芯片商力拓可穿戴設備市場

　　穿戴式裝置類型與應用功能將更趨多元。有鑒于開發者社群將成為穿戴式裝置創新和普及的重要推手，晶片商除持續精進元件規格與性能外，亦積極推出更低成本的開發平臺，期協助開發者打造出更多樣且高附加價值的穿戴式商品。

　　穿戴式裝置市場將更形壯大。由于穿戴式裝置市場與一般消費性電子不同，須結合半導體技術以外領域如織品、時尚等外型、使用者介面(UI)設計專業，更突顯出未來開發者(Maker)社群將扮演拱大穿戴式裝置市場規模的重要角色。也因此，晶片商如英特爾(Intel)及聯發科，皆不約而同發表協助全球開發者社群，更快創造小型且價格合宜的穿戴式裝置開發平臺及開發計劃(圖1)，藉此加速擴大整體市場規模。

　　圖1　英特爾將結合Maker的力量推動穿戴式裝置市場發展。

　　圖2　英特爾新裝置事業群資深總監Tom Foldesi表示，消費者使用的穿戴式裝置不僅要有實用的功能，還應具備漂亮的外觀。

　　英特爾新裝置事業群資深總監Tom Foldesi(圖2)表示，目前穿戴式裝置業者所面對的主要挑戰，包括須為該應用領域提供獨特/專屬的運算技術、須提供可改善生活的特色、穿戴式裝置本身可展現個人特色與時尚、可與云端技術相連，最后，須創造新的生活經驗。

　　拉攏開發者社群　晶片商拱大穿戴市場

　　Foldesi進一步指出，穿戴式裝置的開發過程不若以往行動裝置單純，反之，半導體廠商為確保使用者體驗臻于完善，須與時尚設計、運動健身裝置以及品牌業者合作，而英特爾將可以提供包括矽智財(IP)授權、元件或開發板及參考設計等資源，讓上述開發夥伴能藉此將創新的點子化為真實產品。

　　據了解，英特爾針對穿戴式裝置市場已推出英特爾Edison開發板，內建低功耗22奈米(nm)制程雙核Quark處理器，并整合無線區域網路(Wi-Fi)和藍牙(Bluetooth)等功能區塊;不僅如此，英特爾更發起名為「MAKE IT WEARABLE」的穿戴式裝置點子發想競賽，邀請全球開發者利用Edison開發板共同提出創新設計，首獎獲獎者將可獲得500,000美元獎金。

　　無獨有偶，聯發科同樣于日前發表LinkIt開發平臺，藉此推廣穿戴式裝置市場的應用發展。LinkIt平臺以聯發科Aster系統單晶片(SoC)為核心，該顆晶片是目前穿戴式市場體積最小的SoC，專為穿戴式及物聯網應用而設計。

　　聯發科技新事業發展部總經理徐敬全表示，聯發科將透過幾大方向推動穿戴式裝置市場的成長，首先是提供軟硬體結合的應用平臺(Application Platform)，不過與智慧型手機時代不同的是，該公司將由提供Turnkey方案轉換為給予Semi-turnkey方案，讓客戶能擁有更多的客制化空間;緊接著，聯發科將持續提供高整合的系統單晶片，并確保與長程演進計劃(LTE)、Wi-Fi、藍牙(Bluetooth)、全球導航定位系統(GPS)等技術方案互通無虞。最后，該公司將提出更為完善的開發者社群平臺--亦即LinkIt平臺。

　　值得一提的是，聯發科除提供開發平臺外，亦發表「MediaTek Labs」開發者社群計劃。該公司指出，MediaTek Labs將成為聯發科為開發人員提供服務的樞紐，包括軟體開發套件(SDK)、硬體開發套件(HDK)、技術文件，同時提供給裝置制造商與應用開發社群的技術服務與業務支援。

　　徐敬全強調，由聯發科主辦的穿戴式暨物聯網裝置競賽已全面開跑，該公司廣邀各界好手集思廣益設計穿戴式裝置，得獎者的作品將有機會受邀至聯發科于2015年消費性電子展(CES)展區展出，并進一步評估商用化可能。

　　不僅是英特爾和聯發科，飛思卡爾(Freescale)亦正透過參考設計平臺協助開發社群實現更多樣的穿戴式應用。

　　[@B]擴大穿戴式市場布局　Freescale成立開發社群[@C] 擴大穿戴式市場布局　Freescale成立開發社群

　　為了降低穿戴式裝置之開發門檻、加速產品上市時程，飛思卡爾夥同Kynetics、Revolution Robotics、Circuitco等超過十五家廠商，共同成立穿戴式裝置開發社群，并推出市面上首個針對穿戴式裝置打造的開源(Open Source)平臺--WaRP。

　　圖3　飛思卡爾微控制器事業部暨業務發展經理Sujata Neidig認為，WaRP平臺將能降低穿戴式裝置開發門檻，并加快產品上市時程。

　　飛思卡爾微控制器事業部暨業務發展經理Sujata Neidig(圖3)表示，綜合多家市調機構的研究報告結果即可窺知，穿戴式裝置市場潛力備受看好，據估計，2013?2017年間，穿戴式裝置市場產值的年復合成長率(CAGR)將超過50%，市場規模在2017年更可望達到五百億美元。如此驚人的成長潛力，自然吸引眾多知名半導體大廠爭相投入;不過更值得關注的是，為數眾多的新創公司更將成為穿戴式裝置不斷創新的重要推手。

　　Neidig進一步指出，除提供如微處理器(MPU)、微控制器(MCU)、微機電系統(MEMS)感測器等關鍵元件給開發廠商之外，為加速整體穿戴式市場發展、降低開發門檻，以讓眾多中、小型新創公司也能順利進行穿戴式裝置的開發工作，飛思卡爾秉持著開源宗旨，與超過十五家廠商共同建立穿戴式裝置開發社群，并推出一款穿戴式裝置參考平臺--WaRP(Wearable Reference Platform)。

　　事實上，市面上早已出現多款類似于WaRP的硬體開發板，如Raspberry Pi、Arduino、Beagle Bone Black、Newton等。不過，Neidig強調，WaRP擁有的延展性及開放性，是其他硬體開發裝置無法媲美的，更重要的是，WaRP是市面上首個針對穿戴式裝置推出的開發平臺。

　　Neidig指出，以Raspberry Pi為例，其開發社群封閉，開發者僅能選用特定晶片商的解決方案;Arduino則是應用范疇過于廣泛，無法真正符合穿戴式裝置的需求;由北京君正推出的Newton平臺，其最大問題即在于該裝置的中央處理器(CPU)矽智財(IP)系采用MIPS核心，而MIPS核心相較于WaRP所采用的安謀國際(ARM)架構，其生態圈相對較小，開發環境較為封閉，因此無論是在軟、硬體的支援上Newton皆難以獲得如WaRP般廣泛的支援。

　　據了解，為了強化WaRP的開放性，WaRP的設計方式系采用模組化架構(Modular Architecture)，由一個十二層印刷電路板(PCB)組合而成之主板(Main Board)，搭配一個由兩層PCB組合成的可拆卸式子板(Daughter Card)參考設計。

　　此外，Neidig表示，為了符合穿戴式裝置需求，WaRP處理器設計方式則采用MPU搭配MCU的混合式架構;亦即，WaRP主板采用的MPU是Cortex-A9核心的i.MX 6SoloLite，其功耗是同級產品中最低，而其子板搭載一顆Cortex-M0+核心的MCU--KL16，可做為感測器中樞(Sensor Hub)，更有助進一步降低功耗。

　　目前，WaRP可支援的應用包含運動追蹤、智慧型手表、心電圖(ECG)監控、智慧型眼鏡、擴增實境頭戴式顯示器、穿戴式醫療產品等。值得注意的是，日前Google已針對智慧型手表應用發布專屬的作業系統--Android Wear，未來WaRP亦可望全面支援此作業系統。

　　Neidig進一步解釋，由于WaRP訴求的是開放平臺，為了符合其開源特性，目前該裝置支援的是Android、Linux等開放式的作業系統;而Android Wear目前仍屬于封閉式的生態環境，無論是軟體開發套件、程式碼都尚未全面開放授權，且僅鎖定智慧型手表應用，因此WaRP目前尚無法支援;不過一旦Android Wear成為一開源作業系統，WaRP勢必會將其納入支援體系。

　　據了解，WaRP平臺的最終版本正在緊鑼密鼓調整中，預計于今年7月開始接受預購，并于8月初時正式出貨。

　　除飛思卡爾之外，意法半導體(ST)亦將祭出完整的產品組合與參考設計，分食穿戴式裝置市場杯羹。

　　挾完整產品組合　ST穿戴式市場火力全開

　　瞄準物聯網(IoT)應用中最具成長潛力的穿戴式裝置，意法半導體已積極強化微機電系統感測器、32位元微控制器、通訊、電源管理、記憶體等穿戴式裝置不可或缺的關鍵元件，同時也將祭出高整合度的參考設計，期以更完整豐富的產品組合，滿足各類型產品制造商的設計需求。

　　圖4　意法半導體執行副總裁暨大中華與南亞區總裁Francois Guibert指出，該公司將挾更完整的產品線，積極擴大穿戴式裝置市占。

　　意法半導體執行副總裁暨大中華與南亞區總裁Francois Guibert(圖4)表示，穿戴式裝置的應用將有更多想像空間，如健身、運動、醫療等，且除當作行動裝置的配件之外，亦將會發展為提供特定功能的獨立型穿戴式裝置，預期此兩種類型的穿戴式裝置將會在市場中并存。

　　也因此，穿戴式裝置的主處理器并不會僅有32位元微控制器，系統單晶片亦將是原始設備制造商(OEM)或原始設計制造商(ODM)采購主處理器的另一種選項。

　　瞄準穿戴式裝置市場商機，高通(Qualcomm)、聯發科等處理器大廠已競相發布SoC、開發平臺及參考設計，積極搶市。Guibert指出，不僅是處理器大廠，該公司亦戮力提供匯集更多離散和被動式元件的高整合度方案，以助力穿戴式裝置開發商縮小產品體積，贏得更大量的訂單;然值得關注的是，除整合度之外，功耗及價格亦將會是ODM與OEM選購主處理器的重要評估指標。

　　另外，相較于處理器大廠，意法半導體擁有穿戴式裝置系統開發商所需的所有關鍵元件產品線，如32位元微控制器、雙介面電子抹除式可復寫唯讀記憶體(EEPROM)、MEMS感測器、藍牙低功耗、近距離無線通訊(NFC)、運算放大器、類比開關等主處理器、記憶體、感測器、通訊及電源管理元件。

　　Guibert強調，該公司具備穿戴式裝置開發業者所需的數位和類比關鍵元件，相比之下，處理器大廠僅能側重在數位元件的進化。而無論是處理器大廠的SoC，抑或32位元微控制器，意法半導體旗下的類比和數位元件均將能與之配搭，提供穿戴式裝置客戶群更具彈性的開發方案。

　　此外，為協助制造商縮短產品開發時程，意法半導體亦將會針對穿戴式裝置市場推出參考設計，準備積極插旗市場版圖。

　　瞄準穿戴式應用　客制化處理器趨勢萌芽

　　顯而易見，參考設計平臺已是半導體廠拓展穿戴式市場的重要利器，然而，目前市面上穿戴式裝置內建的處理器功耗表現仍不理想，僅能透過系統架構設計將處理器運作功耗降至最低;因此為了因應穿戴式裝置對低功耗的嚴苛要求，市場上對客制化穿戴式處理器的需求正逐漸發酵。

　　圖5　安謀國際處理器部門行銷計劃總監Ian Smythe(右)表示，因應穿戴式裝置對低功耗的嚴苛要求，市場上對客制化穿戴式處理器的需求正逐漸發酵。左為安謀國際行動裝置解決方案總監James Bruce。

　　安謀國際處理器部門行銷計劃總監Ian Smythe(圖5)表示，與智慧型手機、平板電腦不同，穿戴式裝置囊括多種外型(Form Factor)及應用情境，從入門級裝置到高階產品，各種創新應用服務及終端產品層出不窮，其市場規模正急速擴大。

　　Smythe進一步指出，為了讓穿戴式裝置更加符合使用者的應用需求，許多晶片商正加緊開發相關解決方案，期能加速擴大整體穿戴式裝置市場的生態系統;而現有穿戴式裝置內建的處理器，多系承襲智慧型手機、平板電腦等行動裝置的固有解決方案，不過這些晶片對于穿戴式裝置應用而言，無論是功耗及尺寸等方面不免難以盡如人意，因此一波針對穿戴式裝置而開發的客制化處理器風潮正在悄然醞釀成形。

　　以印度新創公司Ineda為例，該公司即已開發出專為穿戴式裝置所用的低功耗處理器(Wearable Processing Unit, WPU)--Dhanush WPU。據悉，Dhanush WPU將分成四個等級，以符合低階到高階穿戴式裝置的需求，該產品預計于今年下半年投入量產。此外，該公司已于日前獲得三星(Samsung)、高通旗下創投公司投資，顯見三星、高通等半導體大廠亦對其未來發展予以肯定。

　　不過，安謀國際行動裝置解決方案總監James Bruce表示，為穿戴式裝置所設計的客制化處理器風潮，目前仍屬萌芽階段，需約一年時間方能看到更多相關解決方案正式面市;而除了初期投入研發成本之外，還要再加上產品導入設計、驗證及上市時程，以及考量到其他晶片、零組件對客制化處理器是否已有相應支援，因此他預期，需約兩年時間，穿戴式裝置處理器的發展及應用生態才會更加成熟。

　　此外，Bruce認為，除了硬體開發要不斷精進，符合穿戴式裝置的需求外，包括作業系統、開發工具、軟體支援、通訊機制等都須跟上穿戴式裝置演進的腳步，也就是整體基礎生態系統的建立必須更加完善。有鑒于此，安謀國際近來積極厚實mbed開發平臺資源，拉攏多家半導體業者加入此平臺，以求能助力開發商快速整合所有軟硬體資源，加速穿戴式裝置等物聯網應用產品上市時程。

　　不僅主處理器規格轉變將有利穿戴式市場更趨成熟，許多創新技術和元件如心電感測晶片的問世，亦可望為穿戴式應用注入新的活水。

　　心電感測技術加持　穿戴式應用延伸觸角

　　隨著健康與健身類型的穿戴式裝置市場升溫，能感知生物生理訊號的心電感測應用也日益受到矚目，若與演算法搭配得宜更有相得益彰之效，可讓穿戴式裝置實現如監測心臟年齡、壓力指數、生物識別等前瞻應用。

　　圖6　神念科技專業領域應用與積體電路產品工程經理林鴻松(右)表示，心電資訊能進一步換算成壓力指數、交感/副交感神經運作現況、心臟年齡推估、生物識別等應用，可望擴增健康與健身類型的穿戴式裝置應用范疇。左為神念科技事業開發經理楊士菁。

　　神念科技事業開發經理楊士菁(圖6左)表示，感測器可延伸穿戴式裝置應用觸角，并能符合裝置情境感知(Context Awareness)的需求，讓穿戴式產品更加智慧化;不過，通常廣為所用的感測器類型，多是加速度計(Accelerometer)、陀螺儀(Gyroscope)、磁力計、光感測器、溫/濕/壓感測器等感知外在環境的感測元件，而感知人體內在生理訊號的生物感測器(Biosensor)，其應用潛能則尚未被大舉開發。

　　楊士菁進一步指出，感測生理訊號的生物感測器，多應用于大型醫療裝置，不過隨著穿戴式裝置當前的當紅炸子雞--也就是健康與健身類型裝置，其市場規模不斷擴大，因此生物感測器于穿戴式裝置的應用潛能亦日益受到矚目;雖然生物感測裝置開發門檻較高，但若應用得宜，即能將健康與健身類型穿戴式裝置的應用潛能發揮至極大值。

　　有鑒于此，包括神念科技以及眾多研究機構，近年來皆積極投入腦波訊號感測、心電圖感測等技術開發。楊士菁分析，腦波訊號約莫只有50Hz，而心電圖訊號則約為腦波訊號的一百倍，在穿戴式裝置的應用前景較為明朗，因此神念科技在開發心電感測晶片之初即是鎖定穿戴式裝置應用，而非大型醫療裝置，盼能掀起健康與健身類型穿戴式裝置的新一波革命。

　　神念科技專業領域應用與積體電路產品工程經理林鴻松(圖6右)強調，除了硬體開發之外，心電感測應用的關鍵在于演算法，若演算法夠強大，即能將感測到的心電資訊，換算成壓力指數、交感/副交感神經運作現況、心臟年齡推估、生物識別等應用，進一步擴增健康與健身類型的穿戴式裝置應用范疇。

　　此外，林鴻松指出，開發穿戴式裝置專用的元件，其重點在于尺寸及整合度;而許多心電感測晶片僅含有類比前端(Analog Front-End, AFE)部分，專業度有余整合度卻不足，因此神念科技選擇以系統單晶片模式開發產品，除了AFE之外，亦整合了以神念科技自有矽智財(IP)核心開發的微控制器，負責整體系統配置、運作管理、內外通訊、專有演算法計算等應用，能夠以最少的時間及技術成本，快速整合成為系統上市，且該晶片尺寸僅有3毫米(mm)×3毫米×0.6毫米，是目前全球尺寸最小的心電感測晶片。

　　此外，神念科技心電感測方案還配有數位訊號處理(DSP)模組，來加速對系統管理單元監控下的各種數位濾波的計算，它可以過濾電源供應產生的50Hz以及60Hz頻率，并內建穩定的濾波器，能采集從微伏特(μV)到毫伏特(mV)的生物訊號。

　　隨著半導體元件的規格與性能不斷演進，晶片商針對穿戴式裝置發布的開發平臺，將兼顧效能和成本競爭力，更有利于OEM與ODM加快量產出價格更親民的穿戴裝置，激勵市場接受度大增。