現(xiàn)實(shí)中的可穿戴設(shè)備沒有電影中那般神奇，大家都認(rèn)為，當(dāng)前可穿戴設(shè)備的價(jià)值并未被充分挖掘和發(fā)揮。“功能單一”和“實(shí)用性差”都是制約其發(fā)展的主要因素，解決這些問題的關(guān)鍵在于傳感器。日前，國際電子商情分析師采訪了國內(nèi)外多家傳感器廠商，圍繞可穿戴設(shè)備傳感器做了多方面的探討。uZhesmc

全球可穿戴設(shè)備傳感器現(xiàn)狀

可穿戴設(shè)備中融合了多種類型的傳感器，包括運(yùn)動(dòng)傳感器、生物傳感器、環(huán)境傳感器、皮電傳感器、心率傳感器、氣壓計(jì)等。這些傳感器正如人類的五官，同時(shí)又超越人類的五官，它可以精準(zhǔn)地“感受”外界環(huán)境的變化并作出反應(yīng)。uZhesmc

在過去的五年里，智能手表、助聽器、耳機(jī)和AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）、VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）、MR（混合現(xiàn)實(shí)）等關(guān)鍵產(chǎn)品類型推動(dòng)了可穿戴設(shè)備的增長，促使傳感器的銷量有了更大的增長。據(jù)麥姆斯咨詢預(yù)測，到2022年，全球可穿戴設(shè)備傳感器的市場規(guī)模將增長至16.54億美元，2016-2022年期間的復(fù)合年增長率達(dá)30.14%。uZhesmc

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值得注意的是，隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展、5G的進(jìn)一步商用，可穿戴設(shè)備將迅速普及，功能日趨完善。艾邁斯半導(dǎo)體（ams）臺灣區(qū)總經(jīng)理李定翰表示，由于人口老齡化進(jìn)程加快和對個(gè)人健康管理更加重視，在電子設(shè)備中需要整合越來越多的傳感器，這種需求帶動(dòng)了新一波的產(chǎn)品開發(fā)和升級的熱潮。uZhesmc

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艾邁斯半導(dǎo)體臺灣區(qū)總經(jīng)理李定翰uZhesmc

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又因地域差異，中外可穿戴設(shè)備市場也有不同的表現(xiàn)。“國外市場以知名品牌的可穿戴產(chǎn)品為主，國內(nèi)則呈現(xiàn)品牌和應(yīng)用多樣化趨勢。國內(nèi)可穿戴市場正在往細(xì)分領(lǐng)域發(fā)展，如幼兒安全穿戴、居家看護(hù)等應(yīng)用。”他舉例說。uZhesmc

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樓氏電子消費(fèi)電子事業(yè)部中國區(qū)技術(shù)市場經(jīng)理?xiàng)畲蠓€(wěn)uZhesmc

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樓氏電子消費(fèi)電子事業(yè)部中國區(qū)技術(shù)市場經(jīng)理?xiàng)畲蠓€(wěn)認(rèn)為，伴隨可穿戴設(shè)備更加智能化，越來越多的設(shè)備需要支持語音識別、語音通話、回聲消除和降噪以及音源識別等功能。國外的高端品牌商，如亞馬遜、谷歌等，正推出語音功能的戒指、手表和耳機(jī)，這些設(shè)備支持語音喚醒、語音通話和主動(dòng)降噪，它們的上市將會帶動(dòng)新的流行趨勢。uZhesmc

他還介紹：“國內(nèi)廠商也在推出手環(huán)、手表和耳機(jī)等設(shè)備，除了基礎(chǔ)功能之外，這些設(shè)備還支持NFC（近場通信）現(xiàn)金支付、公交卡和身份識別等功能。另外，國內(nèi)廠商還更注重成本控制和產(chǎn)品生產(chǎn)周期。”uZhesmc

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豪威科技LCOS運(yùn)營總監(jiān)張江元uZhesmc

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微顯示器是連接AR/VR可穿戴設(shè)備與用戶的人機(jī)交互界面，與其他類型的顯示器相比，可穿戴設(shè)備所需要的微顯示器的尺寸更小，對功耗的要求更嚴(yán)格。豪威科技LCOS運(yùn)營總監(jiān)張江元介紹說，特別是用于AR眼鏡的微顯示器，它還處于產(chǎn)品應(yīng)用的初期。現(xiàn)階段國內(nèi)外對AR設(shè)備的定位并不一樣：國外AR設(shè)備公司希望該產(chǎn)品往手機(jī)替代品的方向發(fā)展，旨在打造一款既集合手機(jī)現(xiàn)有功能，又能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)式大屏和3D立體顯示的產(chǎn)品。而國內(nèi)除了部分商用市場之外，AR設(shè)備在消費(fèi)品市場的第一階段主要以手機(jī)配件的形式出現(xiàn)，并逐漸往一體機(jī)的方向發(fā)展。uZhesmc

可穿戴設(shè)備傳感器面臨的挑戰(zhàn)

據(jù)IDC預(yù)測，2019年全球可穿戴設(shè)備出貨量有望突破2.229億臺，到2023年這個(gè)數(shù)值將有望增加到3.023億臺。uZhesmc

消費(fèi)者對可穿戴設(shè)備的期待越高，就越需要引入更多傳感器和更好的組件，這給相關(guān)的傳感器供應(yīng)鏈企業(yè)帶來了挑戰(zhàn)。uZhesmc

·技術(shù)方面的挑戰(zhàn)

當(dāng)可穿戴設(shè)備與云服務(wù)連接更緊密時(shí)，語音喚醒或控制、語音搜索云內(nèi)容、語音獲取服務(wù)等功能將日益普及。硅麥克風(fēng)可實(shí)現(xiàn)高效的噪聲抑制和回聲消除，能提升可穿戴設(shè)備的語音通話質(zhì)量和音頻播放品質(zhì)。uZhesmc

楊大穩(wěn)解釋，對可穿戴產(chǎn)品的時(shí)尚、智能、個(gè)性化功能的追求，使傳感器朝著小型化、低功耗、高信噪比、寬頻響曲線方向發(fā)展，具有“集成度高、尺寸小、性能好”特點(diǎn)的硅麥克風(fēng)將更具優(yōu)勢。為了迎接5G和IoT（物聯(lián)網(wǎng)）時(shí)代的挑戰(zhàn)，樓氏電子正在專注更小型化和更低功耗的硅麥克風(fēng)設(shè)計(jì)。uZhesmc

張江元稱，在可穿戴設(shè)備中，AR/VR是5G的重要應(yīng)用場景之一，也是消費(fèi)者最容易直觀體驗(yàn)的應(yīng)用場景。目前，AR/VR還局限于部分游戲、特殊工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用，如：安防、教育、電力、制造和巡檢等。應(yīng)而如何根據(jù)不同市場需求，保證技術(shù)方向正確和性能領(lǐng)先是企業(yè)最大的挑戰(zhàn)。[!--empirenews.page--]uZhesmc

·配套服務(wù)方面的挑戰(zhàn)

除了技術(shù)之外，配套服務(wù)也是一個(gè)難點(diǎn)。李定翰強(qiáng)調(diào)，很多可穿戴產(chǎn)品已經(jīng)有了清晰的市場定位和目標(biāo)應(yīng)用，更多新技術(shù)的導(dǎo)入增加了產(chǎn)品設(shè)計(jì)和平臺選用的復(fù)雜度，系統(tǒng)整合和后臺服務(wù)也會影響用戶對產(chǎn)品的選擇。uZhesmc

穿戴式設(shè)備有低功耗和抗環(huán)境噪聲能力的要求，不過由于電池空間有限，使用場景有防水、抗臟污等需求，對傳感器的可靠性提出了新的指標(biāo)。而生物體征識別是最難達(dá)到完美的檢測。其中，最普遍的應(yīng)用是對自動(dòng)調(diào)光和姿態(tài)的識別，例如：ALS（環(huán)境光傳感器）和Gyro sensor（陀螺儀傳感器）等。“對生命體征的測量有著巨大的市場潛力，未來Bio sensor（生物傳感器）一定有非常龐大的發(fā)展空間。怎么做到精準(zhǔn)并完善軟件系統(tǒng)，一直是廠商努力的課題。”李定翰說。uZhesmc

針對可穿戴設(shè)備，ams可提供ALS、Color sensor（顏色傳感器）、Bio sensor傳感器，這些器件應(yīng)用在智能手表、智能手環(huán)、AR/VR眼鏡等產(chǎn)品上。李定翰介紹，ams提供的模塊可幫助客戶省去算法的補(bǔ)償補(bǔ)丁，節(jié)省再應(yīng)用的開發(fā)時(shí)間。uZhesmc

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ADI亞太區(qū)醫(yī)療業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用經(jīng)理俞毅剛uZhesmc

在醫(yī)療可穿戴設(shè)備領(lǐng)域，傳感器企業(yè)不僅要有產(chǎn)品優(yōu)勢，還要有專業(yè)技術(shù)支持的能力。ADI亞太區(qū)醫(yī)療業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用經(jīng)理俞毅剛以體征信號監(jiān)測器為例，這種設(shè)備主要包括專業(yè)監(jiān)護(hù)類產(chǎn)品和可穿戴產(chǎn)品。當(dāng)前，兩類產(chǎn)品有進(jìn)一步融合的趨勢，這不但要求傳感器具有高性能、低功耗、高集成度、小體積優(yōu)勢，而且還要求傳感器企業(yè)可提供完整的系統(tǒng)級解決方案和及時(shí)專業(yè)的技術(shù)服務(wù)。uZhesmc

據(jù)了解，針對可穿戴設(shè)備，ADI在光電技術(shù)、生理阻抗測量、生理電勢采集、溫度、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測以及環(huán)境相關(guān)（氣體/CO2、紫外線監(jiān)測等）等領(lǐng)域都有成熟的產(chǎn)品和持續(xù)地投資。uZhesmc

這些企業(yè)都做了哪些工作？

在前文我們提到，“功能單一”和“實(shí)用性差”都是可穿戴設(shè)備現(xiàn)在的缺點(diǎn)。解決這些問題還需要從傳感器上來入手。為攻克這些難題傳感器產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)都做了哪些工作？由于應(yīng)用在可穿戴設(shè)備中的傳感器五花八門，受訪者給出了不同的答案。uZhesmc

張江元透露，在可穿戴設(shè)備微顯示器領(lǐng)域中，主要的技術(shù)瓶頸包括芯片尺寸、功耗、亮度以及對比度等。為了能提供更專業(yè)的產(chǎn)品和解決方案，用于消費(fèi)品級產(chǎn)品大量供貨，豪威科技一直致力于LCOS技術(shù)的量產(chǎn)化：“2017年，在上海松江建成了全球首條12英寸LCOS晶圓級液晶盒自動(dòng)化封裝生產(chǎn)線，解決了應(yīng)用于AR設(shè)備微顯示器的LCOS產(chǎn)品的產(chǎn)能和量產(chǎn)穩(wěn)定性問題；2018年，設(shè)計(jì)、生產(chǎn)出全球首款將驅(qū)動(dòng)芯片與LCOS顯示芯片集成為單一芯片的1080P顯示芯片，實(shí)現(xiàn)了高集成與低功耗的結(jié)合；主動(dòng)式影像對比補(bǔ)償工藝技術(shù)大幅提升了LCOS面板的影像對比度性能，通過新的封裝設(shè)計(jì)縮減了產(chǎn)品尺寸；此外，豪威松江園區(qū)的可控全產(chǎn)業(yè)鏈LCOS面板模組工藝技術(shù)保證了國內(nèi)720P和1080P LCOS面板模組穩(wěn)定量產(chǎn)。”uZhesmc

【 編者按：LCOS（硅基液晶或單晶硅反射式液晶）顯示是LCD（液晶顯示器）與CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）集成電路有機(jī)結(jié)合的反射型新型顯示技術(shù)，LCOS作為新型顯示器件具備大屏幕、高亮度、高分辨率、省電等諸多優(yōu)勢，其應(yīng)用產(chǎn)品被廣大消費(fèi)者和業(yè)內(nèi)人士看好】uZhesmc

李定翰向《國際電子商情》表示，如何在一個(gè)模塊里整合不同的傳感器一直是ams努力的方向。ams通過內(nèi)部研發(fā)或?qū)ふ彝獠亢献骰锇閬斫鉀Q該問題，現(xiàn)在相關(guān)技術(shù)已成功導(dǎo)入到量產(chǎn)模型中。ams還在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初期就考慮了量產(chǎn)會遇到的難題，且為此提供了完整的解決方案。“保證客戶能夠從設(shè)計(jì)生產(chǎn)制造的流程里清楚的了解到最終應(yīng)用所要體現(xiàn)的效果，從而協(xié)助產(chǎn)品達(dá)到差異化，解決‘最后一里’的難題。”他稱。uZhesmc

樓氏電子可提供全系列的硅麥克風(fēng)產(chǎn)品，楊大穩(wěn)坦言，樓氏電子在硅麥克風(fēng)領(lǐng)域不斷開拓新技術(shù)和新產(chǎn)品，從MEMS傳感單元、ASIC集成IC到封裝測試等方面，進(jìn)行創(chuàng)新研發(fā)和應(yīng)用。力求提供集成度更高、封裝尺寸更小、功耗更低和性能更優(yōu)的產(chǎn)品，同時(shí)在進(jìn)一步研究提升產(chǎn)品的魯棒性。uZhesmc

俞毅剛介紹說，可穿戴設(shè)備佩戴在身體上的什么位置，在很大程度上決定了哪些參數(shù)可以被測量，也決定了傳感器的主要應(yīng)用類別。最明顯的位置是手腕，其次是頭部，再次是胸部。根據(jù)不同的佩戴位置，不僅要選擇哪些參數(shù)可以測量，還要選擇使用何種技術(shù)。生物電位測量技術(shù)適用于心率測量，其信號很強(qiáng)，利用多個(gè)電極從身體中輕松獲取數(shù)據(jù)。光技術(shù)更適用于單點(diǎn)測量，將光線射入組織中捕捉、測量動(dòng)脈中血流對光線的反射信號，從接收到的光信號中獲知逐搏心跳信息。不過，該技術(shù)也存在多項(xiàng)挑戰(zhàn)，比如運(yùn)動(dòng)和環(huán)境光線都會使設(shè)計(jì)變得困難。[!--empirenews.page--]uZhesmc

為此，ADI推出的第二代可穿戴設(shè)備參考平臺集成了以上技術(shù)。該參考平臺設(shè)計(jì)用于戴在手腕上，但也可以去除軟帶將設(shè)備貼在胸上。據(jù)悉，該方案包含支持生物電位測量、光學(xué)心率測量、生物阻抗測量、運(yùn)動(dòng)跟蹤、溫度測量的技術(shù)，它們?nèi)技稍谝粋€(gè)微型電池供電設(shè)備中。uZhesmc

可穿戴設(shè)備傳感器未來趨勢

業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，可穿戴設(shè)備在醫(yī)療和個(gè)人健康領(lǐng)域?qū)⒂懈鼜V闊的市場。近年來，智能手表和智能手環(huán)的出貨量激增，“心率檢測”和“計(jì)步功能”是這兩類產(chǎn)品的特色功能，從它們的市場表現(xiàn)可以看出用戶對健康問題越來越關(guān)注。uZhesmc

俞毅剛堅(jiān)信，具備醫(yī)療性能甚至診斷級性能的傳感器，將會是可穿戴設(shè)備未來的方向。ADI的產(chǎn)品和方案都是具有戰(zhàn)略規(guī)劃的系列產(chǎn)品，目的是引領(lǐng)市場趨勢，解決用戶系統(tǒng)級應(yīng)用難題。他強(qiáng)調(diào)，“一般情況下，ADI新品的性能會比前一代產(chǎn)品提升三分之一以上。對于開創(chuàng)性的產(chǎn)品，通?？山o整機(jī)廠商的帶來更顯著的性能提升。當(dāng)然，這并不會增加用戶的系統(tǒng)方面的成本。”uZhesmc

李定翰透露，可穿戴設(shè)備傳感器的發(fā)展趨勢與對健康的關(guān)注、身體情況的多元化監(jiān)測是一致的。如何提供符合醫(yī)療規(guī)范的傳感器，將是未來產(chǎn)品發(fā)展的方向。ams在多年前就已經(jīng)針對該領(lǐng)域投入了很多資源，在未來幾年內(nèi)，將會陸續(xù)發(fā)布相關(guān)的產(chǎn)品。uZhesmc

目前，市面上多種顯示技術(shù)并存，包括DLP（數(shù)字光處理）、Si-OLED（硅基板OLED屏）、LCOS以及MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）、Micro LED（微型發(fā)光二極管）等。Micro LED是新一代顯示技術(shù)，其功耗更低、亮度更高、發(fā)光效率更好，是可穿戴設(shè)備用微顯示器的發(fā)展方向。但因技術(shù)難度大，至今未推出成熟的產(chǎn)品。隨著衍射式波導(dǎo)技術(shù)發(fā)展成熟，業(yè)界普遍認(rèn)為LCOS搭配衍射式波導(dǎo)，將是未來3-5年內(nèi)AR眼鏡的主流技術(shù)。張江元介紹，豪威科技能為可穿戴設(shè)備提供空間繪制、眼球追蹤攝像頭模組以及微投影顯示LCOS芯片的整體解決方案。其720P、1080P LCOS，采用全數(shù)字式芯片技術(shù)，在畫面均一性、光學(xué)性能、殘像性能、量產(chǎn)良率方面有更好的性能，且具備百萬級產(chǎn)品量產(chǎn)能力。uZhesmc

用戶對于可穿戴產(chǎn)品，希望有更優(yōu)化的系統(tǒng)和更智能的功能。這對傳感器提出了微型化和智能化的要求，需要在小型元器件內(nèi)通過算法，對外界的信號和數(shù)據(jù)進(jìn)行主動(dòng)檢測、分析、處理。楊大穩(wěn)介紹，作為實(shí)現(xiàn)語音交互功能的關(guān)鍵器件，硅麥克風(fēng)將會被各種可穿戴設(shè)備廣泛采用，來提升其智能化、便利性和音頻性能。樓氏電子提供了一系列的智能麥克風(fēng)、數(shù)字硅麥和模擬硅麥以及其它各類產(chǎn)品，以此來滿足可穿戴設(shè)備市場的需求，同時(shí)根據(jù)市場供需的變化開發(fā)創(chuàng)新性產(chǎn)品。uZhesmc

本文為《國際電子商情》2019年12月刊雜志文章，版權(quán)所有，禁止轉(zhuǎn)載。免費(fèi)雜志訂閱申請點(diǎn)擊 這里uZhesmc

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