可穿戴设备对产业生态链进化的冲击

上网时间: 2015年04月14日? 作者:Laurence Bryant(ARM , VP of Competitive Strategies)? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:可穿戴设备? ARM低功耗芯片?

可穿戴电子产品市场正在迅速崛起,过去一年中经历了重大进展。显然,它正发展成为一个愈发重要的市场。引用市场研究机构 Futuresource Consulting近期的数据,消费者对可穿戴设备的需求正在快速增长,2014 年出货量有望达到 5200 万(比 2013 年增长 32%),2015 年则将达到 7400 万(增长 44%);未来几年中,智能手表和活动跟踪器等新兴领域的增长将更加迅速。现在可挑选的产品已日益增多,其用途也多种多样,从侧重于健康和活动的设备,到智能手机提醒和多媒体控制的产品,不一而足。

虽然这一相对较新的市场细分程度很高,但更加清晰的前景正逐渐成形,过去分散在各种不同设备上的功能正在整合并集成到下一代可穿戴设备上,比如智能眼镜或采用手腕佩戴设计的产品等。重要的是,领先的OEM厂商现在可以通过技术构建模块实现可穿戴设备的下一阶段发展,创造健身、信息娱乐、医疗保健、工业和企业应用等新型使用案例。

要求

近几年市场中的发展表明,可穿戴设备制造商和/或供应商越来越了解具备哪些功能的何种产品更有可能获得持续的成功。这种新的认知还渗入到半导体供应商的供应链中,他们更加透彻地了解许多不同类别可穿戴设备的系统级要求,而这些可穿戴设备都分别有自己的封装要求。 例如,不仅会出现运行复杂操作系统(OS)和复杂用户界面的高端设备,还会出现小巧轻便、没有任何用户界面、旨在用作智能手机配件(应用配件)的设备。

尽管有许许多多不同的产品,所有类型产品之间也会存在共通的关键实现技术。可穿戴设备的一个绝对重要的因素就是,相比智能手机而言,其功耗更低或者说具有更高的处理效率。这并不是说功耗不是智能手机的一大要素。然而,在大部分或许多情形中,功耗和处理性能之间的最佳平衡很有可能会偏向于前者;此外,许多考量也会放在成本上,尤其是在考虑较为低端的可穿戴设备市场时。在能源使用方面,可穿戴设备中使用的电池需要比智能手机中的电池约小 20 倍,可能会在数周而不是数天内持续提供150mAh的电力;与之相比,较大的智能手机或其他移动设备中则需要3000mAh的电池。

技术

现实情况是,目前市场上大多数可穿戴设备主要使用的是在可穿戴设备出现之前的基于ARM 的低功耗芯片和技术。ARM及其合作伙伴已经有了独特的定位,能确定和优化底层技术,从而为可穿戴设备带来更加出色的电池续航能力和更加完美的用户体验。这将通过下一阶段可穿戴设备的发展来实现,开发为可穿戴产品和应用量身定制的专用 SoC来体现。

超低功耗芯片工艺技术的使用是实现高度集成和低功耗 SoC 解决方案不可或缺的要素。例如,全球领先的晶圆代工企业TSMC近期已拓展了其ULP 低漏电技术,提供55、40和28纳米 (nm)节点上的制造工艺。这意味着工作电压将降低 20% 到 30%,使可穿戴设备的运行和待机功耗大大降低,电池续航时间大幅延长两倍到十倍之久。尽管此工艺上支持最高1.2GHz 的速度,但SoC的时钟将很有可能以500到600MHz范围内运行,以此获得更低的功耗。此外,TSMC ULP工艺(至少是40nm节点)也可在单个芯片上部署嵌入式闪存和RF功能(对于可穿戴设备而言,这很有可能暗示使用低功耗蓝牙(BLE)协议)与逻辑处理电路,让产品拥有更高的系统级集成度和更小巧的外形。

SoC供应商的第二大关键要素是对处理功能、架构和软件开发生态系统的甄选,而这些通常来自ARM等领先的IP供应商。事实上,ARM处理器和架构已经在可穿戴设备领域奠定了基础,因为当前以现有处理器和微控制器构建的大多数设计都以ARM技术为基础。ARM生态系统包含丰富的处理器核心、IP 和架构,它们可以让SoC供应商挖掘所有必要的需求,开发出色的低功耗可穿戴设备解决方案。现有的ARM处理器有多种选择,包括Cortex-M系列处理器内核,该系列包含M0、M0+、M3、M4 和 M7,提供广泛的性能选择。它们都非常适用,因为超低功耗内核“随时在线”和“持续在线”的传感系统,可在本地处理数据,尽可能缩小无线数据传输并延长电池续航时间。而目前在低成本智能手机中广受欢迎的Cortex-A5或Cortex-A7单核应用级处理器也能够应对Android? Wear等复杂操作系统或复杂用户界面的要求。此外,还可以通过ARM Mali?系列图形、视频和显示处理器为部署多功能设备的 IP 做了补充。

本文下一页:系统实施


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