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半导体

可穿戴设备的挑战与未来

从国际消费电子展(CES)、全球行动通讯大会(MWC)到台北国际电脑展(Computex),新一波由苹果(Apple)Apple Watch带动的可穿戴设备风潮陆续袭卷各科技展场,无论是新创公司还是品牌厂商均竞相展示智能眼镜、智能手表、健身腕带等可穿戴设备,积极抢占市场先机。

无疑地,穿戴式技术正迅速成为新一代资讯产品中最受关注的焦点。然而,正处于发展初期的穿戴技术仍面对诸多限制与挑战。特别是当市场一片看好可穿戴设备将改写消费技术版图时,哪些障碍将影响其成长?相关业者将如何因应与突破?

事实上,从2014年开始,许多大厂如三星(Samsung)、乐金(LG)、小米(Mi)、Nike等积极投入可穿戴设备的产品研发,举凡智能手表、运动手环等都是业者聚焦的产品开发方向。三星在今年CES展出即将上市的智能型手表,4月苹果Apple Watch上市也吸引购买潮,而小米(Mi)运动手环以低价位策略抢攻市场,更造成人手一环的热闹景象。

根据市调机构Juniper Research研究报告指出,2018年可穿戴设备市场将较现阶段成长3倍,从1,900万台的规模成长到6,000万台。Juniper Research并预测,在未来几年可穿戴设备将朝M型化发展,一类是会变得越来越复杂,就如智能手表结合测量各种生理资讯外,还可作为智能型手机的延伸,并拥有来电提醒、音乐播放以及可使用各式应用程式等功能。或是结合医疗相关领域而开发的专业型可穿戴设备,测量精准度相对较高,所测得的数据也可实际作为医生诊疗的依据;而另一类则是以低价吸引消费者,但功能较阳春的产品。

另外,根据市场研究机构IDC预估,可穿戴设备市场出货量可望从2014年1,960万台成长至2015年约4,570万台,年成长率大幅跃升133.4%%。到了2019年更上看1.26亿台,这5年的年平均复合成长率(CAGR)更将达到45.1%%。

从产品受消费者欢迎的程度,以及市调单位对可穿戴设备市场发展的乐观态度,都似乎预告着可穿戴设备市场将是协助厂商创造下一波营收产值的新领域,因此不仅终端装置制造商,零组件制造、IC设计业者,都将产品开发方向瞄准可穿戴设备。

智能手表融入智慧家庭

市调机构纷纷认为,目前可穿戴设备主要的应用为运动手环、智能手表或医疗相关测量装置,近期较夯的不啻为智能手表。ARM行动市场全球行销总监James Bruce也看好智能手表将成为可穿戴设备的消费首选,“腕表类产品显然将会是这项技术的主要应用,如今我们正处于这一成长市场的开始。

不过,相较于其他可穿戴设备,目前智能手表显然比较像是智能型手机的辅助工具,智能型手机拥有的功能在智能手表上也可以看到,不像穿戴式医疗装置的功能较明确地专注于量测、监控各种生理资讯。

随着物联网(IoT)应用范畴逐渐扩大,手机已经进驻智慧家庭,成为智慧家庭系统远端控制工具,不仅如此,手机也化身居家电器的遥控器。作为智能型手机辅助装置的智能手表能否如同手机一样成为智慧家庭应用的一员?亦即未来消费者也能透过智能手表控制空调、照明等。博通(Broadcom)宽频通讯与连线事业群资深行销副总裁Rich Nelson认为,答案是肯定的。

这是由于物联网的宗旨及为万物皆可联网,既然智能手表是智能型手机的延伸,自然智能手表也应该可以做为智慧家庭的控制装置。更重要的是,即使未来智能手表有新的发展方向,不再是智能型手机的‘附属品’,一样也能够和许多智慧家庭装置连结。

不过,值得注意的是,做为智能手机的辅助装置,对智能手表进入智慧家庭也造成一定的挑战。Nelson表示,无论是苹果或三星,抑或者使用iOS或Android系统的智能手表,目前都只能和自家厂牌的智能型手机连结,所以要和智慧家庭中的闸道器(Gateway)、智能电视、照明系统、空调等设备连接,甚至进一步控制,还需要进一步开发相关应用软体、韧体,甚至在智慧家庭通用的标准规范尚未出炉的情况下,现阶段的智慧家庭控制系统也较为封闭,每家厂商自有一套系统,智能手表不是说要加入就能顺利导入。

跳脱配件角色 可穿戴寻求利基应用

随着可穿戴设备功能不断推陈出新,一个有趣的话题是可穿戴设备将在一些重要应用领域取代智能型手机吗?对此,业界厂商与分析师的看法十分两极。有一派认为像智能手表这样的穿戴设备只能作为智能型手机的配件,延伸应用于显示资讯或提醒用户。另一派则认为穿戴技术将成为一款独立的设备,主要目的在于收集资料。

博通宽频通讯与连线事业群产品行销总监Jeff Baer指出,“智能型手机有趣之处在于它是至今唯一一款尺寸随时间变得更大的消费电子装置,这是因为用户喜欢在上面观看视讯以及游戏等应用的需求。带动可穿戴设备在许多情况下虽然只是智能型手机的一种延伸,但未来某些特定应用将会专为可穿戴设备最佳化,而某些应用则仅适用智能型手机。因此,智能手机与智能穿载装置二者将分别执行不同的功能,针对不同应用领域寻求互补,而不至于取代。”

可穿戴设备当然不会完全取代智能型手机,但是,Bruce明确指出,在行动支付或针对连网至家庭或汽车等应用,支援近场通讯(NFC)的智能手表由于十分简便易用,比智能型手机更有机会成为主流应用装置。

晶心科技(Andes)技术长暨总经理室资深副总经理苏泓萌表示,智能手表若只是智能型手机的缩小版,对应用程式开发者来说,只需开发可延伸至智能手表的智能型手机应用程式(App)即可,开发商相对也较快、成本回收也较迅速。不过,智能手表的应用发展不应如此“局限”。

苏泓萌强调,智能手表、智能眼镜并非可穿戴设备的‘杀手级’应用,Google的智能眼镜已‘出身未捷身先死’了,智能手表若只作为手机的延伸应用,最终消费者对此种产品的接受度则有待考验。事实上,比较可行的可穿戴设备终端产品是像血糖仪、体温/血压计等量测生理数据的装置,而且是放在身上而不是只能戴在手上。

Nelson补充说,目前智能手表等穿戴装置的主要应用领域仍不明确,各家厂商都仍在找寻中,做为智能型手机的附属只是其中一项应用,预期未来应该会有更适合智能装置大展身手的应用市场。

兼具低功耗与高效能

高通资深总监兼可可穿戴设备部门事业主管PankajKedia表示,“可穿戴设备将经历与智能型手机在过去10-15年来的相同发展周期——一旦使用者实现互连,就会开始要求更好的体验。如今,我们正处于可穿戴设备发展周期的开始阶段,当可穿戴设备连接至手机或其他装置,用户将会希望手机上的所有功能也能在新装置上实现,而且必须兼具低功耗,”使用者的体验变得至关重要。

然而,Apple Watch推出之后,使用者的‘不佳’经验大多是非常耗电。以可穿戴设备本身而言,特别是负责侦测生理资讯的装置,若电力消耗快,得花晚上睡眠时间进行充电,这样将无法达到24小时随时监控的目的,医疗监测相关可穿戴设备也将无用武之地。

不过,可穿戴设备要能达到超低功耗特色,产品的功能就得较为阳春,产品功能较多、复杂且更智能的穿戴式产品,就只能向功耗妥协。难道可穿戴设备只能在低功耗与高效能之间择一,无法鱼与熊掌兼得?在微控制器(MCU)业者的努力下,低功耗与高效能兼具的可穿戴设备可望实现。

意法半导体(ST)微控制器、记忆体及安全微控制器事业群微控制器产品部产品线行销经理Jean-JulienPegoud表示,以ARM Cortex-M4为核心的微控制器其特色即是具备较高的效能,但低功耗的部份就无法与其他核心如Cortex-M0比拟。不过,透过各家微控制器业者的‘独门’技术,Cortex-M4微控制器现在也能在保有高效能特性之余,达成超低功耗的目标。

推升无线充电市场

电池寿命无疑是穿戴装置面临的重大挑战。Baer指出,“只要忘记充电几次,使用者可能就对这一装置兴趣缺缺了。除非找到解决供电问题的有效解决方案,例如能量采集与无线充电,才有机会推动可穿戴设备市场成长。”

因此,可穿戴设备的发展也衍生新的应用商机,其中一项即是无线充电。苏泓萌表示,可穿戴设备最大的忌讳就是需要时时从身上拆下来充电,因此,日本、韩国在去年已针对可穿戴设备开发无线充电装置,让消费者可随时随地进行充电,虽然这样的产品目前仍在试水温的状况,但晶心科技相信可穿戴设备将可为无线充电再添新应用范畴。

Baer也认同这一观点,他看好无线充电可望成为新一代装置的最终充电解决之道,预计最先可能会在餐厅或速食店开始出现无线充电的服务,而等到无线充电生态系统完善后,可望克服可穿戴设备的供电挑战。

然而,值得注意的是无线充电技术对于医疗类可穿戴设备是否造成影响,将是相关业者开发产品时所需特别重视的一个问题。

不只有方形 AMOLED机会来临

除了无线充电外,可穿戴设备也为主动矩阵有机发光二极体(AMOLED)带来新商机。近期包括Apple Watch、Galaxy Gear、S6等智能手表与智能型手机,不约而同采用AMOLED面板,甚至中国大陆自有一线手机业者也开始为提高产品的附加价值而导入AMOLED,预告着AMOLED面板市场将要翻身。

上海和辉光电表示,即使目前可穿戴设备的应用仍不明朗,但从客户端的需求可发现,可穿戴设备的外型根据不同的应用需求,未来将会相当多变,不会仅局限于矩形或是圆形。例如中国目前较主要的两种智能手表类型——Apple Watch与华为手表,分别采用了方形与圆形的设计。

但智能手表的外形重要吗?时瑞鸿科技(3Wearable Technology Co.)执行长James Xiong指出,以用户的需求来看,年长的用户由于将智能手表视为钟表,因而习惯了圆形,而年轻世代则将智能手表视为一款新科技装置,因而可接受正方形的形状。但无论是圆形或方形,Xiong强调,设计的重点在于既轻且薄。

在这方面,AMOLED的优点将可充分展现。上海和辉光电表示,AMOLED在现阶段已可制作成圆形面板,将可满足一般人对手表表面的直觉想法。随着华为、乐金及三星最新款的智能手表都改用圆形表面设计,不难预料这些业者都将采用AMOLED,也将进一步带动AMOLED的市场发展。

可穿戴设备的挑战与未来

根据中国网路服务供应商(ISP)胜讯(Tencent)的一项调查显示,45.7%%的消费者通常会在1个月内不再使用其可穿戴设备。到了大约6个月以后,这一数字就会攀升到99%%。这些发人深省的统计数字显示可穿戴设备会有多么容易让人淡忘,另一方面也描绘出业界在设计、开发与行销可穿戴设备时所面临的困难。

毕竟经营可穿戴设备业务说来容易,做起来可不简单。尤其是穿戴式技术迅速成为消费性电子产品中最受欢迎的焦点时,还面临着其他诸多威胁。根据技术市场研究公司Technavio指出,包括缺乏商业模式、产业链尚未成熟,缺乏产业标准、资料零散(因为用户并不会随时配戴)以及操作或使用不便等因素,都可能影响市场成长。

设计限制:消费者通常喜欢配载手表、珠宝、腕带与眼镜等穿戴式配件来宣告个人特质。因此,可穿戴设备必须能够反映使用者的流行趋势。然而,目前大部份的可穿戴设备制造商均专注于技术,而非设计。例如大部份的智能手表使用的是专为智能型手机设计的处理器与元件,因此目前看到的智能手表都比正常手表的尺寸更大。同样的,智能眼镜可能也无法反映出使用者的流行偏好。

功耗过高:大部份的可穿戴设备由于必须利用无线网路、蓝牙与GPS等技术,因而消耗大量功耗。目前的可穿戴设备电池约可持续一到两天,在密集使用的情况下还撑不到一天。例如,Apple Watch正常使用仅持续18小时。因此,可可穿戴设备的电池寿命太短与高功耗以及相关的热问题(由于它直接接触身体)都可能减缓其应用与采纳,从而阻碍市场成长。

成本高昂:可穿戴设备的成本太高也将削弱市场成长。然而,目前大多数制造商均针对高阶应用推出产品,品牌商品的价格更高,例如Apple Watch的价格从350美元起跳。初始成本过高可能让更多消费者无法负担,导致穿戴装置的大量采用速度减缓。

安全性堪虑:无论是技术与平台,仍在发展初期的可穿戴设备并不像智能型手机系统逐渐成熟,但越来越多的可穿戴设备利用GPS或APP记录与分析使用者的个资与隐私,装置所收集的资料如何被使用以及资料传输时的安全性都可能存在风险与潜在威胁。

使用不易:随着苹果Apple Watch以及各家智能手表推出后,消费者相继提出许多使用上的问题,例如手部刺青可能影响测量准确度、以蓝牙连接iPhone耗电过高,导致电池续航力撑不了1天等,这些问题可能限制智能手表的市场发展,以及其可衍生的应用市场。

尽管这些问题可能减缓穿戴装置的市场成长与应用,但并不能阻挡市场进展。未来的可穿戴设备仍可望广泛地应用在医疗、时尚、宠物、工业与农业等领域。但为了有效地克服目前的穿戴技术挑战,Baer指出,工程师必须简化设计复杂度,“现在正是让装置变得更强大且易用的开始阶段,随着装置上的功能日趋复杂,工程师必须简化设计复杂度来克服技术障碍。”

此外,Polar Electro产品管理总监Marco Suvilaakso认为,穿戴技术还需要更多的支援应用案例,才能提升这项技术的价值以及推动市场成长。他强调,除了Google与苹果(Apple)以外,新一代的可穿戴设备将拥抱更多的创新。

“未来更多的可可穿戴设备创新将融合于消费者的日常生活中,例如在衣服钮扣或织物中加入感测器。”Kedia预期,新一代的可穿戴设备将逐渐发展成为以设计者为导向的流行应用,而不再只由工程师主导开发。

责任编辑:陈炳欣


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