穿戴式個人運動保健應用夯　感測/定位/MCU元件商競布局

穿戴式裝置市場將呈飛躍成長。根據IDC預估，2016年底，全球穿戴式裝置出貨量將達一億一千萬台，比2015年成長38.2%。隨著製造商數量增加及消費者需求快速增長，穿戴式裝置出貨量在2015∼2020年間，每年都將呈現兩位數百分率增長，2020年出貨量將達兩億三千七百一十萬台。其中，健身及個人保健穿戴式設備由於消費者健身與健康意識提升，使此類型產品未來更具發展潛力。為此，穿戴式裝置開發商競相布局，以搶食此一市場商機。

搶攻醫療健身市場　ADI軟硬兼施

看好健身及個人保健穿戴式設備市場加速成長，亞德諾(ADI)採用「軟硬兼施」策略全力布局。除持續研發體積更精巧、耗電更低的晶片與模組外，也開始與資訊科技公司合作，強化後台數據分析技術，以提供消費者即時、有用的重要數據，使其更能關注整體健康狀況及如何保健。

圖1 ADI亞太區醫療行業市場經理王勝表示，ADI除持續增進硬體研發能力，也致力發展軟體運算，提供消費者有效的數據分析服務。

ADI亞太區醫療行業市場經理王勝(圖1)表示，目前健身及個人保健用的穿戴式裝置除持續朝體積小、超低功耗及高精度設計外，提供消費者有效的數據分析服務也將成為未來必然的發展趨勢。因此，ADI除繼續增進硬體研發能力，也致力發展軟體運算技術。

為搶攻健身及個人保健穿戴式設備商機，於硬體元件方面，ADI備有AD8232，該產品為一款用於ECG及其他生物電測量應用的整合訊號調理模組，可在背景雜訊較大的環境下擷取、放大及過濾微弱的生物電訊號，使超低功耗類比數位轉換器(ADC)或嵌入式微控制器能輕鬆採集到感測器的輸出訊號，進而偵測人體心率數據。

此外，ADI也於近期推出光學感測器模組--ADPD174，該模組整合高效能光度計(Photometric)前端、三個LED及光電二極管(Photodiode)，進一步解決光學結構設計和生產加工的難題，提高終端產品的量測精度、一致性，並可降低成本及縮短開發週期。

王勝進一步指出，除提升硬體設計之外，將收集而來的數據進行有效分析，提供即時且準確的身體監測資訊，才可讓消費者得到更佳的用戶體驗。為此，ADI日前宣布與健康資訊科技公司LifeQ共同合作，以便開發出適合穿戴式裝置使用的高精確度生理數據感測器。

此一合作案將結合ADI的晶片技術和LifeQ的生物數學能力，開發出能夠連續精準追蹤心率、睡眠品質、血乳酸、24小時卡路里攝取量及壓力標記(如唾液皮質醇)等生理參數的客製化感測器。監測此類型數據可以在高風險病患發生緊急狀況時爭取到更多搶救時間，也能實現疾病早期診斷。

健身/醫療定位需求興　 GNSS/通訊模組不可少

健身/個人保健穿戴式產品定位需求增，為搶攻此一市場商機，u-blox推出新款u-blox 8 GPS/GLONASS接收器平台，除持續提升其定位精準度之外，為滿足穿戴式產品體積小、省電之設計需求，u-blox也透過升級產品韌體(Firmware)，進一步降低GNSS功耗。

圖2 u-blox商業開發經理廖容嫻指出，u-blox透過改善韌體功能，使多重GNSS進行定位時，可減少更多功率損耗。

u-blox商業開發經理廖容嫻(圖2)表示，為提升定位精準度，目前多採用多重衛星定位方式。然而，過去若採用多重衛星定位，耗電量會顯著增加。因此，為降低功率損耗，u-blox進一步改善韌體功能，使多重衛星定位更加精準，同時也更省電。

廖容嫻進一步指出，更新過後的Firmware 3.0版本，除具備更佳的演算法之外，還增加了節電模式(Power Save Mode, PSM)，使定位精準度更高但耗電量更低。當開啟節電模式時，於採用多重GNSS定位情況下，將會比使用單一GPS定位還要節省10∼20%的功耗。

據悉，新推出的u-blox 8 GPS/GLONASS接收器平台，能與u-blox GNSS平台組合彼此互補，強調低功耗使用模式，而既有的u-blox M8平台則持續支援導航效能要求與最高準確度的應用。同時，與前一代的u-blox 7相比，新平台提供顯著的效能提升，其追蹤靈敏度增加了4dBm，現在為-166dBm；且強化里程計功能、新的地理圍欄特性，以及較佳化的預設功率節省模式，能將運動產品的功率要求降低一半。

此外，通訊模組也是未來個人保健/健身穿戴式產品必備之元件。為此，u-blox也備有LTE及3G/4G相關通訊模組，如TOBY-L201及TOBY-L280。TOBY-L201為具備3G WCDMA向下相容性、並能在AT&T與Verizon網路上運作的4G LTE Cat 4模組，其可達150Mbit/s下載速度；TOBY-L280則為LTE Category 4強固型模組，可支援Band 28頻段FDD-LTE標準，還能向下相容於HSPA+和GSM/GPRS標準。 廖容嫻解釋，健身及個人保健穿戴式產品，往往長時間在室外，較難找到一個Wi-Fi環繞的環境；而為協助穿戴式裝置進行資料傳輸或定位，通訊模組的重要性可說是不亞於衛星定位模組。因此，未來除GNSS等衛星定位模組將成健身及個人保健穿戴式產品之基本要求之外，通訊模組也會是一個未來基本配備的方向。

搶攻醫療/健身穿戴式商機　意法高/中/低MCU產品齊備

圖3 意法半導體大中華暨南亞區資深產品行銷經理楊正廉認為，簡易性穿戴式裝置，因價位不高，同時又有實際用途，未來市場發展仍會持續成長。

意法半導體大中華暨南亞區資深產品行銷經理楊正廉(圖3)認為，上述所提的健身及個人保健穿戴式產品熱潮持續延燒原因在於，相較於功能較複雜的穿戴式產品，如智慧手表，偵測健康、睡眠等簡易性穿戴式裝置，較受消費者青睞，因價位不高，同時又有實際用途；對製造商而言，此類的穿戴式市場也較被重視。 因此，看好未來健身及個人保健穿戴式產品市場發展，意法半導體備有STM32L476、STM32L433，以及STM32L0微控制器(MCU)三大產品線。STM32L476基於運算頻率80MHz的ARM Cortex-M4處理器內核，內建浮點運算單元並可支援DSP指令集，整合1MB的快閃記憶體和128KB的靜態隨機存取記憶體(SRAM)，適用於功能較為複雜之穿戴式裝置，如智慧手表。

STM32L433則是使100 DMIPS的ARM Cortex-M4處理器內核性能實現快閃記憶體需求最高256KB的精巧型微控制器應用，並增加一個LCD控制器，可應用於如SmartBand、支付(Payment)、醫療及定位等。

至於STM32L0是針對較低階、簡單的應用，如偵測跑步、睡眠等。為滿足上述需求，STM32L0須具備較低的功率損耗，其省電模式包括340nA的停止功能(可保留RAM全部數據)及自動喚醒功能；超低功耗模式的低功耗脈衝計數器(16位元定時器)，從停止到喚醒，時間僅需3.5μs。且該產品還有一個內部互聯的矩陣，讓系統在CPU閒置狀態下能夠繼續處理數據。

楊正廉進一步表示，如何降低功耗是目前MCU設計時的最大挑戰。為達成此一目標，該公司於設計時增加了電源管理及省電模式，並在製程上盡量避免漏電狀態。換言之，線路晶片除在執行時會產生功率損耗之外，電子迴路的漏電也是導致功耗產生的一個因素，因此須避免漏電狀態，才可使MCU達到較低功耗。

心率偵測正夯　芯科力降MCU功耗/提升感測器靈敏度

隨著個人保健/健身穿戴式產品熱潮持續增溫，心率監測更是廣受歡迎。無論是希望提高運動成績的運動員，或僅是尋求更健康、更積極生活方式的人士，都能透過精準的HRM獲得準確的熱量消耗計算資料，這使得人們更容易控制日常飲食。

為提升心率監測測量準確率及降低開發成本，芯科實驗室(Silicon Labs)推出能有效降低腕式心率監測(HRM)應用成本和複雜度的光學心率感測器解決方案--Si1144 HRM。該解決方案由低功耗的光學感測器模組和運行該公司先進HRM演算法的節能型EFM32 Gecko微控制器(MCU)所組成，並整合光學感測器、綠光LED、可支援多達兩個外部LED的LED驅動器、類比數位轉換器(ADC)、控制邏輯和I2C數位介面。

圖4 Silicon Labs亞太地區資深市場經理陳雄基指出，心率測量產品重點在於降低耗電量，因此提升感測器靈敏度將是重要關鍵。

Silicon Labs亞太地區資深市場經理陳雄基指出(圖4)，心率測量產品重點在於降低耗電量，若可做到低功耗，便可以長時間進行測量，更滿足消費者應用需求。目前一般心率測量產品，因靈敏度不夠高，多配有兩到三個LED燈，因此消耗的功率也較多。為此，該公司致力提升心率感測器之靈敏度，進而達到只採用一個LED燈，藉此降低LED驅動電流，達到低功耗效果。

另一方面，芯科也致力於降低MCU功率損耗。為此，芯科於MCU中採用神經反射系統(Peripheral Reflex System, PRS)，此一功能可使低功耗外設自主執行，同時保持MCU核心處於休眠狀態，允許可連線裝置更長時間地處於休眠狀態，從而延長電池使用壽命。

安全/娛樂兼顧　高通處理器強攻兒童手表市場

除上述所提之醫療與健身穿戴式產品正熱門，其市場不斷蓬勃發展之外，安全應用之穿戴式產品也極具發展潛力。廖容嫻分析，中國將會是此一應用的帶動主力，因中國的兒童綁架和失蹤案件較多，兒童定位手表需求也相較其他國家來得高。

看好此一安全應用市場發展潛力，高通(Qualcomm)宣布推出新款Qualcomm Snapdragon Wear 1100處理器，強化兒童手表效能，並與包括Aricent、Borqs、Infomark、以及SurfaceInk等夥伴聯手展示基於Snapdragon Wear 2100和Snapdragon Wear 1100的參考平台，加快終端產品研發腳步，除提升兒童手表使用體驗之外，也進一步搶占市場商機。

高通市場總監Jim Merrick表示，兒童手表目前的主要賣點是讓家長得以掌握孩子的行蹤，以確保安全。因此，目前GPS仍會是兒童手表的關鍵元件。然而，為了讓兒童認為配戴智慧手表對他們是件有趣的事，不只是父母監控他們行蹤的工具，高通推出Snapdragon Wear 1100，使兒童手表能有更多新功能，例如玩遊戲、上網等，進一步提升兒童配戴意願。

Snapdragon Wear 1100專為新一代特定用途穿戴裝置，如兒童與老人手表、健身紀錄裝置、智慧耳機，以及各種穿戴配件等量身設計。這類市場的消費者要求更小的尺寸、更長的電池續航力、更智慧的感測、安全定位，以及隨時連網的體驗。因此，這款處理器支援省電模式(PSM)、採用微型封裝技術，並支援全球各地LTE/3G頻段的新一代Cat 1數據機。

另外，Snapdragon Wear 1100還搭載一顆內建式應用處理器，除了支援各種Linux程式應用外，還能擴充支援包括語音、Wi-Fi，以及藍牙等功能，可滿足無縫連網的需求。同時，為滿足父母對兒童行蹤安全確認之需求，該產品還包含Qualcomm iZat整合式定位引擎，針對包括multi-GNSS多衛星定位、來電者定位，以及運用虛擬柵欄(Geo-fencing)技術進行安全監控的應用，為這些功能提升精準度與改善功耗。整合在晶片組內的硬體加密引擎、硬體隨機碼產生器及TrustZone，還能為消費者建構出高度安全的環境。

隨身照護穿戴式產品熱度續增溫

隨著運動人口和消費者健康意識提升，運動健身及個人保健之穿戴式裝置需求持續增長。為搶食日益龐大的市場商機，科技業者無不積極發展創新科技與應用，如加強軟體技術，將資訊融合處理後即時回饋給使用者，或送至雲端分析與儲存，以達成更貼近使用者身心與生活習慣之應用；或是提升硬體技術，滿足要求更加嚴苛的體積、重量、功能性，以及耗電量等要求，期能盡收運動健身及個人保健之穿戴式電子商機。