解讀智能可穿戴的技術困境與重生之門　

RSL10無線電系統單芯片

　　安森美半導體的RSL10無線電系統單芯片系列為移動醫療和物聯網(IoT)提供藍牙低功耗技術。采用先進的封裝技術開發微型助聽器，RSL10結合許多所需的功能塊到一個完整的、微型的、低功耗方案，用于可穿戴醫療應用。在傳感方面，安森美半導體的智能無源傳感器能夠測量參數如溫度和濕度，同時也有能量收集能力，在電源需求方面能自給自足。另外，安森美半導體的物聯網開發套件(IDK)提供一個易于使用的、可配置的、快速原型開發平臺，配以一個集成的開發環境，有助于開發人員迅速把移動醫療理念由概念落實。

　　Nordic低功耗藍牙助力可穿戴設備實時交互

　　新興移動虛擬現實(VR) 炙手可熱，用于這類應用的運動控制器也受到市場注目。例如Ximmerse 廣東虛擬現實科技公司推出的兩款解決方案：三自由度(3DoF)運動控制器Ximflip和具有位置跟蹤功能的六自由度(6DoF)的移動VR套件Ximneon。Ximflip采用Nordic的nRF51822低功耗藍牙系統級SoC，Ximneon則由Nordic的nRF52832 SoC使能。

　　Ximflip兼容大多數移動VR頭戴裝置，它與用戶的智能手機配對后，用戶便可在基于智能手機應用程序的VR游戲中進行各種操作，例如指向、選擇、抓取、劃槳和投擲。

　　此外，智能手表和手環也是很普及的多功能產品。例如Trasense International推出的“H03 Pro-N”智能運動手表同時兼具智能手表和運動手表兩者的功能。該款手表能夠測定距離、步數和燃燒的卡路里，以及提供來電提醒、來電拒接、智能報警和遙控智能手機攝像頭;而上海智向科技公司的BeacoolCarFit 手環不僅可報告健康指標，而且集成了電子支付及多項汽車功能的遠程控制。兩款產品均選用了nRF52832 SoC以實現低功耗藍牙無線連接功能。

　　Nordic用于這類產品的解決方案包括nRF52832低功耗藍牙SoC，這是Nordic的第六代超低功耗無線連接解決方案。SoC配有Nordic的S132 協議棧，它是支持藍牙4.2的射頻軟件協議棧，用于構建高級低能耗藍牙應用程序。S132協議棧可以同時運行中央、外圍、廣播和觀察者這幾個低功耗藍牙角色，最多可同時支持八個連接。

一款用于兒童的入耳式溫度計

　　德國Cosinuss°公司的degree產品是一款市場將會增長的可穿戴產品。degree是一款用于兒童的入耳式溫度計，在發燒期間可連續測量兒童的體溫。體溫數據記錄在設備上，并且在溫度過高或者溫度上升過快時向父母的智能手機發送通知。對于焦慮的父母，這項功能提供了高安全性，能夠在病癥初起時快速應對，并且，父母能夠在病癥形成期間做出反應，預防病癥加重。在治療之后，也可以監測和調整效果。

目前，這樣的技術還沒有提供給大眾市場，但在有了最新的低功耗藍牙技術以后，將很快面向普通消費者。degree將使用Nordic Semiconductor最新的Nordic nRF52840 SoC器件。該系列芯片能夠使用藍牙5，允許高數據吞吐量和多個廣告擴展。由于僅有經過選擇的低功耗數據可以從溫度計向智能手機傳送，從而能夠很大限度地減少耗能，從而增加電池使用時間。

蜂窩連接技術助穿戴設備成長

　　至今為止，智能手表功能有限，并且電池壽命短，主要原因是它們使用了設計用于智能手機而不是智能手表的處理器。隨著這些智能手表背后的技術得到改進，使用智能手表的總體體驗將會更好。一項重大進步是智能手表不必再依附智能手機，而蜂窩連接技術將是其中主要的推動力。全新LTE標準，例如Cat-M1將會在智能手表等智能設備中實現極低功耗LTE連接，可讓這些設備的電池壽命從數小時延長到數周。而且，語音控制位于智能手表上，而不用依賴云，這將極大地改善用戶體驗。因此，我們預計智能手表的使用在未來數年將顯著增加。

　　在健康監測和診斷領域中，聯網的可穿戴設備能夠連續地監測健康狀況、身體表現和腦電波，與帶心率監測功能的健身腕帶和智能手表不同，這是另一種形態的產品，將會更加流行。在健康監測領域的新技術還包括智能服裝，上面的傳感器能夠監測出汗的鈉含量、身體脫水情況和其它關鍵生物特征指標。

　　CEVA可為智能可穿戴設備提供完整的調制解調器解決方案，為可穿戴設備帶來蜂窩連接，支持LTE CAT-M1和CAT-NB1等全新標準;提供藍牙5和Wi-Fi技術來相互連接可穿戴產品和傳感器，并且連接至智能手機;提供極低功耗語音生物識別、語音激活和語音控制DSP產品，能夠在任何可穿戴設備中實現先進的語音用戶界面。

可穿戴相機及病人健康監測將成焦點

　　有強烈的跡象表明，可穿戴相機和可穿戴病人健康監測裝置將會繼續顯著增長。健康和體質監測功能往往都會集成到智能手表當中，在總體上也將有助于推動下一代智能手表市場的增長。

　　對于運動相機來說，相機模塊本身將決定這臺相機是頂級產品還是僅僅一件主流產品。主流的運動相機一般仍會配備定焦廣角鏡頭，焦距通常在17毫米到20毫米的區間內(相當于35毫米單反相機)。根據傳感器的具體尺寸，視野約在140度左右，而某些型號更可達到170度。

　　傳感器技術和微型化電子組件的飛速發展，使得一系列新型的健康監測裝置成為了可能，不僅可以幫助挽救生命，而且可潛在地降低成本，這是因為醫院之外的準確遠程診斷也可以成為現實，而醫院內部連續的24小時監測也會變得愈發方便，所需的時間與開支也更少。有關設備包括血壓監護儀、動態血糖監測儀、脈搏血氧計，以及心電(ECG)監護儀。這些設備的外形尺寸可以各不相同，從腕帶和胸帶的形式，以至各種接插線與可吞入體內的設備等。而微型化是診斷用可穿戴設備的新興的趨勢之一。

　　這兩類產品都需要堅固而又節省空間的互連解決方案，“靈活”的性能可以成為一項主要優勢。Molex提供的Temp-Flex?多芯線纜解決方案可以很好地滿足這一需求。該線纜采用了Temp-Flex以及Molex的核心能力，在一個高柔性線纜解決方案中將各種細線、同軸、雙股線纜、三同軸線纜、絞線對、線纜管和強力構件結合到一起，設計可滿足惡劣環境和臨界條件下對數據、信號和功率的需求。醫療應用則包括診斷、影像和外科設備。

AR/VR

　　可穿戴設備需要更低功耗和更小尺寸

　　隨著生活質量日漸提高，人們越發重視健康, 智能可穿戴設備可以無縫連接健康監控指標和醫療檢測技術, 有著廣闊的美好前景，目前比較火爆的4G智能運動手表，不僅具有運動監測提醒優化等各種功能，可以通過4G網絡實時傳送到云端，語音通話功能也不容忽視。智能醫療手環可以每天24小時對身體狀況監測，血糖、心率、血壓這些健康指數非常容易得到這些大數據分析。

　　小的體積優異的ESD性能對穿戴設備尤顯重要，穿戴設備和人體時刻不停地在接觸，靜電放電問題總會發生，所以靜電保護不可缺少，通常的要求都會高于20KV以上，而我們的器件在0201的尺寸里面可以滿足30KV的靜電測試要求，甚至更小的01005的封裝產品也可以提供給客戶使用。

　　可穿戴設備需要更低功耗、更小尺寸的產品，我們ESD的保護產品也就是順應了這些產品的需求，例如我們的01005尺寸的SP3042系列產品靜電等級達到了30KV的接觸放電水平，對于快速脈沖的吸收能力達到了40A (IEC6100-4-4 EFT 5/50ns)，漏電流卻小于0.1μA。這些低功耗、高性能的產品確保了可穿戴設備的安全性和可靠性。

機器學習使AR需要更高效的存儲技術

　　早期問世的一些 AR 頭顯(如 Google Glass)的目標是投射數字信息，幫助用戶制定更好的決策，而之后問世的一些更高級的 AR 頭顯(如 Microsoft HoloLens)則擁有更強大的處理能力、更好的光學和電源管理，使用戶能夠與這些數字對象交互。這些高級頭顯的所有功能無一例外，都讓用戶能夠以 3D 形式觀看虛擬對象并與之交互，就像這些對象位于真實環境中一樣。

　　AR 的進步與機器學習的進步同時發生，機器學習與 AR 頭顯的功能可以完美合作。隨著機器學習的不斷發展，AR 頭顯有可能會成為智能端點設備，用于訓練這些機器學習的算法。算法的智能程度提高后，反過來又有助于向 AR 眼鏡提供最相關的信息，使其成為必不可少的設備。

　　從架構的角度來說，很多早期設計的頭顯都基于智能手機，但搭載了新應用并引入了機器學習，我們可能會看到為了增強用戶體驗而開發的專用硬件(CPU、GPU、FPGA、傳感器、加速器)和軟件。現如今的頭顯設計使用了廣泛應用于智能手機的標準存儲密度和封裝。隨著人們開始想要更省電、更輕便且功能更強大的頭顯，這些傳統存儲有時可能無法滿足需求。更加高效的存儲以及硅光子領域的進步，可讓電源、性能和吞吐量等實現巨大改進。此外，還可能會有各種封裝選項可供選擇。如果半導體芯片可以與高速互聯技術相結合，就能縮短信號的傳輸距離、拓寬信號路徑，從而提升性能。美光科技專注于存儲技術領域，不僅出色地打造出了當今先進的內存和存儲技術，還不斷對面向未來的新技術進行投資和研究。

VR/AR設備需要更好的抗干擾能力

　　隨著VR和AR技術的提升和普及，VR和AR極有潛力成為下一代大型數碼平臺載體，在可預見的不遠將來，VR和AR體驗設備將會越來越流行。

　　VR/AR頭戴設備結合了仿真模擬和計算機圖形、多媒體、傳感和網絡技術等多種技術。它是現代顯示技術下的創新型設備，對于增強顯示、虛擬現實和立體顯示體驗而言，是非常重要的硬件部分。

　　由于VR/AR設備是多種技術結合的產品，在各個電子元器件之間，存在著電磁場感應，電源饋線和地線傳輸的干擾。因此，如何有效地屏蔽電磁波則成為實現VR/AR性能的重中之重。

　　CABLINE?-CA II極細同軸線連接器

　　愛沛電子(I-PEX)提供各種規格的極細線同軸線連接器，板對板(FPC)和FPC/FFC連接器，超小型RF同軸連接器和電纜組件，以滿足VR/AR頭戴設備對高速傳輸和電磁波屏蔽的要求。

　　CABLINE?-CA II極細同軸線連接器采用360度全屏蔽防EMI結構 ，能夠傳輸20 Gbps的高速數據。可以應用于顯示屏，攝像模組以及存儲設備等電子設備。

　　隨著物聯網設備上高速應用的發展，使高速數據總線免于受到設備內外不同射頻信號的影響是一項挑戰。可以考慮使用額外的組件，如屏蔽帶和屏蔽罩等，但這些可能需要額外的空間和時間來實現。I-PEX的CABLINE-CA II極細同軸線連接器提供全屏蔽構造，使空間和時間大大節省。另外，機械式鎖扣可防止連接器脫落。

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　　本文來源于《電子產品世界》2017年第9期第14頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。