周儒聪进一步解释,采用MCU方案的智慧眼镜功能较为受限,仅能用于教育、医疗、游戏等部分利基市场;智慧眼镜若要走入一般的消费性电子市场,并实现高规格的多媒体影音、扩增实境(AugmentedReality)、虚拟实境(VirtualReality)、中介实境(MediatedReality)等功能,导入AP等级的处理器将是大势所趋。
以GoogleGlass为例,该产品即是采用德州仪器(TI)的双核心处理器--OMAP4430,运作时脉可达1GHz;另一由钜景科技研发的智慧眼镜原型机,则是采用瑞芯微的低功耗双核心处理器--RK3168,运作时脉可达1.2GHz。
事实上,智慧眼镜对于高规格处理器的需求将更甚于其他行动装置。周儒聪分析,以扩增实境功能为例,其为智慧眼镜中最重要的功能之一,由于过去在手机应用上必须手持操作导致便利性大减,如今在头戴式显示器上则可彻底释放其应用潜力,使用频率将大幅提升;再加上许多开发商正以使智慧眼镜成为百分之百独立于智慧型手机以外的电子产品为目标,开发各种杀手级应用,将涉及到大量的即时运算,更加需要处理器充沛的运算支援,因此多核心处理器将是未来智慧型眼镜的必备规格。
有鉴于此,除了开发双核心处理器的方案外,钜景在2014年亦将陆续推出搭载四核心及八核心处理器的智慧眼镜原型机,此亦让八核心处理器的应用版图可望从智慧型手机延伸到穿戴式装置市场。
周儒聪认为,智慧眼镜的处理器规格与智慧型手机、平板电脑无太大差异,因此行动装置处理器厂商,如高通(Qualcomm)、辉达(NVIDIA)、联发科等,若有心进入此市场并非难事。
不过,高效能处理器仍须与大量高规格元件互相搭配方能充分发挥其功能,如此一来,穿戴式装置的外型、体积、重量能否符合消费者预期将是另一考验;对此,周儒聪指出,钜景采用的微型化系统级封装(SiP)技术能大幅缩小印刷电路板(PCB)面积,将是最佳解方。此外,当多核心、高效能的AP逐渐成为智慧型眼镜市场的显学,如何将运作功耗降低,让装置的处理效能与功耗达到平衡,亦将考验着各家厂商的智慧。
不仅MCU与AP处理器方案行情走俏,为了让穿戴式装置更加智慧化,并实现更精准的情境感知(ContextAwareness)能力,微机电系统(MEMS)感测器的需求热度也明显飙升,遂引发MEMS元件商新一轮的抢单大战,并竞相发布高整合与微型化的解决方案,以吸引穿戴式装置开发商的青睐。
MEMS元件商CES较劲高整合/微型化方案竞出笼
集高整合度与微型化优势于一身的MEMS感测器,纷纷在2014年国际消费性电子展(CES)中亮相。瞄准穿戴式装置商机,意法半导体(ST)、应美盛(InvenSense)、BoschSensortec等MEMS感测器大厂,皆在今年的CES展中发布新一代解决方案,其中高整合度与微型化方案更是主要比拚的重点。
以九轴MEMS感测器为例,先前市面上的解决方案仅能达到4毫米(mm)×4毫米的大小,因此MEMS元件商无不加紧脚步改善MEMS制程与封装技术以微缩感测器尺寸,力求能更符合穿戴式产品对元件尺寸的严苛要求。
如今,意法半导体则抢先在CES发布尺寸仅3.5毫米×3毫米的九轴感测器--LSM9DS1,其整合加速度计、陀螺仪及磁力计,体积较前一代解决方案缩小35%。
意法半导体执行副总裁暨类比、MEMS及感测器事业群总经理BenedettoVigna表示,九轴MEMS感测器能提供行动装置基本的情境感知能力,而这款超微型体积的九轴MEMS感测器则更能满足穿戴式产品的需求;除了体积较前一代方案缩小三分之一之外,LSM9DS1内的磁力计精准度亦提升30%,且功耗可降低约20%,能提供穿戴式装置更为出色的感测能力及稳定性。
除了MEMS动作感测器方案在尺寸上有所突破外,MEMS环境感测器在提升整合度方面亦有所进展,如BoschSensortec及意法半导体皆于今年CES展中正式发布市场上首款整合MEMS压力、湿度、温度感测器的整合型环境量测单元(IntegratedEnvironmentalUnit)。除高整合度的特色之外,两款解决方案也分别仅有3毫米×3毫米×1毫米,以及2.5毫米×2.5毫米×0.93毫米的体积大小。
另一MEMS感测器开发商应美盛,则大秀一系列超低功耗MEMS六轴、九轴动作感测器及MEMS麦克风;以应美盛此次推出的六轴动作感测器--ICM-20655为例,该公司即大胆宣称其功耗仅有2毫瓦(mW),为目前市面上最低功耗的六轴感测器,若再搭配应美盛AAR(AutomaticActivityRecognition)软体,可让穿戴式装置内的感测器即使常时开启(AlwaysOn),也不会大幅影响整体运作功耗。
事实上,在三种主要的动作感测器--加速度计、磁力计以及陀螺仪中,耗电量最高的非陀螺仪莫属,因此并非所有的开发商都会将陀螺仪大举导入至装置内;着眼于此,MEMS元件商无不戮力开发低功耗的陀螺仪产品,且近来已小有成果,让整体惯性量测单元(IMU)更能符合穿戴式装置对低功耗的需求。
低功耗陀螺仪现身穿戴式感测应用更省电
意法半导体技术行销专案经理李炯毅表示,新一代低功耗陀螺仪已经竞相问世,可望助力穿戴式装置设计出更为省电的情境感知功能。
意法半导体(ST)大中华暨南亚区类比、微机电与感测元件技术行销专案经理李炯毅(图4)表示,由于陀螺仪的耗电量让人望而生却,仅有部分高阶的穿戴式装置,如智慧型眼镜、监测激烈运动状态的智慧型手表/手环等,才会将如此高耗电的MEMS感测器导入。
据了解,市面上大多数陀螺仪的平均操作电流约为加速度计及磁力计的三十倍左右。李炯毅进一步指出,通常加速度计与磁力计的操作电流约要在200微安培以内,方能符合穿戴式装置对于超低功耗的严苛需求;然而,陀螺仪的操作电流约为6毫安培(mA),与加速度计及磁力计相比,耗电量惊人,因此MEMS感测器厂商无不殚精竭虑,设法将陀螺仪的功耗降至最低,为穿戴式装置打造更为低功耗的情境感知功能,并进一步扩大开发商采用陀螺仪的比例。
目前应美盛(InvenSense)、BoschSensortec及意法半导体皆竞相开发低功耗的陀螺仪产品。相较于先前操作电流约为6毫安培的主流陀螺仪方案,MEMS感测器厂商开发的新一代低功耗陀螺仪,其操作电流皆可降至3毫安培左右;李炯毅指出,虽然从6毫安培降到3毫安培,数字上看来是极微小的差距,但对于实际功耗的缩减却大有助益。