穿戴式科技：賦予超級英雄的超能力

Dialog Semiconductor產品行銷事業經理Mark de Clercq。

穿戴式科技早在人類進化史中即不斷在演進，從基本禦寒到現今已可提供身體訊號感測，為健康把關的智慧衣，為人類所帶來的各種便利，讓生活更加精彩。

然對產品開發人員來說，在設計這類穿戴式產品時，仍有許多問題亟待克服，像是電池壽命、產品外型、更方便使用等等，讓我們來看看廠商的解決方案…

穿戴式產品體型  從大至小到微型

Dialog Semiconductor(德商戴樂格半導體)產品行銷事業經理Mark de Clercq，就「穿戴式科技：賦予超級英雄的超能力」的議題做演說，首先他引述知名漫畫來說明超級英雄的穿戴式科技應用範例做開場，例如蜘蛛人的超能力：蜘蛛感官(Spider-Sense)，可以偵測到周遭的危險以快速做出反應。

說到穿戴的驅動與進化，可回溯到石器時代，最早衣服是用來保護身體與禦寒。在2000多年前兵工廠推出各種防禦裝備，讓戰士穿上鎧甲以避免與敵人打鬥時而受傷。到了近代，人類發明了眼鏡和望遠鏡，讓視力恢復、提升視覺能力。而聽覺部分，也有助聽器和耳機的發明，提供人們聽覺的升級。

從早期的基本穿戴需求，演進到如今穿戴式科技，在包含各式MEMS、耳機、IC、電池、無線網路等元器件的電子數位化及微縮製程之下，使得穿戴式科技的發展越來越能與身體「整合」在一起。例如聽覺產品像是原本耳掛式的耳機？助聽器，進化到直接做入耳朵上或部分耳道內，甚至體積再微縮到可以完全做在耳道內，到幾乎看不見。

在視覺產品部分，穿戴式電腦教父Steve Mann也從1980年代開發出有天線的電腦眼鏡後，到1990開始稍微輕盈化的電腦眼鏡，直到1990年後期，可以做到跟一般眼鏡相當大小的智慧眼鏡。

甚至，如今Google亦推出智慧隱形眼鏡，在軟性隱形眼鏡上面嵌入感測器(透過淚液來檢測血糖)與晶片＆天線(接收電力與傳送資訊)。以上都是拜科技的進步與製程的微縮，使得當今穿戴式科技越來越能微型化、無視化(Invisible)，甚至成為人類身體的一部分。如今穿戴式科技應用在生活、健康、軍事、醫療等領域，大家都在為提供「蜘蛛感官」的方向而做努力。

麻雀雖小五臟俱全的穿戴式裝置

Mark接下來說明當今穿戴式裝置的挑戰與解決方案，以目前的系統設計，核心有處理器&記憶體(與通訊元件連接)和電源處理元件(與電池連接)，並與使用者介面(螢幕和聲音)和各式感應器(含驅動器)做連結。

若將這樣的系統細分之後，Sensors就有：相機、麥克風、GPS、心率器、生物、瓦斯、壓力、濕度、光度、加速器？陀螺儀？磁力計等；驅動器有: AFE、ADC、Fusion等；處理器&記憶體有: Cortex M或A、DSP、Flash、RAM等；電源管理元件有: DCDC、LDO、充電、電力計、電源管理IC等；使用者介面包含：顯示器、觸控、聲音、LED、振動器、觸覺回饋等；通信元件就有：藍牙Smart、Wi-Fi、Cellular等等。

在上述這麼多元件中，消費者只在乎穿戴式產品能夠具備：1.電力超持久；2.無感存在 (意指產品外型必須小到幾乎可以忽略)；3.簡單使用。因此，SI(系統商)就必須開發出：1.低耗電；2.超小系統體積；3.直覺的UI來因應。

而Dialog提供了電源管理、短距無線技術、超低功耗與音效技術、低待機耗電與高能效AC至DC電源轉換等等各式解決方案，來符合穿戴式裝置的系統業者導入使用。

微縮合身超省電  滿足穿戴式需求

正因穿戴式裝置需要超小、省電、高效，因此Dialog提供了SmartBond DA14580的單模藍牙智慧晶片解決方案，具備比同業還省一半以上的耗電量(在3V、0分貝毫瓦的輸出電量下，傳輸僅須耗用4.9mA的電力，系統其他部分僅<600uA的耗電)、小一半以上的體積(採2.5x2.5x0.5mm的WL-CSP封裝)，以及少一半以上的外接元件需求(內建ARM Cortex M0與記憶體、整合PMU，DC-DC和LDO元件、單一腳位的天線、只須5組外部被動元件)，可說是將傳統藍牙晶片體積縮小到極致。

搭配其DA7212(獨立Codec晶片)或DA732x(Codec + DSP 系統單晶片)，提供穿戴式裝置長效開機與語音驅動功能，並支援數位麥克風。再搭配其電源管理IC，可縮小約30%的PCB板面積以及待機耗電量。

至於下一代的穿戴式需求趨勢，將朝提供更多服務、持續感應、更多感應器的方向來走，但仍須維持一樣的產品大小與耗電量。因此下一代產品必須朝更高整合度與更低耗電來發展。Mark舉例，若能發展出像鋼鐵人胸口那種的方舟反應爐，將是理想的解決方案。但現實考量上，可從搭配能源採集、冷熱發電、無線充電、動力發電等新技術，來延長電池續航力。

Mark說電腦的發展，從桌電、筆電、行動裝置，到如今的穿戴式裝置，未來將會走到植入式(Implantable)裝置發展。他繪出活膚裝置系統圖，包含外皮膚角質的「穿戴層」(如手錶、傳呼機、手機)、「可抽換層」(藥物調劑、介面)，到表皮的「傳輸層」(藥物篩選器、觸覺、感測器)、「中介層」(溫度ID、智慧化妝)，到真皮的「紋身層」(ID、醫學感測器)，說明未來將往植入式科技發展。最後他認為穿戴式技術的演變，將會把科幻漫畫中的超級英雄，活生生的帶到現實生活上。