穿戴式装置设计将走向何方?

穿戴式装置设计将走向何方?

　　随着2014年步入尾声，Teardown、com在过去一年来已经拆解与分析将近400款产品装置了。针对产品进行拆解与分析的这项任务让我们得以掌握技术趋势进展的第一手资讯、更深入分析日益复杂化的设计要求与技巧，以及为各种装置推算材料成本清单(BOM)，包括从Withings健身追踪器到用于2014年BMW i3电动车中的电子元件等。

　　就跟许多人一样，新兴的穿戴式装置及其融入我们日常生活的功能，正深深地吸引着Teardown、com团队的注意，特别是这些可穿戴的装置能够改善身体健康、促进人际关系以及提供与我们切身相关的量化数字。因此，Teardown、com团队最近在拆解工作室中正忙着比较在将近20年前所分析的穿戴式装置，以及随着这一波物联网(IoT)潮流而来的最新穿戴式装置。

　　定义什么是穿戴式装置的确催生了满足多种不同需求的广泛产品服务。例如，如果你浏览一下Wearables、com网页，只要看看有哪些产品被视为穿戴式装置，就会发现这是多么有趣的一件事!这些产品装置广泛地包括了蓝牙项炼、健身手环、高尔夫球手套、衬衫，甚至还有一款可作为手环型无人机的Nixie可穿戴式相机(它真是教人无法抗拒地想要拥有!)。

　　可穿戴式装置应用范围广泛，从消费性电子、医疗到甚至是军事用途等可说是包罗万象。虽然根据特定目标市场的不同分别存在着诸多挑战，但大多数的可穿戴式装置也有类似的挑战。首先以及最重要的就是如何为这些装置供电与充电。其次是如何将所需的功能搭配至可供选择的多种感测器、成像设备以及输入设备等。

　　特色：谁才是市场第一?

　　Teardown、com团队保留了过去十余年来所拆解的每一款装置。这次的比较任务让我们得以重温好几箱的‘压箱宝’，看看哪一款可穿戴式装置够份量足以就‘市场第一’这项特点拿出来比一比。我们最早选择可说是目前穿戴式装置现象始祖的是一款内建相机镜头的卡西欧(Casio) WQV-2腕表，拆解这款产品的时间可追溯到2000年!

图1：卡西欧WQV-2相机腕表

　　值得注意的是，这款腕表(及其姊*装置卡西欧Wrist MP3播放器)具有专为健身与运动市场量身打造的外型设计。2004年，另一款打着‘至尊神探表’(Dick Tracy Watch)名号的手表Fossil FX-3002上市了，它并不以运动健身为主打市场，但却有着几项‘市场第一’的特点。例如，这款Fossil FX-3002是首款具有感应式充电的可穿戴式装置;它是首款搭载微软(Microsoft)作业系统的装置之一，可透过FM次载波无线电提供即时的股市、运动、天气与新闻等资讯。此外，它还是第一款在表带中内建天线设计的可穿戴式装置。

　　从2009年起，OEM对于还能在可穿戴式装置中加进什么功能变得更加积极，特别是针对一些限量发行的装置，如支援3G视讯通话功能的LG GD910 Watch Phone触控式腕表型手机。LG GD910并不是第一支腕表型手机，但却是首款把这么多的功能整合于重量仅90克的小型手机中，包括语音通话、3G数据传输、Synaptics公司提供的触控显示器、博通BCM2046实现蓝牙功能，以及可拍照与进行视讯通话的相机。其RF蜂巢式设计采用英飞凌的无线解决方案(该部门现为英特尔收购)，以及村田(Murata)和安华高(Avago)的一些元件支援。根据Teardown、com的研究分析显示，如同许多蜂巢式手机一样，这支手机需要利用技术进行多支天线的设计与组装。

图2：LG GD910腕表型手机

　　现代版穿戴式装置

　　像LG GD910这种限量版装置通常价格较高，但也推动着设计持续向前发展。至今，在Teardown、com的拆解资料库中多年来已经累积超过一百款以上的可穿戴式与健身装置了。我们也看到了这些装置的共同点还不少。

　　首先，目前的可穿戴式装置所具有的充电电池都比2000年时的卡西欧手表更好。当然，以今日的技术进展而言并不足为奇，但其迷人之处就在于可让我们看到电源管理晶片(PMIC)过去十年来的进展。其次，新的可穿戴式装置中挤进了更多感测器，从心率计与脉搏血氧仪到加速度计等等，如博世(Bosch Sensortec)的3轴加速度计BMA250，或意法半导体(STMicroelectronics)的9轴LSM9DS0组合感测器等。无论在可穿戴式装置中整合了多或少的感测器，他们都得连接到一款RISC微控制器或处理器，如Atmel AVR ATmega168PA控制器或基于ARM的控制器等。

　　可穿戴式装置可说是整个物联网发展的一部分，意味着这些装置都必须连网。因此，大多数可穿戴式装置都采用蓝牙技术实现连网功能，而今该领域尚未出现明显的单一主导厂商。包括德州仪器(TI)、ST、Nordic、CSR、高通(Qualcomm)与博通(Broadcom)等公司都曾经出现在多款拆解装置的蓝牙功能中。有些可穿戴式装置采用Wi-Fi和蓝牙组合晶片，如博通BCM4334。此外，还有些装置的Wi-Fi只用于进行软体更新，主要的连接功能仍仰赖蓝牙。

　　封装技术也在可穿戴式装置设计上扮演很重要的一部分。Teardown、com团队利用X光机器截取3D影像，观察微电子与晶圆级封装如何导入塑料、金属与橡胶材料。超轻薄的腕带被视为连接各种元件与子系统以便为使用者提供先进功能的重要设计。

　　2015年及其后的可穿戴式装置

　　为了在可穿戴式装置市场中更具有竞争力，从电池到机械制造等各个环节进行更智慧化的选择将是设计与制造的终极目标。以Jawbone UP24无线时尚手环以及Mi Band小米手环这两款类似的装置为例，整体来看，两款产品都采用了相同类型的元件，然而，据估计，Jawbone UP24的制造成本比小米手环足足高出了58%。

图3：Jawbone UP24无线时尚手环(左)，以及Mi Band小米手环(右)

　　此外，根据Teardown、com最近拆解三星(Samsung) Gear Live智慧手表的初步分析，可以发现其中采用了赛普拉斯半导体(Cypress Semiconductor)的TrueTouch Gen5触控控制器。Teardown、com产品分析师Stacy Wegner指出该设计采用Cypress CYTMA545-44LQI33ABA电容式控制器，取代了三星前两代智慧手表Samsung Gear以及Samsung Gear 2 Neo所采用的Melfas触控控制器。

图4：Samsung Gear Live智慧手表

　　Samsung Gear Live智慧手表还采用Cypress CYTMA545的防水功能、触控唤醒模式，但仅使用了CYTMA545提供33条感应线路的一部份，因而有助于让三星可为其最新智慧手表设计实现更低功耗。

图5：Cypress CYTMA545电容式控制器让三星Gear Live智慧手表更省电

　　在2015年，Teardown、com将继续分析健身腕带和智慧手表以及甚他各种有趣的穿戴式装置，例如利用心跳进行身份验证的Nymi智慧手环、挥挥手就能实现控制的Myo手势控制臂带，以及让宝宝穿在身上就能监测睡眠与活动状态的Mimo智慧型婴儿监测仪等等。当然，这一连串的拆解清单中也会包括即将在今年春季上市的Apple Watch智慧手表。

　　而针对将在今年初于美国拉斯维加斯举办的年度盛事——国际消费电子展(International CES)，我们也已经准备就绪了，同时，我们也迫不及待地想看看明年的穿戴式装置市场将带来什么样的新风貌。当我们沈浸在高科技产品带来的崭新季节，仍将一如往常地密切关注与分享2015年以及其后的可穿戴式装置设计趋势。我们将会看到腕表型手机再度崛起吗?或是专为BMW无人驾驶车设计的可穿戴式代客停车手环?

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