可穿戴设备以前所未有的方式改善我们生活的各个方面，包括生产力、健康或日常生活。
它们跟踪并向用户提供有关他们自己和周围环境的信息，这可以帮助激励或鼓励用户做出更好的选择。
此外，可穿戴设备还可以实现个性化链接，即可以将用户的“数字自我”链接到互联网上，让用户可以与朋友或远方的专家分享自己的信息，用于娱乐、咨询或医疗诊断等目的。
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因此，可穿戴设备市场快速增长也就不足为奇了。
CCS Insight 分析师估计可穿戴设备的年出货量分别为 2900 万台和 8500 万台。
目前预计市场规模将达到每年1230亿台、每年4.11亿台（图1）。
然而，尽管最初的增长令人印象深刻，但整体市场仍然相对较小，特别是与十亿部智能手机市场相比。
为了真正推动这个快速增长的市场充分发挥潜力，需要令人兴奋的新型可穿戴设备。
这些设备将集成更多的传感器，为用户提供更多有用的信息，并具有环境感知能力，以确保传递的信息与用户相关。
他们将创造新的用例，例如模糊消费者和医疗界之间的界限，并帮助人们与医疗专业人员一起管理自己的健康。
这些新的用例将以前所未有的方式凸显数据安全和用户隐私的重要性。
图1 预计未来几年可穿戴设备各细分市场都将快速增长。
数据来源：CCS Insigh 可穿戴设备只有人们佩戴才有用，而且使用时间越长越好。
因此，这些下一代设备需要有足够的电池寿命或充电周期之间的使用时间，并且必须外观自然且佩戴舒适。
可穿戴设备的必然趋势是数据集成和态势感知的融合。
第一个可穿戴设备是基于三维加速计的简单计步器。
更复杂的设备很快就出现了，其中包含压力传感器和陀螺仪。
这些设备可以识别佩戴者正在进行的活动类型，例如步行、跑步、攀爬等，并且可以跟踪佩戴者的睡眠周期。
与此同时，温度和湿度传感器可以更精确地测量数量，例如佩戴者在运动训练期间燃烧的卡路里数。
图2 未来，越来越多的生物传感器将被集成到可穿戴设备中。
将更多传感器集成到可穿戴设备中的趋势在未来几年将会加速。
特别是，我们将看到运动和环境传感器的更多集成，以及生物识别传感器的使用增加。
当今的独立可穿戴医疗监视器和许多消费设备都内置了生物传感器来测量心率。
未来几年，更多种类的生物传感器将被集成到消费设备中（图 2），例如用于测量血氧、压力和血糖水平的光谱传感器，以及用于测量汗液水平和 pH 值的皮肤电反应。
传感器。
图3 SmartBond DA0是一款“可穿戴片上系统”SoC，添加了传感器、电源和一些外部组件，可用于快速可靠地创建可穿戴计算设备。
集成更多传感器有很多优点。
最明显的是，它增加了设备的功能，使其能够测量更多的东西并提高数据收集的准确性。
例如，对于处理加速度计输入的算法，使用来自其他传感器的信息来确定正在执行的活动类型可以帮助算法更多地了解其选择，从而实现更准确的活动跟踪。
此外，结合多个传感器的数据，设备可以捕获更多对用户有用的信息，例如心率、加速度计数据和皮肤电反应，以评估一个人正在经历的压力水平。
除了上面提到的运动、环境和生物识别传感器之外，可穿戴设备还可能增加麦克风的使用。
但目的并不是为佩戴者提供更多信息，而是帮助设备感知当前的使用情况，以确定哪些信息对佩戴者有用以及传输信息的最佳方式。
例如，如果设备“听到”喷气发动机的轰鸣声，它可以推断佩戴者在飞机上以及应该监控多长时间。
然后还可以调整睡眠和锻炼建议，以帮助佩戴者更有效地对抗疲劳、脱水和时差反应。
新一代用例正在涌现。
随着可穿戴设备收集更多有关用户和用户周围环境的数据，它们将越来越成为用户的“数字自我”。
与混合可穿戴设备和情境感知相结合，这为可穿戴设备开辟了许多新的用例和几乎无限的可能性。
很容易想象可穿戴设备可以充当通用访问设备。
它可以解锁您的家、办公室和车门。
它可以登录工作系统。
不再忘记钥匙。
密码或门禁卡。
在家庭自动化领域，智能娱乐系统可以通过佩戴者的设备检测家中人员，并自动选择他们喜欢的电视频道、音乐和音量级别。
可穿戴设备可以与房子周围的信标进行通信并激活存在检测，然后根据个人喜好调节照明和温度，或者打开和关闭它们，使用户始终感到舒适并且可以节省能源。
大数据分析推动可穿戴设备医疗应用的兴起也许最令人兴奋的新用例是可穿戴设备在帮助人们管理健康方面所发挥的作用。
随着生物传感器数量的增加以及所收集数据的准确性和可靠性的提高，我们将看到消费和医疗领域的整合。
健身和日常生活设备将从时尚的消费科技产品转变为提供医疗级数据的设备。
因此，用户通过设备跟踪健身或活动水平收集的所有信息都可以与医生或自动健康监测系统共享，以提供不良健康状况的早期预警。
这使得人们能够及早寻求治疗或做出适当的生活方式调整，而且由于通常不太剧烈且更容易实施，因此成功率可能会更高。
可穿戴设备是云基础设施中的天然合作伙伴，用于共享公司正在开发的医疗保健数据，我们将在其中看到所谓大数据的真正力量。
随着可穿戴设备变得越来越普遍和复杂，整理和分析数百万匿名人士的健康、健身和生活方式信息成为可能。
除了揭示深层健康趋势外，这个庞大的数据集还可以揭示疾病的开始，也称为“零阶段医学”。
这样，通过早期干预，可以最大限度地减少健康状况不佳对经济、社会和个人的影响。
隐私/安全变得越来越重要。
随着可穿戴设备收集越来越多的敏感信息以及用户数字自我的形成，隐私和数据安全将变得更加重要，特别是在医疗数据方面。
，消费者将要求最高级别的数据保护；随着消费者越来越意识到这一点，这将成为他们购买决策的关键因素。
数据在存储和传输过程中都需要受到保护。
第一代无线连接可穿戴设备往往依赖于其所选连接技术的既定安全协议，通常是低功耗蓝牙 (BLE)。
如果它用于追踪某人全天行走的距离，这可能就足够了，但如果消费者要信任可穿戴设备来收集和传递医疗信息，就需要更强大的东西。
蓝牙4.2提供了比早期版本更好的安全性，但随着蓝牙设备的数量越来越多，始终存在安全算法被黑客攻击的风险，导致传输不受保护。
因此，可穿戴设备制造商必须考虑独立的数据加密措施，例如Dialog在其可穿戴设备解决方案中采取的措施。
即使蓝牙安全被破坏，传输的数据仍然是加密的。
这将使制造商能够为消费者提供独立于蓝牙的端到端安全性。
因此，其可穿戴设备上的个人信息享有与银行财务记录同等程度的保护。
电池寿命是可穿戴设备的主要设计挑战在集成更多传感器和支持新用例时，可穿戴设备制造商面临着通过纽扣电池或可充电电池维持有限功率预算的巨大挑战。
IDC 和 GMI 的研究表明，当消费者购买电池供电的便携式产品时，电池寿命是主要的购买因素。
一般来说，当今的可穿戴设备可以提供大约 7 至 14 天的电池寿命/充电时间。
随着设备变得更加复杂，消费者将期望至少维持这一数字，并且最好能延长这一数字。
此外，许多可穿戴设备用例依赖于长时间的连续监控，如果必须移除设备来充电或更换电池，那么应用程序的优势就会受到影响，从而降低对消费者的吸引力。
例如，如果用户的充电设备必须整夜充电，则用户无法跟踪睡眠模式，并且可能会错过心悸症状，而心悸症状可能是严重心脏病的警告信号。
典型的可充电锂聚合物电池的容量仅为约40至mAh。
以这样的功耗预算为多传感器可穿戴设备供电数天意味着必须降低系统每个部分的功耗，包括传感器、系统和通信硬件以及软件。
传感器技术不断进步，功率需求不断降低。
以Dialog为例，该公司通过结合应用程序和通信硬件的蓝牙低功耗SoC，例如新型SmartBond DA0（图3）和DA1，不断提高整体系统功耗。
得益于创新的电源管理和无线技术，正常蓝牙活动期间的功耗仅为 1mA 左右。
图4 松耦合无线充电可以支持不需要穿脱的可穿戴设备的开发。
两大供电方式满足可穿戴设备的长期使用需求。
可穿戴设备的最终目标是实现持续监控，这意味着找到一种无需摘下设备即可充电或更换电池的方法来为设备供电。
实现这一目标的两个明显选择是能量收集和无线充电。
在能量收集方面，最可能的方法是太阳能光伏发电和收集杂散射频信号。
振动采集和热电发电也是可能的，但人体运动的频率和身体周围有限的温差意味着它们的发展潜力非常有限。
一些制造商已经在探索能量收集在可穿戴设备中的作用，例如 Misfit 和施华洛世奇之间的合作，生产了太阳能健身追踪珠宝。
然而，鉴于用户对可穿戴设备的需求不断增加，能量收集不太可能成为永远在线设备的唯一电力来源。
相反，能量收集可以作为辅助电源，有助于延长原电池的寿命。
无线充电作为主要电源，具有更大的潜力。
考虑到可穿戴设备需要长时间佩戴，最有可能的选择是松耦合无线充电，其中射频信号向扩展区域内的多个独立设备传输电力；这类似于将多个设备无线连接到互联网的 Wi-Fi 系统。
Dialog 和 Energous 最近展示了此类系统的首次概念验证，充电半径可达 10 米。
如果无线充电确实成为永远在线的可穿戴设备的主要电源，则需要对充电基础设施进行大量投资。
就像Wi-Fi一样，充电系统可以安装在家庭和工作场所，咖啡店、机场和酒店等场所可以通过为客户建立扩展的“充电热点”来从竞争对手中脱颖而出。
新设计的产品形状考虑因素可穿戴设备制造商面临的另一个挑战是将所有功能压缩到人们选择佩戴多天的设备中。
不同的人想要不同的可穿戴设备。
有些人喜欢明确表达自己的时尚宣言，而另一些人可能更喜欢更实际的东西。
目前最常见的可穿戴形式是腕带和智能手表。
Forrester 的初步市场研究表明，腕带和智能手表仍将是最受欢迎的形式，28% 的人乐于在手腕上佩戴有趣且可靠的传感器设备。
如图 5 所示，未来几年，手腕可能仍然是可穿戴设备最常见的部位，但我们将看到大量不同的设备类型出现；所有这些设备都有一个共同点，即外形尺寸极其有限。
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图5 腕戴式设备仍将是2020年最常见的可穿戴设备，但其他精简设备也将流行 数据来源：CCS Insight 要提供此类小型设备，制造商将需要更多集成硬件解决方案； SoC 解决方案在单个封装中提供所有应用程序、系统、安全和个人连接功能。
目前最小的解决方案将SoC和所有必要的无源元件集成在单个模块中，尺寸仅为约3.5×3.5mm。
为了满足未来的外形尺寸要求，此类解决方案需要进一步缩小尺寸。
为可穿戴设备制造商提供解决方案的IC公司可以通过将更多功能集成到IC解决方案中来促进尺寸减小。
例如，Dialog 的 SmartBond DAx 系列将通信、应用处理、传感器集线器和电源管理功能集成在单个芯片中。
这消除了对外部电池充电器、电量计、DC-DC转换器等的需要，从而显着节省了电路板空间。
可穿戴设备前景广阔半导体制造商正在积极部署舒适、高性能的多传感器可穿戴设备，这些设备有潜力帮助人们在许多方面改善生活。
但要真正实现这一潜力，可穿戴设备制造商需要将其设备与消费者感兴趣且相关的服务结合起来。
此类服务的可能性几乎是无限的，从远程医疗检查和帮助人们做出健康饮食选择到家庭自动化等等，正是这些服务鼓励人们购买和使用可穿戴设备并推动消费者采用。
这个年轻的市场继续其令人印象深刻的早期增长并走向成熟。
为了实现这些设备和服务，可穿戴设备制造商需要硅半导体解决方案来扩展功能，同时遵守这些设备面临的独特尺寸和功耗限制。
以Dialog为例，该公司致力于通过其SmartBond系列产品提供这些解决方案。
其创新产品路线图旨在满足该行业不断变化的需求。
该公司的 SmartBond DA0 和 DA1 是该产品路线图的第一步。
作为首款针对可穿戴设备、智能家居和其他可充电设备的单芯片解决方案，这两款产品结合了最佳性能、高集成度和低功耗。
这两款产品也是唯一允许设计人员创建完整的、情境感知的、多传感器可穿戴设备的解决方案，并且具有用户友好的电池充电功能，这将有助于推动这个新兴市场充分发挥其潜力。
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