穿戴式電腦再起 MEMS面臨微縮考驗
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穿戴式科技近來成為極為熱門的議題，不只是Google將開始販售「Google Glass」智能眼鏡外，原本就相關討論就甚囂塵上的Apple 「iWatch」智能手錶的小道消息，又讓業界開始關注穿戴式電腦的最新進展，而穿戴式電腦產品除了將帶起MEMS元件新的全新革命外，也會創造IT產也另一波新科技推進...
雖然穿戴式電腦、穿戴式科技(Wearable Technology)早就不是新議題，但實際上近來穿戴式的行動應用，在新的顯示科技、感測技術、嵌入式系統與行動運算週邊技術漸進備齊後，又被國際大廠Google、Apple等重視，尤其是Google推出新的Google Glass已有具體的產品，同時也在近期開始販售，而Apple的「iWatch」，目前還不確定產品名稱，也還不知道會不會推出市場，但相關的議題已持續發酵。
穿戴式科技需MEMS元件整合 發展更多加值應用
其實穿戴式科技與MEMS元件的使用狀況，在近期已有持續增加的趨勢，因為穿戴式科技的使用層面相當廣，目前較熱門的是整合穿戴式醫療電子建構個人健康管理應用系統，而其中MEMS的元件功效即為穿戴式系統前端感測人體狀態的關鍵資料擷取器。另一個也是跟健康有關連的部份，即運動感測的MEMS元件應用，但這類MEMS屬於較低階的MEMS零組件，但搭配行動電話、平板電腦蒐集處理使用者的運動狀態，這類整合應用架構也漸漸形成一波潮流。一般來說，穿戴式電子產品主要可區分為消費型產品、娛樂型產品、醫療照護型產品、工業/軍事型產品，在消費型產品中還可區分個人健康管理、個人娛樂用途與多功能型態的穿戴式行動運算平台。
而穿戴式技術除了關鍵的環境感測元件外，其實另一個重點在於通訊功能的整合，目前熱門的行動應用通訊技術整合項目相當多，有強調低功耗的ZigBee、低功耗Bluetooth、NFC(Near field communication)與Wi-Fi等，在穿戴式的應用環境下，必須能將解決方案進一步微縮設計，透過新的封裝技術整合以往必須採離散元件整合的設計方案，透過晶片的高度線路、功能單元整合，大幅降低穿戴式電腦產品的設計難度，尤其是線路、排線已被整合晶片利用內部連線取代後，不僅PCB的使用面積可以更小，卻可以完成以往電腦系統的高複雜度線路設計需求。
現有MEMS元件無法滿足穿戴設計需求 需進一步微縮元件尺寸
除了尺寸上的微縮方向外，在穿戴式電腦系統關鍵的運行功耗，也將成為相關解決方案必須解決的關鍵問題，目前主流MEMS元件，仍是以針對行動運算應用為主的對應零件，但穿戴式電腦可用的載板面積、機構空間會更加侷限，因此不只解決方案的尺寸必須進一步微縮，連可用的電池置放空間也會受到考驗，甚至影響到穿戴式電腦系統可用的離線電力資源。
而目前主流的MEMS元件，在小型化設計的應用需求，多數仍集中在針對行動裝置、嵌入式系統應用的整合設計方案，由於穿戴式電腦、系統應用的發展目前僅能算是起步階段，在市場用量極為有限的限制下，針對穿戴式電腦需求設計的MEMS元件可以說是幾乎沒有，這也帶來相關業者搶入此市場的新機會。
穿戴式科技相關產品持續發燒
在2013年CES(Consumer Electronics Show)即展出多項熱門穿戴式運算科技產品，由CES官方數據觀察，在CES展出穿戴式科技產品(包含醫療與個人健康管理)，已較2012年展出項目多了25%，CES官方預估未來五年的穿戴式電腦產品的出貨量，應可成長至一億六千萬套以上！IMS Research研究單位則提出2016年穿戴式電腦週邊應用產品，預估可創造高達60億的市場規模。
隨著市場氣氛與發展趨勢，一致朝向開發更小、更輕、更無感的穿戴式電腦週邊設計方案，相關MEMS解決方案也必須呼應此設計潮流，推出對應的產品設計，不僅需要在尺寸上持續微縮，在元件功耗、整合應用各方面，也必須滿足終端產品的開發設計需求。
手錶型穿戴電子科技 整合MEMS可發揮更多應用功能
例如，謠傳Apple將推出的iWatch(尚未確定名稱)產品，觀察相關訊息可以大致掌握若是iWatch產品成真，應會以Apple iOS瘦身版嵌入式作業系統，搭配各種可監看個人健康數據的MEMS感測器，在使用者配戴iWatch的同時進行身體狀況的持續感測、監控，而要將MEMS感測元件置入手錶設計方案，不只需考量到元件微縮的關鍵問題，也必須同時設計不會干擾用戶觸感與增加不適感的感測介面設計，對於MEMS解決方案與產品整合難度相當高。
除Apple的iWatch配戴型的智能手錶外，由i’m Spa推出的i’m Watch可以說是類似的產品，雖然在已推出市面的i’m Watch產品仍未整合MEMS感測元件，但在用戶熟悉了手錶型的智慧型穿戴式科技，利用手勢或是動作即能進行的人機互動設計，勢必會再產生另一波智能手錶的開發熱潮。
Google Glass在極限空間中 架構完成嵌入式系統應用平台
而有別於手錶型配戴式電腦設計，Google選擇一個困難度相對更高的Google Glass眼鏡型的穿戴式電腦！觀察Google Glass設計架構，其核心的運算架構為採用雙核心OMAP處理器，搭配Google自家的Android 4.x作業系統，同時整合了Wi-Fi、Bluetooth、GPS與3G行動通訊連接功能，但由於Google Glass畢竟可以裝載的電池容量相當有限，對於成品的重量要求相當高，因此Google Glass的3G通訊功能僅限於數據傳輸，而無法使用功耗相對較大的通話功能。
有別於i’m Watch的配戴型產品設計，Google為了搭配其關鍵的AR擴增實境應用，在零件空間極為有限的條件下，仍為Google Glass追加了陀螺儀(Gyroscope)、加速度計(Accelerometer)等MEMS元件，用以讓嵌入式系統得以追蹤分析用戶的臉部/頭部擺動方向與角度，透過即時的MEMS位置參照在640x360解析度的透明顯示屏上架構使用者介面與AR、圖像訊息提示，同時Google Glass的眼鏡鏡框內還配備一紅外線感測器，用以追蹤用戶的眼球反應。
MEMS感測能力 成為Google Glass加值應用體驗關鍵
以Google Glass的使用情境觀察，用戶可以利用Wi-Fi網絡讓Google Glass擷取網路搜尋結果，搭配即時的語音指令、解譯輸入關鍵字，同時利用簡單的語音訊息回覆取得的訊息，所以觀察整個Google Glass應用架構，可以將Google Glass定義成類似行動裝置、智能手機的應用平台，只是這個平台的顯示屏改用透明的眼鏡型顯示屏罷了，至於一般行動裝置需有的運算核心、電池子系統、MEMS感應器等器件，Google Glass只是用了更小的解決方案去滿足應用需求。
在Google Glass使用情境較不同的是，Google Glass與Android手機雖都具備語音指令的解析與執行，但Google Glass反而是偏重語音為主，同時搭配Google Glass鏡架上的觸控感應區進行簡單的UI操控手勢指令動作，至於資料提取與檢索，則以Google現有的雲端應用資源為主，而第三方的應用程式目前還沒有任何開發成果。
檢視Google Glass的MEMS元件需求會發現，像是Google Glass這類高度整合的產品設計，不只是元件的尺寸已大幅壓縮，可用的電路驅動電力資源，也會因為鏡框的構型空間相對有限，而無法裝載足夠蓄電容量的電池子系統，必須在節能的設計上更進一步進行系統優化，在MEMS元件選擇上，就必須迎合設計更小、功耗更低，甚至高度整合的應用條件，才能滿足眼鏡型式的穿戴電腦用途。
目前MEMS元件廠已相繼投入穿戴式電子應用市場，例如STMicroelectronics、Analog Devices已著手開發針對穿戴式醫療應用產品所需的MEMS與相關元器件，如高度整合的加速度計、陀螺儀、地磁感測器等。Qualcomm則是直接針對穿戴式電腦應用中含金量更高的醫療領域，成立Qualcomm Life，以行動通訊技術核心能力，搶攻行動醫療應用市場。而搭配感測器、行動運算平台應用外，系統仍須整合微控制器（MCU）、類比前端（analog front end；AFE）等架構相關應用系統。
