《電子技術(shù)應(yīng)用》
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可穿戴用半導(dǎo)體器件的體積和功耗將大幅度改善

2015-01-30
關(guān)鍵詞: 電源管理 低功耗 電池壽命

編者按:雖然有人將2013年算做是可穿戴設(shè)備的元年,,但是時(shí)至今日我們除了手環(huán)以外還沒(méi)有看到真正上量的規(guī)模應(yīng)用,體積和功耗一直制約著它的發(fā)展。隨著不斷創(chuàng)新的半導(dǎo)體器件在2015年得到應(yīng)用,,特別是帶有“附加值”的可穿戴設(shè)備的出現(xiàn),,該產(chǎn)業(yè)有望有所突破,。

 

安森美半導(dǎo)體公司高級(jí)營(yíng)銷(xiāo)策略經(jīng)理AJ ElJallad:

集成度更高的電源管理器件將力求降低可穿戴設(shè)備的工作能耗,,能量采集能為不同應(yīng)用的電源管理創(chuàng)造不同特性,即充分利用我們周?chē)哪芰?,并將它們轉(zhuǎn)換為可以被存儲(chǔ)及采集的電能,,然后用于可穿戴設(shè)備。讓用戶(hù)方便地?zé)o線(xiàn)充電,,也是特征之一,。

安森美半導(dǎo)體致力于服務(wù)可穿戴設(shè)備市場(chǎng),能夠利用低能耗電源管理器件幫助設(shè)計(jì)人員解決他們的電源設(shè)計(jì)挑戰(zhàn),。在分立方案方面,,我們提供多種不同元器件,適合超低能耗電源管理,,并采用小型微封裝,,其中包括DC-DC轉(zhuǎn)換器、電池充電IC,、溫度傳感器,、輸入電壓低于1 V及采用0.6 x 0.6 mm封裝的低壓降線(xiàn)性穩(wěn)壓器(LDO)、采用小型封裝,、可以驅(qū)動(dòng)低于1 V電壓的FET,,此外還包括我們的超小型二極管、晶體管和保護(hù)元件等,。

我們電源管理產(chǎn)品的下一步集成,,稱(chēng)為微型電源管理IC(mini-PMIC)。安森美半導(dǎo)體的這些器件能夠結(jié)合我們電源及電池管理產(chǎn)品陣容中的現(xiàn)有知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP),,以及其它簡(jiǎn)單邏輯和存儲(chǔ)器特性,,為設(shè)計(jì)人員在4個(gè)月內(nèi)提供完整的可穿戴電源管理設(shè)計(jì)。這對(duì)設(shè)計(jì)人員非常重要,,因?yàn)榧涌焐鲜袝r(shí)間對(duì)使產(chǎn)品差異化及獲得消費(fèi)者興趣非常重要,。我們也有新的電源管理助聽(tīng)器PMIC,可以處理不同的電池化學(xué)特性,,而且眾所周知,,助聽(tīng)器設(shè)備要求超低能耗電源管理,,安森美半導(dǎo)體是此領(lǐng)域的領(lǐng)先廠商。

此外,,安森美半導(dǎo)體制定了可穿戴設(shè)備及無(wú)線(xiàn)充電策略,,已展開(kāi)工作,,此項(xiàng)工作是無(wú)線(xiàn)充電聯(lián)盟(A4WP) Rezence標(biāo)準(zhǔn)的一部分,,以實(shí)現(xiàn)采用寬松配對(duì)技術(shù)對(duì)可穿戴設(shè)備充電的新規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)化。此技術(shù)將使用戶(hù)能夠透過(guò)桌子等的表面來(lái)為可穿戴設(shè)備充電,。安森美半導(dǎo)體將推出采用此項(xiàng)技術(shù)的產(chǎn)品,,用于消費(fèi)類(lèi)可穿戴及醫(yī)療可穿戴設(shè)備。


ADI公司亞太區(qū)醫(yī)療行業(yè)市場(chǎng)經(jīng)理 王勝:

對(duì)可穿戴設(shè)備來(lái)說(shuō),,硬件層面最大的挑戰(zhàn)就是功耗和體積,,自然半導(dǎo)體廠商會(huì)在如何降低功耗以及提高集成度方面大做文章,尤其是對(duì)于健康保健類(lèi)功能所需要的傳感器以及混合信號(hào)產(chǎn)品方面的產(chǎn)品,。 除此以外,,半導(dǎo)體廠商還會(huì)在提供硬件支持的同時(shí),推出并完善整體方案的服務(wù)包括相關(guān)軟件及數(shù)據(jù)處理等,。ADI作為在傳感器及模擬混合信號(hào)的領(lǐng)先供應(yīng)商,,在可穿戴設(shè)備領(lǐng)域也會(huì)緊跟客戶(hù)及市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì),繼續(xù)加強(qiáng)業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的MEMS技術(shù),、模擬混合信號(hào)處理芯片,、電源管理芯片的投入,并繼續(xù)加大系統(tǒng)方案開(kāi)發(fā)的力度,,包括硬件平臺(tái)及相應(yīng)軟件算法的開(kāi)發(fā),,同時(shí)也包括相關(guān)系統(tǒng)應(yīng)用的技術(shù)人員的投資,推出一系列適合穿戴式電子需求的半導(dǎo)體產(chǎn)品及參考設(shè)計(jì),,并用專(zhuān)門(mén)的醫(yī)療保健團(tuán)隊(duì)提供系統(tǒng)級(jí)包括軟件在內(nèi)的全方位的方案,。

同時(shí),也極力與第三方合作開(kāi)發(fā)各類(lèi)定制化產(chǎn)品等,,在硬件層面的優(yōu)勢(shì)相當(dāng)明顯,,所以我們除了逐步增強(qiáng)自身的應(yīng)用團(tuán)隊(duì)實(shí)力的同事,也在全球范圍內(nèi)與多家最具實(shí)力的應(yīng)用算法第三方機(jī)密合作,,目前已有與全球領(lǐng)先的終端客戶(hù)及第三方的成功合作模式,。


德州儀器半導(dǎo)體事業(yè)部嵌入式產(chǎn)品業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理吳健鴻:

 

可穿戴設(shè)備要吸引客戶(hù),需要做到‘可穿戴’和‘附加值’并重,。首先在‘可穿戴’方面,,需要考慮到用戶(hù)的穿戴體驗(yàn)和習(xí)慣,并且要有友好的操作界面以及盡可能長(zhǎng)的待機(jī)時(shí)間,。‘附加值’則是將‘智能可穿戴’產(chǎn)品和普通穿戴產(chǎn)品區(qū)分的重要部分,,比如提供醫(yī)療健康的實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析,。TI的CC2540/2541以及MSP430系列產(chǎn)品可以幫助客戶(hù)實(shí)現(xiàn)上述的‘可穿戴’及‘附加值’以更好的抓住客戶(hù)的需求。

低功耗是對(duì)處理器的一大要求,,MSP430獨(dú)特的低功耗設(shè)計(jì)架構(gòu)以及全系列MCU家族可以為客戶(hù)提供多樣的設(shè)計(jì)平臺(tái),。另外,系統(tǒng)的高集成度也是未來(lái)的趨勢(shì),,CC2540/2541是支持BLE的SoC解決方案,,其不僅繼承了出色的RF收發(fā)器,還內(nèi)置了8051內(nèi)核,,特別適合于客戶(hù)的定制化開(kāi)發(fā),。

從技術(shù)層面上看主要面臨兩大難點(diǎn):一是可穿戴設(shè)備是用電池供電的,需要較長(zhǎng)的待機(jī)和使用時(shí)間,,實(shí)現(xiàn)盡可能低的系統(tǒng)功耗是主要技術(shù)挑戰(zhàn),。二是要實(shí)現(xiàn)體征數(shù)據(jù)的測(cè)量比如心跳等,需要使用創(chuàng)新的算法和傳感器,,這對(duì)開(kāi)發(fā)人員而言是全新的領(lǐng)域,。

針對(duì)可穿戴式設(shè)備設(shè)計(jì)的兩大挑戰(zhàn),TI的產(chǎn)品和方案具有以下兩方面的優(yōu)勢(shì),,可幫助客戶(hù)輕松實(shí)現(xiàn)可穿戴設(shè)備的設(shè)計(jì):第一是完整和高集成度低功耗硬件平臺(tái),。一是TI的MSP430單片機(jī)是業(yè)界功耗最低、系列化最全的超低功耗單片機(jī)系列,。我們提供超過(guò)400個(gè)MSP430型號(hào),,超過(guò)25種的封裝模式(最小實(shí)現(xiàn)2mm×2mm尺寸),最大支持512KB Flash/64KB RAM,,可覆蓋大部分可穿戴式設(shè)備MCU需要,。二是CC2541低功耗藍(lán)牙方案和全面NFC產(chǎn)品線(xiàn),實(shí)現(xiàn)低功耗無(wú)線(xiàn)連接,。三是高集成度模擬前端,。第二是完整系統(tǒng)級(jí)方案。目前TI開(kāi)發(fā)的可穿戴式設(shè)備以及Health Hub方面的演示產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量心率,、血氧等功能,,適用于保健、運(yùn)動(dòng)相關(guān)的領(lǐng)域,。

 

Silicon Labs中國(guó)區(qū)總經(jīng)理劉顯禮:

能效和電池壽命是設(shè)計(jì)可穿戴產(chǎn)品時(shí)的兩個(gè)最重要的考量因素,這兩個(gè)因素是相互關(guān)聯(lián)的,。成功的可穿戴計(jì)算產(chǎn)品必須有一個(gè)很長(zhǎng)的電池壽命,因?yàn)橄M(fèi)者不希望每天都要摘下他們的可穿戴產(chǎn)品或每?jī)商斐湟淮坞?。由用?hù)可自行更換的紐扣電池供電的可穿戴產(chǎn)品正變得越來(lái)越受歡迎,,特別是如果電池更換間隔是4 - 6。為了使電池壽命最大化,設(shè)計(jì)中的所有元器件—MCU,、無(wú)線(xiàn)收發(fā)器和傳感器必須都只能消耗超低能耗,。有鑒于此,極高的能效是可穿戴設(shè)計(jì)最重要的考慮因素。

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