周儒聰進一步解釋,采用MCU方案的智慧眼鏡功能較為受限,僅能用于教育、醫療、游戲等部分利基市場;智慧眼鏡若要走入一般的消費性電子市場,并實現高規格的多媒體影音、擴增實境(AugmentedReality)、虛擬實境(VirtualReality)、中介實境(MediatedReality)等功能,導入AP等級的處理器將是大勢所趨。
以GoogleGlass為例,該產品即是采用德州儀器(TI)的雙核心處理器--OMAP4430,運作時脈可達1GHz;另一由鉅景科技研發的智慧眼鏡原型機,則是采用瑞芯微的低功耗雙核心處理器--RK3168,運作時脈可達1.2GHz。
事實上,智慧眼鏡對于高規格處理器的需求將更甚于其他行動裝置。周儒聰分析,以擴增實境功能為例,其為智慧眼鏡中最重要的功能之一,由于過去在手機應用上必須手持操作導致便利性大減,如今在頭戴式顯示器上則可徹底釋放其應用潛力,使用頻率將大幅提升;再加上許多開發商正以使智慧眼鏡成為百分之百獨立于智慧型手機以外的電子產品為目標,開發各種殺手級應用,將涉及到大量的即時運算,更加需要處理器充沛的運算支援,因此多核心處理器將是未來智慧型眼鏡的必備規格。
有鑒于此,除了開發雙核心處理器的方案外,鉅景在2014年亦將陸續推出搭載四核心及八核心處理器的智慧眼鏡原型機,此亦讓八核心處理器的應用版圖可望從智慧型手機延伸到穿戴式裝置市場。
周儒聰認為,智慧眼鏡的處理器規格與智慧型手機、平板電腦無太大差異,因此行動裝置處理器廠商,如高通(Qualcomm)、輝達(NVIDIA)、聯發科等,若有心進入此市場并非難事。
不過,高效能處理器仍須與大量高規格元件互相搭配方能充分發揮其功能,如此一來,穿戴式裝置的外型、體積、重量能否符合消費者預期將是另一考驗;對此,周儒聰指出,鉅景采用的微型化系統級封裝(SiP)技術能大幅縮小印刷電路板(PCB)面積,將是最佳解方。此外,當多核心、高效能的AP逐漸成為智慧型眼鏡市場的顯學,如何將運作功耗降低,讓裝置的處理效能與功耗達到平衡,亦將考驗著各家廠商的智慧。
不僅MCU與AP處理器方案行情走俏,為了讓穿戴式裝置更加智慧化,并實現更精準的情境感知(ContextAwareness)能力,微機電系統(MEMS)感測器的需求熱度也明顯飆升,遂引發MEMS元件商新一輪的搶單大戰,并競相發布高整合與微型化的解決方案,以吸引穿戴式裝置開發商的青睞。
MEMS元件商CES較勁高整合/微型化方案競出籠
集高整合度與微型化優勢于一身的MEMS感測器,紛紛在2014年國際消費性電子展(CES)中亮相。瞄準穿戴式裝置商機,意法半導體(ST)、應美盛(InvenSense)、BoschSensortec等MEMS感測器大廠,皆在今年的CES展中發布新一代解決方案,其中高整合度與微型化方案更是主要比拚的重點。
以九軸MEMS感測器為例,先前市面上的解決方案僅能達到4毫米(mm)×4毫米的大小,因此MEMS元件商無不加緊腳步改善MEMS制程與封裝技術以微縮感測器尺寸,力求能更符合穿戴式產品對元件尺寸的嚴苛要求。
如今,意法半導體則搶先在CES發布尺寸僅3.5毫米×3毫米的九軸感測器--LSM9DS1,其整合加速度計、陀螺儀及磁力計,體積較前一代解決方案縮小35%。
意法半導體執行副總裁暨類比、MEMS及感測器事業群總經理BenedettoVigna表示,九軸MEMS感測器能提供行動裝置基本的情境感知能力,而這款超微型體積的九軸MEMS感測器則更能滿足穿戴式產品的需求;除了體積較前一代方案縮小三分之一之外,LSM9DS1內的磁力計精準度亦提升30%,且功耗可降低約20%,能提供穿戴式裝置更為出色的感測能力及穩定性。
除了MEMS動作感測器方案在尺寸上有所突破外,MEMS環境感測器在提升整合度方面亦有所進展,如BoschSensortec及意法半導體皆于今年CES展中正式發布市場上首款整合MEMS壓力、濕度、溫度感測器的整合型環境量測單元(IntegratedEnvironmentalUnit)。除高整合度的特色之外,兩款解決方案也分別僅有3毫米×3毫米×1毫米,以及2.5毫米×2.5毫米×0.93毫米的體積大小。
另一MEMS感測器開發商應美盛,則大秀一系列超低功耗MEMS六軸、九軸動作感測器及MEMS麥克風;以應美盛此次推出的六軸動作感測器--ICM-20655為例,該公司即大膽宣稱其功耗僅有2毫瓦(mW),為目前市面上最低功耗的六軸感測器,若再搭配應美盛AAR(AutomaticActivityRecognition)軟體,可讓穿戴式裝置內的感測器即使常時開啟(AlwaysOn),也不會大幅影響整體運作功耗。
事實上,在三種主要的動作感測器--加速度計、磁力計以及陀螺儀中,耗電量最高的非陀螺儀莫屬,因此并非所有的開發商都會將陀螺儀大舉導入至裝置內;著眼于此,MEMS元件商無不戮力開發低功耗的陀螺儀產品,且近來已小有成果,讓整體慣性量測單元(IMU)更能符合穿戴式裝置對低功耗的需求。
低功耗陀螺儀現身穿戴式感測應用更省電
意法半導體技術行銷專案經理李炯毅表示,新一代低功耗陀螺儀已經競相問世,可望助力穿戴式裝置設計出更為省電的情境感知功能。
意法半導體(ST)大中華暨南亞區類比、微機電與感測元件技術行銷專案經理李炯毅(圖4)表示,由于陀螺儀的耗電量讓人望而生卻,僅有部分高階的穿戴式裝置,如智慧型眼鏡、監測激烈運動狀態的智慧型手表/手環等,才會將如此高耗電的MEMS感測器導入。
據了解,市面上大多數陀螺儀的平均操作電流約為加速度計及磁力計的三十倍左右。李炯毅進一步指出,通常加速度計與磁力計的操作電流約要在200微安培以內,方能符合穿戴式裝置對于超低功耗的嚴苛需求;然而,陀螺儀的操作電流約為6毫安培(mA),與加速度計及磁力計相比,耗電量驚人,因此MEMS感測器廠商無不殫精竭慮,設法將陀螺儀的功耗降至最低,為穿戴式裝置打造更為低功耗的情境感知功能,并進一步擴大開發商采用陀螺儀的比例。
目前應美盛(InvenSense)、BoschSensortec及意法半導體皆競相開發低功耗的陀螺儀產品。相較于先前操作電流約為6毫安培的主流陀螺儀方案,MEMS感測器廠商開發的新一代低功耗陀螺儀,其操作電流皆可降至3毫安培左右;李炯毅指出,雖然從6毫安培降到3毫安培,數字上看來是極微小的差距,但對于實際功耗的縮減卻大有助益。