将这套工作好吗?

艾德·斯珀林&安Steffora Mutschler

本月晚些时候推出的苹果看复位对可穿戴电子市场的预期,就像早期的实现卵石,Fitbit,谷歌眼镜帮助提高意识到一个新的水平的可移植性和连通性。早期预测销售强劲,反过来会推动一个新的水平的连通性物联网。

工作仍存在一些缺陷,然而。所有这些设备共享一个相似的问题。有问题应该包括哪些功能以及如何有用的这些设备可以在一个相对较短的窗口之间的电池的指控。有热的问题需要面对,造成漏在待机和活跃的模式,这在可穿戴设备更明显。还有关于成本是多少的问题,做对了,无论是美元和硅。

这些关键问题通常是事先决定的产品冲击市场,但在这套市场几乎被解决在实时和事后经常。日益增长的嗡嗡声在物联网和激烈竞争的衣物收藏市场已迫使许多公司急于产品市场迅速希望问题可以解决在现场或在未来的版本中。

解决这些问题不会是简单的,然而。很难与物理学认为,经济和市场现实。除非这些问题得到解决,要么业务预期将会调整,必须限制功能,显著或体系结构必须改变。

这三个权力的面孔
有三个权力相关问题时可穿戴电子产品。第一个涉及无线通信,这是任何有用的移动物联网设备的基础。

“无论是手表或其他衣物,我们的世界将会有更多的无线连接,和RF消耗大量的电力,”迈克汤普森说,高级产品营销经理Synopsys对此。“你有射频、天线和一个显示需要读,并获得可接受的能力范围内不是一件小事情”。

他说,多功能智能手表,25 - 30小时的电池寿命上限如果是定期与外部世界沟通。这个数字可能是乐观的,这取决于沟通的频率和持续时间可穿戴设备和外部世界之间的有效性天线,连接的信号强度,传输和接收的数据量。其他人已经接近12个小时数挂钩,在计算密集型负载下就几个小时。

“不管这事是收集数据可能与外界共享的无线协议,这意味着你必须有一个或多个无线电活着,”谢尔盖Leef说,新公司的副总裁导师图形。“然后,如果你打算在某些方面与用户沟通,需要有一个显示,电力需求带来了一个全新的水平。”

第二个挑战是泄漏电流,足以应对困难在一个移动设备。核装置的大小减少,随着靠近身体增加,按比例的挑战。只是少消散,泄漏的方法,以热的形式出现,问题是加剧了过程的技术。

每个连续的流程节点在主流物联网world-65/55/40nm-grows越来越漏在待机模式。进行的主要工作时为了改善这种情况,与新的LP过程在这些节点,以及FD-SOI 28 nmfinFETs在最先进的节点,总是权衡。28日性能纳米FD-SOI不能与16/14nm高达finFETs,但它是更便宜的生产,因为没有finFETs面具不需要双模式。16/14nm,设备更快但是他们难以设计和电流密度较高。芯片使用65/55/40nm开发流程不太贵,但是漏电流较高,这就要求比过去更复杂的电源管理方案。

“出现稳步提升,”戈登·库珀说,国际产品营销经理NXP控制器。“有功功率是更好,但泄漏上升。所以你没有受益于过程节点,你可能期望。”

解决这个问题的一个方法是用传感器融合,尽可能使用低功耗传感器的方式手臂大了。小处理器变化较小的任务,如电子邮件或网上冲浪的小核心,同时保留大核心视频处理等计算密集型任务。“所以在有功功率模式下,我们有一个运行在100 mhz,另一个在50 mhz,你可以切换核心,”库珀说。

格雷格•长袋网营销总监物联网无线产品硅实验室,说异质核心的方法将为高端设备有效工作,不过他指出,在低端的典型策略是有一个单片机做的一切。”这类建筑的选择并不总是被关注的焦点,但他们进入比赛,”他说。

这些市场的细微差别只是进入专注的衣物。“我们认为有一个很好的机会为新的可穿戴设备,“林Frankwell说,总统的安第斯山脉的技术。“这些将是独立的,某些类型的种无栓绳设备,很少连接到网络。其他类型的这些,像iWatch,总会被连接。”

林指出,最大的区别是通信能力。“总是连接”类型的设备需要支持各种通信、NFC WiFi和其他人。在很多方面,总是连接的可穿戴设备,从半导体的角度来看,很像低功耗物联网设备。”

第三个问题与权力涉及到电池。到目前为止,改善电池技术已经相形见绌跳跃在硬件电源管理和更好的效率。但在世界各地的许多大学正在进行工作,既能改善电池技术,降低电池的成本,更有效地收他们使用能量收集技术。这可能会带来大的变化在汽车和许多移动设备,但对可穿戴电子产品的影响可能是最少的,因为尺寸和重量限制。

权衡和杀手级应用
权力延伸到需要在这些设备上运行的软件,,这可能是有问题的,因为到目前为止没有明确的杀手级应用或一组应用程序被认为是“必备”的特性。

这套“关键是低功率,所以设备,多年来为低功率设计应用程序意义的衣物,“导师的Leef说。“现在,一旦你添加明亮,色彩斑斓的显示,那么你是具有挑战性的电池。起搏器和除颤器的家伙一直在低功耗设备如心脏起搏器,坐在里面病人和操作单个电池12到15年,所以没什么新创建低功耗系统。但是这些东西没有收音机或显示。什么使这套有趣的是阅读一些传感器实时数据。需要有一些低级处理器活动只是为了收集的数据。”

这是另一个角度。设计上的成本压力非常高,因为许多这些设备被卖到消费市场在像中国这样的地方,这是几年前,美国和欧洲在采用物联网与中央政府的大力支持。事实上,有一个巨大的推动政府让所有电器和家用电子产品“smart-ready。”

成功在这个市场并不仅仅是第一个进入市场,。它需要一个微妙的平衡之间的挤压成本设计的处理组合包装,平台技术和标准的ip和这样做在一个很短的市场窗口,有足够的定制提供分化,和有足够先进的电源管理,使终端设备建成的有用。被问的问题是,“鉴于这些参数,电池寿命多少才够呢?“没人知道,但几乎普遍协议正确是不够的,需要更改设计,以反映这一点。

“最重要的事情在这些设备电源管理,”查理之说,中国总裁兼首席执行官的闪亮半导体。“如果你要收取设备每周,这不是一个问题。如果你不经常使用它,这并不是说很难创建一个设备,电池将持续三个月。但是还有没有一个杀手级应用。”

和的一个重大问题所在。杀手级应用是什么?

”“永远在线”的世界传感器处理,无论是在衣物、手机、智能家居,或物联网,迅速增加了许多新的和独特的用例,”杰克Alamat说,营销经理NXP单片机。“最让我兴奋的是自然的用户界面的应用程序,医疗应用程序,和增强现实。什么使这些应用程序成功将在很大程度上取决于易用性,互操作性,和对消费者的日常生活产生积极的影响。”

变化的公式
在幕后,IP供应商正在准备这一转变并最终定义一个杀手app-one,可能会包括一些生物传感加上本地处理一些数据和连接到外部设备或设备。这就解释了为什么三星对其进军了大事数字医疗去年,为什么苹果公司一直专注于健康和健身应用程序在其即将到来的智能手表。

组件内部如何这些设备集成和组装可能是独一无二的,随着运行在他们的软件,但实际IP块和记忆不会。这种变化的一个迹象是硬IP的数量的增加,已开发和特点,和完整的子系统对视觉传感器,声音和运动。

“我们扩大我们的IP目录,”马丁·隆德说,IP Group的高级副总裁节奏。“所以你可以连接到控制器和连接到系统,但链式连接的IP控制器硬IP是非常复杂的,它需要时间。”

同理,手臂已经开发了一套微控制器,提供一系列的选项从这套少power-sensitive设备。

“如果每个人都做一份好工作优化设计力量的手臂,和有很多的软件部门,也有很多人知道如何设计与手臂和很多人知道如何计划的手臂,“导师的Leef说。“如果我是运行一个公司专注于衣物和我资助的相对较好,这是我最有可能去的地方。但是不资助的人通常会倾向于选择等更成熟的处理器核心8051 -从25年前的事情中现成的公共领域。这些不是伟大的力量而言,但他们是完全可用的。唯一的这套东西特别之处是权力——你的东西总是在和你通信和传感器和显示在这里发挥作用。12年起搏器电池将不再工作了12年,它将工作一天。”

安全
一个大问号在这个市场是安全性。如果这套确实捕捉个人数据,它将如何被共享和谁?它将如何被维护在一个已经安全需要更多的能源能源系统?

这变得尤其重要,因为更多的设备进入市场。安第斯山脉的林说创新和新产品至关重要这一市场,”但更重要的是安全、电池寿命、功能,和成本元素,使物联网设备扩散。”他说,将需要大半导体公司的投资开发智能传感器设备、医疗设备、智能家电、触摸面板、无线充电和电源管理ic,所有这些需要hack-resistant。和所有必须做的在一个非常紧密的功率预算有足够的性能,以满足最终用户。
“现在在许多这些设备没有安全,“NXP的库珀说。“当你添加安全性,增加预算。唯一的方法可以有效应对这种未来的移动安全从软件到硬件,因为硬件可以用更少的能源。”
需要一些严重的建筑规划,然而,到目前为止,可穿戴的市场是一个竞争的谁会是第一个市场。可能会有深思熟虑的安全模型。