立足MCU和傳感器 打造杰出可穿戴解決方案

作為產(chǎn)品線最廣的半導(dǎo)體企業(yè)之一，意法半導(dǎo)體（ST）有眾多產(chǎn)品應(yīng)用在可穿戴市場(chǎng)，特別是圍繞著MCU（微控制器）和傳感器兩個(gè)關(guān)鍵產(chǎn)品系列，意法半導(dǎo)體緊跟市場(chǎng)需求，打造領(lǐng)先的可穿戴技術(shù)解決方案。

可穿戴設(shè)備可以解決人們對(duì)便捷、健康、生活、娛樂(lè)等多樣化的需求，其市場(chǎng)前景可想象空間潛力巨大。意法半導(dǎo)體可穿戴設(shè)備產(chǎn)品組合旨在滿足各種嚴(yán)苛的可穿戴設(shè)備需求，目標(biāo)應(yīng)用涵蓋智能手表、健康監(jiān)測(cè)、心率監(jiān)測(cè)、運(yùn)動(dòng)設(shè)備等等多個(gè)方面。我們的產(chǎn)品組合包括數(shù)字處理、傳感器、網(wǎng)絡(luò)連接、安全和電源管理等解決方案。在這些應(yīng)用中，高精度、低功耗、緊湊的外形尺寸和出色的性能是必需的，意法半導(dǎo)體的產(chǎn)品能充分滿足各種前沿的、創(chuàng)新的可穿戴設(shè)備需求。

對(duì)于可穿戴設(shè)備，用戶既期待更輕，更薄，也希望待機(jī)時(shí)間更長(zhǎng)，功能更強(qiáng)大，從技術(shù)實(shí)現(xiàn)角度來(lái)看，這些是非常矛盾的需求。意法半導(dǎo)體中國(guó)區(qū)微處理器市場(chǎng)經(jīng)理廖科盛認(rèn)為，我們的客戶通過(guò)優(yōu)化產(chǎn)品，希望在這些相互矛盾的需求之間找到適當(dāng)?shù)钠胶?，其中能夠?yàn)橥昝榔胶膺@些矛盾需求而設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，將會(huì)是市場(chǎng)的寵兒！

STM32MCU 和MPU（微處理器）作為可穿戴設(shè)備的主要處理平臺(tái)，一直致力于解決這類矛盾需求，從設(shè)計(jì)階段就為設(shè)計(jì)師提供充分的靈活選擇。我們的MPU性能更強(qiáng)，功耗更低，支持更多的功耗應(yīng)用場(chǎng)景，能幫助客戶設(shè)計(jì)出更符合市場(chǎng)需求的終端產(chǎn)品。意法半導(dǎo)體新一代旗艦低功耗產(chǎn)品STM32U5，一經(jīng)推出，就廣泛受到用戶歡迎和應(yīng)用，基于該平臺(tái)的穿戴產(chǎn)品已紛紛上市銷(xiāo)售，市場(chǎng)反應(yīng)熱烈。

廖科盛特別指出，用戶要求可穿戴設(shè)備具有更強(qiáng)的功能，其中AI（人工智能）也是提高性能的方式之一。ST MPU 在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)應(yīng)用低功耗工藝，選用高性能處理內(nèi)核，集成各種運(yùn)算協(xié)處理單元，給客戶提供靈活多變的功耗工作模式，從而幫助可穿戴設(shè)備開(kāi)發(fā)者完美地平衡了高性能和低功耗應(yīng)用的矛盾需求。同時(shí)為了方便客戶在微處理器平臺(tái)上集成應(yīng)用AI 技術(shù)，ST 提供了完善的軟件生態(tài)，方便客戶在產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)中可以快速地在微處理器平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)AI 算法。

以智能手表市場(chǎng)為例，當(dāng)前穿戴市場(chǎng)反饋顯示智能手表市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速，經(jīng)分析認(rèn)為這一市場(chǎng)趨勢(shì)主要源于用戶對(duì)功能需求增加，對(duì)顯示性能和待機(jī)時(shí)間要求更高，以及部分需求向高端產(chǎn)品演進(jìn)等。我們可以看到，在未來(lái)幾年內(nèi)，智能手表將仍然會(huì)是市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力。從2018 年基于STM32L4+ 系列第一塊高顯示分辨率、長(zhǎng)待機(jī)時(shí)間的客戶智能手表發(fā)布，到2021 年基于STM32U5 系列客戶新系列的智能手表發(fā)布，STM32 系列微處理器產(chǎn)品( 包括MCU 及MPU) 為智能手表提供了性能和價(jià)值的同時(shí)，也見(jiàn)證了智能手表這一市場(chǎng)的增長(zhǎng)，并且對(duì)未來(lái)市場(chǎng)增長(zhǎng)有極大的信心和充分的準(zhǔn)備。

傳感器是可穿戴設(shè)備中的一種關(guān)鍵元器件。意法半導(dǎo)體是世界排名前列的傳感器供應(yīng)商，提供多元化和完善的MEMS 和傳感器組合，廣泛應(yīng)用于多樣化的可穿戴產(chǎn)品中，如智能手表/ 手環(huán)、TWS（真無(wú)線立體聲）和AR/VR 眼鏡。

以MEMS 傳感器為例，意法半導(dǎo)體亞太區(qū)MEMS產(chǎn)品高級(jí)市場(chǎng)經(jīng)理許永剛介紹，意法半導(dǎo)體為可穿戴設(shè)備提供一站式服務(wù)，產(chǎn)品包括：加速度計(jì)、慣性運(yùn)動(dòng)單元、壓力傳感器、溫度傳感器。我們擁有 ISPU（智能傳感器處理單元）技術(shù)，可以幫助減少主控制器的負(fù)載。我們?cè)谛乱淮膫鞲衅鳟a(chǎn)品LSM6DSO16IS 中嵌入了一個(gè)超低功耗和高效率的微控制器ISPU，針對(duì)AI 算法進(jìn)行了優(yōu)化，它可以與通用微控制器一樣使用，允許客戶在ISPU 上開(kāi)發(fā)/ 運(yùn)行自己的算法。我們的愿景是通過(guò)傳感器，讓可穿戴產(chǎn)品功耗更低、精準(zhǔn)更高、更智能。許永剛認(rèn)為T(mén)WS 正在成為語(yǔ)音連接的中心。它可以幫助人們?cè)谌魏苇h(huán)境中進(jìn)行交流，并通過(guò)識(shí)別人們的聲音來(lái)提供安全性。這些功能是我們通過(guò)將傳感功能與TWS 性能集成來(lái)實(shí)現(xiàn)的。作為其中的參與者，ST 開(kāi)發(fā)了一個(gè)特定的IMU（16BX）來(lái)支持TWS 應(yīng)用程序。

●   16BX 在嘈雜的環(huán)境中能充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗闪艘粋€(gè)高靈敏度、低噪聲的加速度計(jì)，在寬帶寬環(huán)境下作為骨傳感器具有平坦的頻率響應(yīng)。該傳感器通過(guò)臉頰周?chē)墓莻鲗?dǎo)接收聲音，應(yīng)用專用算法幫助佩戴者“聽(tīng)到”說(shuō)話的聲音，即使在非常嘈雜的環(huán)境中也是如此。

●   ST 的16bx 慣性測(cè)量單元還集成了低功耗的陀螺儀和傳感器融合算法，使高端TWS 能夠支持空間音頻功能。例如，IMU 中的陀螺儀可以跟蹤佩戴者的頭部運(yùn)動(dòng)，以適應(yīng)不同的音頻效果。

●   作為語(yǔ)音終端，具有TWS 的設(shè)備可以經(jīng)常與人們互動(dòng)，以幫助他們接聽(tīng)（或拒絕）電話或切換歌曲。16BX 是一種運(yùn)動(dòng)傳感器，可以執(zhí)行手勢(shì)識(shí)別，從而通過(guò)人類手勢(shì)增強(qiáng)許多交互。

面向未來(lái)的可穿戴設(shè)備，許永剛預(yù)測(cè)VR 和AR設(shè)備會(huì)非常流行。傳感器是虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界之間的橋梁。意法半導(dǎo)體擁有用于AR 和VR 頭戴式設(shè)備的運(yùn)動(dòng)傳感器和MEMS ScanAR-ST LBS（Laser BeanScanning，激光束掃描）解決方案等多種技術(shù)。我們是LaSAR 聯(lián)盟的創(chuàng)始成員，該聯(lián)盟正在幫助建立LBS 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。LBS 這項(xiàng)極有前途的技術(shù)將促進(jìn)適合全天候佩戴的AR 眼鏡的普及。

在VR 設(shè)備中，運(yùn)動(dòng)傳感器被用于跟蹤頭部和手部的運(yùn)動(dòng)。意法半導(dǎo)體擁有高精度、快速的傳感器LSM6DSR，它結(jié)合了加速度計(jì)和陀螺儀，能提供關(guān)于耳機(jī)運(yùn)動(dòng)極其詳細(xì)和準(zhǔn)確的信息，以確保投影保持穩(wěn)定和系統(tǒng)保持響應(yīng)。此類產(chǎn)品旨在提供逼真的體驗(yàn)并減輕因圖像響應(yīng)緩慢或不正確為VR 帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

由于沉浸感要少得多，AR 不太容易受到這個(gè)問(wèn)題的影響。對(duì)于AR，意法半導(dǎo)體擁有超迷你的微鏡掃描技術(shù)。微鏡是一種微型反射機(jī)械裝置，每秒擺動(dòng)數(shù)千次以掃描激光，在波導(dǎo)上繪制圖像，然后反射回眼睛。意法半導(dǎo)體提供的小型化和節(jié)能技術(shù)使眼鏡更小、更輕，并為它們提供更長(zhǎng)的全天續(xù)航時(shí)間。這些努力將有助于普及AR 并加速其采用。

（本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2022年5月期）