穿戴式裝置「錢」途光明，引發半導體業者積極布局，近期國際消費性電子展上，更是火力全開，力推各種元件/技術，欲加速在穿戴式市場攻城掠地。
穿戴式裝置發展持續升溫，相關產品開發商無不加速拓展市場版圖，帶動各種技術與零組件加速演進，除功能整合度及測量精準度提升之外，元件尺寸與耗電量亦不斷縮減，以滿足消費者需求，搶占市場商機。
健康管理正夯 Maxim/芯科搶推心率偵測
健康管理為目前穿戴式裝置熱門應用領域，為拓展此一市場版圖，Maxim推出脈搏血氧及心率監測整合感測器模組--MAX30102(圖1)，幫助設計人員加速可穿戴健康產品的上市時間。
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| 圖1 MAX30102可有效節省空間及穿戴設備的設計流程。 |
據悉，MAX30102整合紅光和紅外光LED，透過調節LED脈衝，實現血氧飽和度(SpO2)及心率測量；且此一脈搏血氧及心率監測整合感測器模組的功耗極低，並具備完善的系統方案可有效節省空間、簡化行動及可穿戴設備的設計流程。
不讓Maxim專美於前，芯科實驗室(Silicon Labs)也於近期發表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(圖2)。
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| 圖2 Si1144具較低功耗和較小的封裝尺寸，擁有媲美胸帶式設計型產品的測量精度。 |
此一解決方案由低功耗的光學感測器模組和運行芯科先進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，同時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。
Silicon Labs IoT產品行銷副總裁Daniel Cooley表示，此一解決方案克服了目前腕式心率測量所面臨的困難，提供了精準、易於實現且成本價格低於同級競爭產品的解決方案。此外，Si1144模組具備較低功耗和較小的封裝尺寸，適用於功耗敏感、空間受限的穿戴式設計。
傳統心率測量的應用始終受限，其需要使用胸帶並連接到外部裝置，例如專用健身手錶或智慧型手機。
腕式HRM技術改變了生物識別檢測方式，其透過更方便而舒服的方式來測量心率，且能獲得媲美胸帶式設計型產品的測量精度。
根據芯科預測，2018年市場上每年將售出一億台具備HRM功能的裝置，其中大部分為腕式穿戴式裝置；而Si1144 HRM解決方案可滿足此龐大且快速成長的市場需求。
延長電池壽命 Maxim電源管理晶片上陣
除推出脈搏血氧及心率監測整合感測器模組搶攻穿戴式裝置市場之外，Maxim也推出電源管理晶片(PMIC)--MAX14720，幫助可穿戴醫療/保健和物聯網(IoT)應用設計人員提升電源效率，優化功耗指標，進而延長電池使用壽命。
Gartner研究總監Angela McIntyre和資深分析師Michele Reitz透露，可穿戴設備的系統設計將保持一貫簡單明瞭的風格，採用基於微控制器單元(MCU)的處理電路、藍牙和Wi-Fi通信、加速度計和陀螺儀感測器晶片、顯示驅動器、光電元件、USB充電介面、小型NOR記憶體，以及在眾多可穿戴設計中具關鍵作用的電源調節晶片。
因此，延長電池使用壽命、實現低功耗設計將是可穿戴和IoT產品工程師所面臨的共同挑戰。新推出的MAX14720 PMIC主要用於對尺寸和能效要求嚴格的非充電電池供電應用，如鈕扣電池、鹼性電池等。此外，電池保鮮功能可以在主電源首次上電之前，斷開電路與電池的連接，有效延長存放時間。通過整合五大分立功能電路(電源開關、線性穩壓器、降壓調節器、升降壓調節器和監測器)，MAX14720大大縮減了材料清單(BOM)，可實現超小尺寸設計。
滿足低功耗應用 u-blox新定位平台問世
不同於Maxim與芯科，u-blox強攻GPS導航應用，並於近期宣布推出最新的u-blox 8 GPS/GLONASS接收器平台(圖3)，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應用。
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| 圖3 u-blox 8 GPS/GLONASS強調低功耗使用模式，滿足穿戴式與運動追蹤裝置。 |
u-blox 8定位產品行銷經理Uffe Pless指出，現在許多可攜式應用都只依賴一顆鈕扣電池供電，因此低功耗特性是至關重要的。u blox 8是專為穿戴式與追蹤應用所開發，在滿足低功耗特性的同時，仍保留其原有的優異效能。
與前一代的u-blox 7相比，u-blox 8提供了顯著的效能提升，其追蹤靈敏度增加了4dBm，現在為-166dBm。此外，強化的里程計功能、新的地理圍欄特性，以及最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。免費的AssistNow服務能以線上、離線或自主服務方式取得，亦有助於提升效能以增強GNSS擷取效率。
搶攻消費性市場 萊迪思推新開發平台
另一方面，萊迪思半導體(Lattice Semiconductor)也積極布局消費性穿戴式裝置市場，發表適用於消費性穿戴式裝置設計的低功耗開發平台(圖4)，以iCE40 Ultra FPGA為基礎，搭配各式感測器和周邊元件，適用於廣泛領域的穿戴式裝置設計。
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| 圖4 iCE40 Ultra穿戴式裝置開發平台，提供低功耗和多功能支援。 |
萊迪思半導體產品行銷經理Ying Chen表示，在不斷成長的物聯網市場中，穿戴式裝置是相當熱門的應用。該公司的iCE40 Ultra穿戴式裝置開發平台提供的低功耗和多功能支援，為客戶在各種穿戴式應用設計的理想選擇。
iCE40 Ultra FPGA的封裝尺寸較其他微控制器小60%，並為永遠開啟(Always-On)應用提供低功耗待機模式，適合每次充電即須運行數日的消費性穿戴式裝置。此一平台所支援的硬體功能和感測器包括1.54英寸顯示器、MEMS麥克風、高亮度LED、紅外線LED(IR LED)、BLE模組，以及32M快閃記憶體。同時支援測量心率、血氧飽和度(SpO2)、皮膚溫度和壓力的感測器及加速計和陀螺儀。
該平台尺寸如腕錶大小(1.5英寸寬x1.57英寸長x0.87英寸高)，並配有腕帶和內建電池，且附有詳細的使用者指南和多個RGB到MIPI DSI的並行橋接、健康監控器、計步器、紅外線發射器及手電筒功能等應用展示。
意法開發生態系統簡化行動支付功能設計
至於意法半導體(ST)，則是拓展行動支付市場版圖，宣布推出新的開發生態系統，其具備更高安全性的行動支付功能，使智慧型手機所扮演的數位生活中心角色將可能受到智慧手錶等穿戴式消費性電子的威脅。
意法半導體安全微控制器產品部行銷總監Laurent Degauque說明，採用硬體安全解決方案的行動支付更具吸引力，不僅能夠獲得更廣泛的終端用戶的青睞，也將促進穿戴式裝置及行動支付市場更加快速地成長。該公司的開發生態系統為設計人員整合軟硬體提供所需的全部組件，協助客戶將新產品快速地推向市場，利用經市場驗證的安全單元晶片，確保客戶產品的安全性符合市場最高水準。
新推出的開發生態系統有助於產品設計工程師，在穿戴式裝置內整合對支付、購票、數位門禁及會員卡(Loyalty-card)等支援功能，利用主微控制器及硬體安全單元提供強大的保護功能，以阻擋惡意程式攻擊。
新生態系統為設計工程師提供了在STM32微控制器上開發行動支付應用所需的全部組件和工具，不僅可以從意法半導體的安全單元產品組合中選擇合適的產品，也可增加奧地利微電子(ams)的NFC天線訊號增強技術。意法與ams於2015年初攜手推出的行動支付參考設計成功地整合了超小天線。
穿戴式裝置市場戰火持續延燒
根據Gartner報告指出，2020年的保健/健康可穿戴電子設備出貨量預計達到一億九千萬台，這將產生144億美元的銷售額。為搶占此一龐大商機，相關業者無不使盡全力投入其中，致力研發新技術/產品，期望掌握市場先機，創造豐厚利潤。綜上所述，隨著穿戴式裝置應用更加多元，市場商機日益龐大，未來各業者間的產品/技術競爭也會更趨白熱化。