可穿戴：半導(dǎo)體廠競推低功耗/小體積方案

　　穿戴式應(yīng)用產(chǎn)品將更輕巧、省電。因應(yīng)穿戴式電子裝置對輕薄、小尺寸和低功耗等設(shè)計要求，半導(dǎo)體廠無不積極研發(fā)厚度更薄的封裝技術(shù)，以及超低功耗晶片方案，以協(xié)助客戶打造小體積且超長待機時間的穿戴式電子產(chǎn)品。

　　穿戴式應(yīng)用熱潮延燒至矽谷?？春梦磥泶┐魇诫娮討?yīng)用發(fā)展，半導(dǎo)體廠商Silego及QuickLogic分別推出極薄封裝技術(shù)及超低功耗感測器集線器方案，協(xié)助客戶設(shè)計小體積及超長待機時間的穿戴式電子產(chǎn)品。

　　三星(Samsung)、高通(Qualcomm)、Google等廠商已在穿戴式電子市場初試啼聲，發(fā)表智慧手表、智慧眼鏡等裝置;而2014年各種應(yīng)用領(lǐng)域的穿戴式裝置將如雨后春筍般冒出，為消費性電子帶來新一波生氣。在品牌廠商戮力研發(fā)創(chuàng)新的穿戴式產(chǎn)品同時，半導(dǎo)體廠商也已嗅到龐大商機，正火速發(fā)動穿戴式電子市場產(chǎn)品攻勢。

　　Silego插旗穿戴市場極薄DFN封裝技術(shù)亮相

　　看好穿戴式電子市場成長前景，Silego發(fā)表極薄矩形平面無接腳封裝(ExtremeThinDFN,ETDFN)方案--Lo-Z，欲以僅0.27毫米(mm)的厚度以及超低功耗的優(yōu)勢，推出一系列可配置混合訊號積體電路(ConfigurableMixed-signalIC,CMIC)，全面攻占穿戴式電子市場版圖。

　　Silego行銷總監(jiān)NathanJohn(圖1)表示，傳統(tǒng)印刷電路板(PCB)元件配置方式往往受限于主動式元件(ActiveCircuit)與被動式元件(PassiveCircuit)的厚度、體積不同，因此廠商常將雙方分別放置于PCB的兩側(cè)，但若主動式元件廠商導(dǎo)入Lo-Z技術(shù)，即可讓產(chǎn)品以僅0.27毫米的高度與被動元件放置于同一側(cè)，并縮小整體電路板面積及厚度，而如此一來，手持式裝置及穿戴式電子制造商將可開拓更多的外觀尺寸(FormFactor)可能性。

　　John強調(diào)，與晶圓級晶片尺寸封裝(WLCSP)技術(shù)相較，Lo-Z封裝技術(shù)可以為客戶減少二分之一以上的產(chǎn)品厚度，且Lo-Z封裝提供額外的環(huán)境光(AmbientLight)保護(hù)并可以避免WLCSP常發(fā)生的破裂問題。

　　Silego總裁暨執(zhí)行長IlbokLee指出，Lo-Z封裝首波鎖定的應(yīng)用市場為穿戴式電子及運動健身手表，緊接著是軟性顯示器(FlexibleDisplay)及射頻(RF)模組市場，至于智慧型手機、平板及筆記型電腦亦將是該技術(shù)可著墨的重要領(lǐng)域。

　　Lee認(rèn)為，穿戴式電子市場變化甚鉅，客戶在極短的生命周期內(nèi)欲創(chuàng)造差異化產(chǎn)品，將傾向于采用可編程方案，卻同時具備高成本壓力，因此Silego于業(yè)界創(chuàng)造CMIC分類，期結(jié)合類比元件與類似現(xiàn)場可程式邏輯閘陣列(FPGA)的架構(gòu)，樹立「可編程類比元件」標(biāo)準(zhǔn)，同時提供特殊應(yīng)用積體電路(ASIC)的成本競爭力與FPGA的設(shè)計彈性，預(yù)期CMIC事業(yè)可為該公司帶來至少3億美元的潛在營收(圖2)。

　　事實上，由于一級(Tier1)客戶對CMIC需求若渴，2009?2013年Silego旗下CMIC事業(yè)營收年復(fù)合成長率(CAGR)高達(dá)46%;而今年CMIC出貨量已達(dá)五億顆，為該公司挹注近5,000萬美元的營收。

　　John透露，Silego的Lo-Z封裝技術(shù)已獲得穿戴式電子主要大廠的青睞，未來將應(yīng)用于運動健身手表、手環(huán)等應(yīng)用市場，且該公司極有自信可以ETDFN封裝技術(shù)奪下更多的大單，為Silego創(chuàng)造倍數(shù)成長的營收。

　　Silego已搶先于旗下電源切換器(LoadSwitch)--SLG59M1493ZGreenFET3系列產(chǎn)品導(dǎo)入Lo-Z封裝技術(shù)。SLG59M1493Z系八接腳單通道電源切換器，尺寸大小僅1.0毫米×1.6毫米×0.27毫米。未來該公司計劃將Lo-Z封裝技術(shù)導(dǎo)入旗下其他產(chǎn)品線，包括GPAK可編程混合訊號矩陣(GPAKProgrammableMixed-signalMatrix)與GCLK32.768kHz石英晶體替代產(chǎn)品系列。

　　無獨有偶，客制化特定標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品(CSSP)廠商QuickLogic亦瞄準(zhǔn)穿戴式電子的感測需求，欲以超低功耗的感測器集線器(SensorHub)方案揮軍穿戴式市場。

　　打造數(shù)位第六感省電SensorHub亮相

　　穿戴式電子產(chǎn)品為打造更多元的感測應(yīng)用，搭載的感測器數(shù)量已逐漸增加，造成功耗問題日益嚴(yán)重;因此QuickLogic開發(fā)出僅會消耗1?2%電池能量的超低功耗SensorHub解決方案，協(xié)助穿戴式裝置制造商實現(xiàn)省電又精準(zhǔn)的情境感知功能，讓穿戴式產(chǎn)品成為使用者的數(shù)位第六感。

　　QuickLogic總裁暨執(zhí)行長AndrewJ.Pease(圖3)表示，無論是三星GalaxyS4、蘋果(Apple)iPhone5S或富士通(Fujitsu)等品牌廠的高階手機，皆十分強調(diào)智慧感測功能，包括健康監(jiān)測、室內(nèi)導(dǎo)航定位等;未來行動裝置將增添更多智慧化功能，包含廣告提示、天災(zāi)預(yù)警、安全駕駛等，而上述功能皆須透過陀螺儀、磁力計、光感測器、壓力計等感測器實現(xiàn)。

　　根據(jù)SemicoResearch市場研究報告，未來5年內(nèi)，智慧型手機應(yīng)用將占據(jù)57%的九軸感測器市場，與此同時，感測器集線器數(shù)量亦將同步攀升，以支援上述復(fù)雜的感測解決方案，因此2017年感測器集線器市場規(guī)模將達(dá)27億美元，2013?2017年的年復(fù)合成長率高達(dá)26%。

　　Pease強調(diào)，感測融合(SensorFusion)系感測器集線器的關(guān)鍵功能，而現(xiàn)今軟體開發(fā)者多著重于透過先進(jìn)的演算法提供更精確的感測功能，例如過往計步計僅記錄步數(shù)及距離，未來功能將進(jìn)階至記錄每一步的間距及手機是由消費者手持或放在口袋中;另一方面，手機的健康管理功能亦將由體重記錄及計步升級至辨識運動類型或行進(jìn)斜度、方向變化，以精準(zhǔn)計算使用者卡路里消耗情形。

　　盡管如此，行動裝置精確的感測功能背后卻是可觀的功耗。由于情境感知資訊每天變換上百次，因此Always-on的情境感知解決方案需要即時的感測器管理、僅1?2%電池容量的超低功耗感測器演算法、對GHz等級應(yīng)用處理器(AP)最小的干擾以及處理高速、精確動作感測的效能。

　　Pease指出，感測器集線器須兼顧功耗及運作各式情境感知資訊的彈性，但以特定應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品(ASSP)為基礎(chǔ)的感測器集線器不具調(diào)整彈性，且功耗介于1~10毫瓦(mW)，至于微控制器(MCU)或應(yīng)用處理器雖較有彈性，不過功耗卻可能高于100毫瓦;相較之下，超低功耗感測器集線器以軟體補強可編程裝置，能針對新的演算法具備調(diào)整彈性，將可以低于1毫瓦的功耗運作，系MCU方案的三十分之一，因此該方案未來在穿戴式電子市場亦具備十足優(yōu)勢(圖4)。

　　QuickLogic的超低功耗感測器集線器平臺結(jié)合傳輸管理(CommunicationManager)、彈性融合引擎(FFE)以及感測器管理(SensorManager)三大區(qū)塊，可即時管理、計算智慧型手機應(yīng)用處理器的感測器資料，其中，F(xiàn)FE系該公司特別設(shè)計用于感測器數(shù)據(jù)傳送到應(yīng)用處理器前，先針對數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理、過濾和轉(zhuǎn)譯。FFE的微代碼(Micro-code)可以編程，因此可實現(xiàn)感測器融合、背景感測器校準(zhǔn)和情境變更演算法等復(fù)雜演算法功能。

　　未來穿戴式電子應(yīng)用將于各式領(lǐng)域遍地開花，成為半導(dǎo)體廠商除消費性行動裝置后的另一塊重要戰(zhàn)場，半導(dǎo)體廠商如何針對穿戴式產(chǎn)品輕薄外型及續(xù)航力需求快速推出對應(yīng)解決方案，將成為在該市場脫穎而出的重要關(guān)鍵。