知名廠商大啖可穿戴商機(jī)　新一輪芯片熱戰(zhàn)即將引爆

　　可穿戴設(shè)備囿于體積及重量限制，對(duì)芯片尺寸與功耗要求較移動(dòng)裝置更加嚴(yán)苛，因此微控制器（MCU）、微處理器（MPU）與微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）傳感器等元件開(kāi)發(fā)商，紛紛推出更低功耗或高整合度的新一代解決方案，期能大啖穿戴式電子商機(jī)。

　　可穿戴設(shè)備將引爆新一輪的芯片熱戰(zhàn)?？纱┐髟O(shè)備受限于體積及重量限制，所需元件規(guī)格與一般移動(dòng)裝置不盡相同，為搶食此商機(jī)，可穿戴設(shè)備中的關(guān)鍵元件開(kāi)發(fā)商，無(wú)不戮力針對(duì)可穿戴設(shè)備發(fā)布新一代低功耗或高整合的解決方案，再次翻新移動(dòng)裝置元件規(guī)格。

　　圖1　芯科實(shí)驗(yàn)室美國(guó)區(qū)域市場(chǎng)行銷總監(jiān)Raman Sharma表示，穿戴式產(chǎn)品設(shè)計(jì)的首要考量，是元件是否能達(dá)到超低功耗的水準(zhǔn)。

　　芯科實(shí)驗(yàn)室（Silicon Labs）美國(guó)區(qū)域市場(chǎng)行銷總監(jiān)Raman Sharma（圖1）表示，從來(lái)自Misfit或Magellan等可穿戴設(shè)備開(kāi)發(fā)商給予該公司的回饋可知，穿戴式產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，首先最注重的就是元件夠不夠省電，他們強(qiáng)調(diào)，夠長(zhǎng)的電池壽命才是穿戴式產(chǎn)品能否為消費(fèi)者所接受并在市場(chǎng)獲得成功的關(guān)鍵；也因此，可穿戴設(shè)備開(kāi)發(fā)商通常會(huì)選擇低功耗的微控制器 （MCU）做為裝置處理核心，以延長(zhǎng)電池壽命。

　　為了符合大多數(shù)可穿戴設(shè)備對(duì)于低功耗的需求，MCU廠商除戮力將系統(tǒng)待機(jī)及操作電流降至最低外，亦致力優(yōu)化MCU處于睡眠狀態(tài)的耗電情形，此將成為MCU廠能否成功搶進(jìn)穿戴式市場(chǎng)的重要指標(biāo)。

　　滿足穿戴式應(yīng)用　MCU廠力拼低功耗設(shè)計(jì)

　　圖2　新唐科技微控制器產(chǎn)品中心協(xié)理林任烈指出，MCU廠商除將系統(tǒng)待機(jī)及操作電流降至最低外，亦致力優(yōu)化MCU處于睡眠狀態(tài)的耗電情形。

　　新唐科技微控制器產(chǎn)品中心協(xié)理林任烈（圖2）表示，為了達(dá)到超低功耗的表現(xiàn)，廠商在開(kāi)發(fā)MCU時(shí)通常會(huì)導(dǎo)入睡眠模式（Sleep Mode）設(shè)計(jì)，讓MCU在非系統(tǒng)運(yùn)作高峰期的大部分時(shí)間，能夠處于低功耗的睡眠狀態(tài)，進(jìn)一步降低裝置整體功耗。

　　林任烈進(jìn)一步指出，符合可穿戴設(shè)備需求的低功耗MCU其操作電流須達(dá)到180微安培（μA）以下的水準(zhǔn)，在睡眠模式下的待機(jī)電流也須低于1微安培；不過(guò)，當(dāng) MCU處于睡眠模式時(shí)，系統(tǒng)并非完全靜止不動(dòng)，因此如何優(yōu)化MCU處于睡眠模式下的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，讓裝置更省電，便成了MCU廠商戮力改善的一大重點(diǎn)。

　　其中，快速喚醒時(shí)間更是首要關(guān)鍵。據(jù)了解，MCU廠商為了達(dá)到節(jié)能目的，常在MCU中加入各種運(yùn)行模式，光是睡眠模式可能就有好幾種；以愛(ài)特梅爾 （Atmel）的SAM4L系列為例，便可支援睡眠、待機(jī)、保存和備用等四種睡眠模式。在多種復(fù)雜的運(yùn)行模式下，如果MCU總是要花上長(zhǎng)時(shí)間才能從睡眠模式中啟動(dòng)，將難以真正降低系統(tǒng)功耗。因此，林任烈提到，MCU廠商除了導(dǎo)入睡眠模式設(shè)計(jì)外，亦極為注重如何加速喚醒時(shí)間。據(jù)了解，目前市面上MCU在喚醒時(shí)間的平均表現(xiàn)水準(zhǔn)約為5？8毫秒（ms）。

　　另一方面，MCU與周邊傳感器、無(wú)線射頻（RF）元件的傳輸界面亦攸關(guān)MCU是否能達(dá)到有效睡眠模式。林任烈解釋，由于睡眠模式中MCU與周邊元件的運(yùn)行方式系隨著資料傳輸速度而變動(dòng)，也就是資料傳輸速度愈快，MCU與周邊元件喚醒/工作模式切換的時(shí)間就愈短；因此，串列周邊界面（SPI）、I2C、輸入/輸出（I/O）接腳等傳輸界面的設(shè)計(jì)重點(diǎn)就是「搶快」，愈高速的傳輸界面才能愈快喚醒 MCU，并且縮短MCU處理資料的時(shí)間，從而讓裝置更省電。

　　林任烈補(bǔ)充，現(xiàn)在愈來(lái)愈多訴求低功耗與高效能的MCU，也開(kāi)始導(dǎo)入可加快記憶體存取速度的多通道直接記憶體存?。―irect Memory Access， DMA）控制器，藉此在不喚醒MCU的狀態(tài)下執(zhí)行及分配資料存取。也就是說(shuō)，DMA控制器能將多筆資料分配儲(chǔ)存至靜態(tài)隨機(jī)存取記憶體（SRAM）及快閃記憶體（Flash）中，待記憶體儲(chǔ)存至一定容量后再喚醒MCU，使其能一次處理多筆資料，讓進(jìn)入睡眠模式的MCU不會(huì)被輕易打擾。

　　另外，也有MCU開(kāi)發(fā)商透過(guò)低功耗傳感器界面（Low Energy Sensor Interface， LESENSE）和周邊反射系統(tǒng)（PRS）的設(shè)計(jì)以改善MCU處于睡眠模式下的系統(tǒng)運(yùn)作表現(xiàn)；如芯科實(shí)驗(yàn)室藉由不斷優(yōu)化這兩項(xiàng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出超低功耗 MCU--EFM32 Gecko；讓MCU即使進(jìn)入睡眠模式，MCU的周邊元件，如類比數(shù)位轉(zhuǎn)換器（ADC）等，亦能自行配對(duì)、自主性擷取與傳遞資料。

　　值得一提的是，除了以安謀國(guó)際（ARM）Cortex-M系列核心打造的低功耗MCU正在可穿戴設(shè)備市場(chǎng)大行其道外，亦開(kāi)始有廠商將采用以Cortex-A系列打造的微處理器（MPU）導(dǎo)入可穿戴設(shè)備，讓可穿戴設(shè)備得以實(shí)現(xiàn)更高階的應(yīng)用功能。

　　鎖定中高階穿戴式產(chǎn)品　MPU方案露頭角

　　飛思卡爾（Freescale）微控制器事業(yè)部亞太區(qū)市場(chǎng)行銷和業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理王維認(rèn)為，可穿戴設(shè)備的設(shè)計(jì)重點(diǎn)除集中在整個(gè)產(chǎn)品的重量、功耗、易用性之外，產(chǎn)品的功能面是否能滿足消費(fèi)者需求亦為重要考量。

　　王維表示，目前MCU方案鎖定的主要是中低階的可穿戴設(shè)備，而MPU產(chǎn)品主要鎖定的是高解析度彩色螢?zāi)坏裙δ芨鼮閺?fù)雜的中高階應(yīng)用；如飛思卡爾的i.MX6系列MPU即系針對(duì)此需求所推出。

　　不過(guò)，目前MPU方案還在接受其是否能真正符合市場(chǎng)需求的考驗(yàn)。Sharma認(rèn)為，處理器廠商推出MPU方案的宣示性作用大于實(shí)際效用，主要系由于MPU方案相對(duì)地會(huì)帶來(lái)更高的耗電量，導(dǎo)致可穿戴設(shè)備須頻繁充電，若無(wú)良好的配套方案將難以為消費(fèi)者所接受；因此芯科實(shí)驗(yàn)室短期內(nèi)并不會(huì)考慮跟進(jìn)開(kāi)發(fā) Cortex-A系列的處理器，仍將聚焦于超低功耗的MCU。

　　盡管如此，可實(shí)現(xiàn)更高效能運(yùn)作模式的應(yīng)用處理器（ApplicaTIon Processor， AP）仍快步在市場(chǎng)上嶄露頭角，特別是在智能型眼鏡應(yīng)用領(lǐng)域，可望與MCU方案一較高下。