少电路板面积并且降低系统复杂度。
hortlink AB销售经理Torbjorn Fransson
可穿戴设备时代需求超小型、超低功耗产品
随着技术的演进,智能家居、健康照护、可穿戴等产品的市场需求正变得越来越强烈。比如以健康照护为应用点的可穿戴式设备就被认为是继智能手机之后的又一潜力巨大的市场。可穿戴式设备是指能直接穿在身上或是整合进用户衣服、配饰中的消费电子产品,其整合了多媒体、传感器及无线通信等技术,可支持语音控制、手势控制等多种人机智能交互。这些产品都要求具备小型化、无线传输、低功耗等性能。然而在通用的情况下,Zigbee、蓝牙、Wi-Fi这些标准固然有他们的优点,但是也存在消耗功率大,体积也较大等问题。如何为客户提供小型化、超低功耗的芯片是Shortlink公司的技术优势所在。
Shortlink是来自瑞典的一家专用集成电路(ASIC)设计公司。我们专注于帮助客户开发微型化、低功耗无线电子产品。20世纪90年代就为爱立信开发了首款无线通信耳机,当时蓝牙技术还没有出现。我们擅长的技术在于集成芯片、无线通信、小型化封装、低功耗技术。可为客户提供芯片设计开发、验证测试等整套解决方案,希望通过我们的技术帮助中国客户开发出创新性的产品。