可穿戴设备芯片供应链现状对于中国可穿戴市场来说是具有重要意义的一年。
今年出现了所谓的“爆品”，即单品销量突破百万。
智能手环。
从处理器到显示器，可穿戴供应链也在迅速成熟，越来越多的供应商开始为可穿戴设备开发独立的产品线。
可穿戴设备细分，医疗健康成为主要应用。
据Berg Insights预测，到2020年，可穿戴设备市场年均出货量将达到1.7亿台。
随着物联网（IoT）的不断发展，可穿戴电子产品能够提供的价值正在逐渐增加。
在可穿戴设备发展初期，智能手表是其代表产品。
此类产品不仅可以显示时间，还可以与用户周围的环境进行交互。
医疗健康领域成为可穿戴设备首先瞄准的市场。
通过加速度和生物传感器，这些设备可以分析用户的运动和健康状况。
苹果公司的Apple Watch已成为代表性产品。
此类产品通常运行操作系统，需要强大的处理能力和电池寿命，并且需要每天充电。
然而，可穿戴厂商逐渐发现，消费者需要的是基于不同差异化需求的定制化产品和服务。
因此，不带显示屏的健身追踪器或腕带已成为主流产品。
此类产品的优点是成本低、使用方便、电池寿命长。
Silicon Labs物联网无线产品营销总监Greg Fyke表示，随着固态传感器、低功耗微控制器和无线SoC领域的不断创新，虽然可穿戴设备的形状和尺寸没有太大变化，但它们的计算能力和网络连接正在大大增强。
“可穿戴设备的应用仍然仅限于自己个人使用，因此用户的新鲜感很容易褪去，导致一些人对可穿戴设备未来发展的担忧。
” Greg Fyke表示，未来可穿戴设备所需的功能只会持续增长不减，他认为未来重点发展方向将是医疗监控领域，以及安防、移动等领域支付和社交网络。
“过去，患者的体检数据可能只能短暂收集，但可穿戴设备将能够长期收集更多参考数据，供医护人员做出更有利的判断和分析。
”针对这些领域，Silicon Labs 提供超低功耗 MCU、生物识别传感器、光学和环境传感器以及无线连接解决方??案，这些解决方案可以在 Fitbit 和 Misfit 等公司生产的健身追踪器以及 Magellan 和英特尔 Basis 等智能运动手表中找到。
巅峰手表 等待智能手表。
除了医疗健康应用，精研科技设计研发部经理李建明认为，定位产品也将成为可穿戴设备的重要产品类型。
儿童和老人的定位设备由于其安全属性，有一定的刚性需求。
专注于卫星定位领域的杭州中科微导航事业部总经理李晓江表示，儿童手机、老人手机、学生卡、智能鞋、各类可穿戴追踪设备、OBD设备、汽车后视镜等.，都是安全防护装置。
功能性可穿戴设备的必备功能。
Silicon Labs 物联网无线产品营销总监 Greg Fyke 认为，一款成功的产品必须提供价格、性能、功能、电池寿命以及有吸引力的外观、触感和性能的完美结合。
成功的可穿戴设计需要关注它将产生的“用户体验”，包括外观、感觉以及与最终用户的交互。
“我们确实看到，用于人体运动监测和健身的可穿戴设备正在与越来越多的其他设备连接起来。
” Dialog产品营销经理童伟举例表示，个人身份识别已经成为越来越重要的差异化功能，比如小米手环可以在佩戴时解锁手机，未来的手环产品还可以应用于门禁、银行等领域服务。
可穿戴芯片供应链现状随着差异化和细分化，续航、传感器、定位、射频天线、人机交互、静电防护等特性成为可穿戴设备亟待解决的应用问题。
可穿戴设备硬件解决方案可分为两类，分别对应低功耗简单功能和高功耗复杂功能。
低功耗终端以MCU为核心，运行实时操作系统（RTOS）或厂家定制的操作系统。
功能单一、功耗低，可能需要连接智能手机使用；功耗高、功能复杂的可穿戴终端采用应用处理器（AP），运行定制版本的Android或Linux。
内容丰富，可单独使用，但耗电量和价格较高。
高通、ARM、阿里巴巴等公司看好第二类解决方案。
两大类解决方案可分为三类：MCU+Sensor+BT、AP+Sensor+BT/WiFi+Screen、AP+Sensor+BT/WiFi+Screen+移动通信模块。
可穿戴主芯片分为MCU和AP（应用处理器）两种。
大多数手环使用MCU，大多数手表使用AP，少数使用高性能MCU。
MCU从低到高性能的排名从Cortex-M0到Cortex-M4，ARM稍后会推出比Cortex-M0功耗更低、性能更高的Cortex-M0+。
AP多采用手机芯片，如高通Snapdragon芯片、MTK等，但也有针对可穿戴终端定制的芯片，如君正的JZ、MTK的Aster SoC等。
上述的芯片平台在业界已经比较常见。
但事实上，国内新的芯片厂商正在快速进入这个市场。
上海云剑半导体总经理李继川介绍，云剑半导体不仅为客户提供可用于量产的CR（SOC芯片），还为客户提供经过验证的软硬件解决方案。
据介绍，云间半导体的CR包含自主研发的处理器Bolt，该处理器基于MIPS 32位指令集。
硬件支持IEEE浮点运算，并具有TLB和MMU。
功耗频率比仅为同类产品的70%，但DMIPS却比同类产品高出50%。
CR具有高度集成度。
与同类芯片相比，增加了2D加速器、LCDC、NANDC、MMC、Audio Codec等控制器，并增加了内置I2C、SPI、UART、Timer、GPIO的数量。
内部集成了传感器集线器，可以在数据采集过程中关闭处理器，降低功耗60mW。
与同类芯片相比，待机功耗降低60%。
CR采用多级处理器架构的超低功耗架构技术。
CR集成了两种性能差异较大的处理器，并采用MCU级别的处理器作为Sensor Hub的主控模块，可以满足可穿戴设备的需求。
在高性能的前提下，大幅降低其在可穿戴设备常见工作场景下的功耗，满足现有支持操作系统的可穿戴设备的功耗要求。
现有的可穿戴设备芯片都是针对单一频率设计的，但并不是所有场景都要求它们工作在最高频率。
如果所有场景都工作在相同的最大频率，将会造成动态功耗的巨大浪费。
为了解决此类芯片频率单一、无法降低动态功耗的问题，CR芯片采用了动态频率调整的技术方案。
当系统控制处理器检测到主处理器或自身负载处于低状态时，会降低工作频率以节省动态功耗。
李继川表示，云间下一代可穿戴设备芯片正在研发中。
与现有的CR芯片相比，它将拥有双核CPU架构，以满足未来可穿戴设备日益增长的性能需求。
同时，还将进一步提升CPU架构水平。
降低功耗，采用更先进的低功耗技术，实现性能与功耗的完美平衡。
MCU如何适应可穿戴设备的低功耗需求？ Silicon Labs物联网MCU和无线产品营销总监Mendy Ouzillou表示，在可穿戴产品设计中，工程师必须考虑三个关键因素：各种工作模式下的功耗（节能）、匹配电路和天线之间的适当通信。
RF设计，以及设计中器件的集成程度。
Greg Fyke 表示，MCU 是任何嵌入式设计中的关键器件。
对于可穿戴应用，选择低功耗、性能优异的微控制器是关键。
“ARM Cortex-M 系列已成为领先的低功耗处理平台。
Cortex-M0+ 是一种两级流水线架构，通过平衡一些性能效率来实现较低的操作模式电流消耗。
Cortex-M3 和 M4 提供了三级M4处理器的单精度浮点单元和数字信号处理器（DSP）扩展可以大大缩短完成时间并降低软件算法的能耗，例如卡尔曼。
过滤是一种用于从嘈杂的传感器数据中提取信息的算法，而智能手表需要更先进的处理器，例如 M7 或专用内核，它们通过平衡一些功率功能和更高带宽的 MCU 来实现更高的处理能力。
市场提供许多低功耗优化以延长电池寿命。
Silicon Labs为其基于ARM架构的EFM32 MCU定义了5种能耗模式：EM0（活动/运行）、EM1（睡眠）、EM2（深度睡眠）、EM3（停止）和EM4（关闭）。
这五种模式使设计人员能够做出灵活的决策并优化系统的整体功耗。
据介绍，Silicon Labs的节能32位EFM32 Gecko MCU已广泛部署在可穿戴应用中。
“我们还为可??穿戴设备提供同行领先的光学和生物识别传感器。
随着我们最近收购了芬兰蓝牙创新者 Bluegiga，我们现在可以提供低功耗蓝牙智能模块，非常适合许多需要蓝牙连接的可穿戴应用。
组、无线 SoC 和软件堆栈。
”TI 的超低功耗 MSP 微控制器还可以大大减少可穿戴设计中遇到的挑战。
该微控制器具有集成模数转换器 (ADC)、分段 LCD 控制器和其他组件，有助于减小可穿戴设备的尺寸和成本。
同时，凭借高效的电源管理和低功耗软件可控模式的使用，其优化的外设和微控制器内核可以大大降低系统功耗。
最值得关注的是CC片上系统（SoC），它通过将MSPMCU与CCL Sub-1 GHz无线电相结合，进一步简化了开发流程并减小了可穿戴设备的尺寸。
除了在处理器层面进一步降低功耗、续航以及无线充电解决方案之外，如何解决可穿戴设备的续航问题，增加无线充电功能有助于提升用户体验。
TI Design参考设计是TI针对低功耗可穿戴应用推出的微型无线接收器，是一款采用低功耗无线接收器bq3的超小型参考设计，可以为电池充电器提供5V直流输入电流。
整个解决方案占地面积不到30平方毫米，使其成为紧凑、复杂的低功耗应用的理想选择。
如果工程师想要设计直接充电解决方案，他们可以用 bq0B 代替 bq3，bq0B 是一种直接与电池连接的电池充电器一体化接收器。
符合 Qi (WPC) 标准的无线充电器 TI Designs 针对低功耗可穿戴应用的参考设计将 bq3 与低功耗充电器 bq0 和纤薄的 10mm 线圈相结合，形成了完整的接收无线充电解决方案。
提供高达 2W 的输出电流。
bq0 专为可穿戴设备设计，可以帮助整个解决方案实现非常精确的充电终止电流，并且任何时候电池漏电流都小于 75nA。
充电系统中还有一个不可忽视的重要元件，那就是电池电量表。
可穿戴设备的电池容量通常很小，小电池需要精确控制充电终止，以防止电池因过度充电而老化。
电池电量计可以通过传感电阻更准确地监测充电电流，使用户可以更准确地了解设备的充电状态，并在充满电时及时拔掉充电器，确保电池电量充足。
使用寿命更长。
TI bq1-G1 是业界功耗最低的电池电量计，仅使用单节锂离子电池运行。
其尺寸极小，仅为1.6mm*1.6mm（包括集成传感电阻），使其成为紧凑型可穿戴设备的理想解决方案。
同时，该电池电量计可以切换到几种不同的模式以提供不同的电源，包括初始化模式、正常模式、睡眠模式、休眠模式和关机模式。
在关闭模式下，设备仅消耗 nA 电流，与电池的自放电率相比，可以忽略不计。
此外，TI 的 Impedance Track? 专利技术使电池电量计易于配置，并提供灵活的电池组选择。
对于那些无法精确控制充电终止的电池充电器，使用此电池电量计可以弥补这一缺点，最大限度地利用小电池。
如何保证传感器数据的准确性？除了MCU之外，各种CMOS传感器也支持新应用和新场景。
在可穿戴市场中，一般有3种主要类型的传感器：运动传感器、环境传感器和生物传感器。
选择在产品中使用哪种传感器时需要进行许多权衡，而光学传感器需要能够传输光的材料。
为某些传感器供电可能需要门控，以免它们成为电池的恒定负载，但这会增加设计复杂性。
“大多数传感技术都存在使用环境受限的缺点，软硬件部分对使用环境有相对固定的要求，很难很好地适应开放环境，影响日常佩戴体验。
传感器技术能否适应日常生活的需求？我们把开放的使用环境称为‘传感技术的普遍问题’。
”中科微导航事业部总经理李晓江说。
云间半导体李继川认为，类似血压、血糖、湿度、温度、酒精含量、光强度、紫外线强度等传感器的检测精度和准确性，也是可穿戴产品的核心技术和门槛。
“如果准确性本身就不准确，那么收集到的数据还有什么意义呢？”对于这一点，有必要测试不同传感器厂商提供的算法的准确性。
作为“SilmeeTM”系列人体传感器的最新产品，东芝在日本推出了腕带式人体传感器“Silmee W20”和在原型号基础上增加了会话量和进餐时间监测等新功能的“Silmee” “ActivandTM”。
东芝迄今为止推出的人体传感器“Actiband”包括记录活动水平、睡眠、饮食等。
新传感器将配备通话音量测量、进餐时间检测、位置信息注2、紧急联系按钮、脉搏测量、紫外线测量、皮肤温度测量等新功能，用户可以通过记录传感器获取的信息以及自己的生活日志来更好地管理自己的健康，同时还可以与第三方分享自己的生活日志。
不仅如此，作为企业用户的扩展功能，当传感器检测到异常身体状况时，还可以向注册对象发送紧急通知，东芝希望“Silmee”系列能够成为健康管理和监测的关键设备。
同时，东芝还与日本大学、研究机构、企业合作，如与日本国立大学法人大分大学（以下简称“大分大学”）合作，探索“阿尔茨海默病”和人体信息。
该产品还将用于因果关系、生活习惯的实验研究。
可穿戴设备将逐步采用多模式定位“定位传感，形成坐标和时间。
这是物联网的基本传感参数之一，在物联网系统中起着核心作用。
未来的廉价传感世界，可能所有设备，无论大小，无论是否佩戴，都需要这个基本参数。
据了解，中科微电子目前提供包括“北斗+GPS+GLONASS”在内的多模卫星定位芯片设计方案。
李晓江表示，在价格趋同的情况下，北斗+GPS双模定位已经取代了单GPS定位已成为可穿戴产品定位传感的重要趋势，中科微电子目前推出的最新定位芯片是获得北斗SOC项目物理对比第一名的标杆产品，其主要优势包括以下几个方面。
第一，首款国产定位SOC单芯片，是国产北斗定位芯片的标杆产品；第一款国产芯片具有北斗+GPS+GLONASS三模联合定位，硬件支持六种模式；第二，最大的性能亮点是。
低功耗 在连续定位过程中，整个定位方案的功耗降低至23mA@3.3V，优于同类厂商的功耗。
支持快速休眠和间歇热启动，完美解决了定位性能和功耗之间的平衡。
第三，芯片封装为QFN40，尺寸为5mmX5mm，占地面积大大减小，受到客户欢迎。
第四，芯片具有优异的性价比。
凭借双模定位性能和单GPS的价格，掀起了北斗多模替代单GPS的热潮。
“从技术对比来看，大部分原装北斗芯片厂商的功耗仍然在50mA到90mA之间，与我们的功耗差距一倍多。
国外厂商的方案功耗也大多集中在20mA之间“我们的芯片已经具备了一定的优势。
”李晓江表示，中微电子的第五代单芯片研发已经启动。
将重点加大对北斗二代全球系统的全面支持和优化，持续降低芯片功耗、缩小尺寸、提高性价比，实现真正的全球四模（BDS\GPS\GLONASS\GALILEO）、打破单一GPS的市场垄断。
如何平衡无线功能和功耗？各种无线功能为可穿戴设备带来了丰富的扩展应用，但无线功能通常是最大的能源消耗者。
大用户，使用哪种无线功能需要平衡：“决定发送多少消息或可穿戴产品同步的频率会对最终产品的电池寿命产生巨大影响，而高数据使用量可能会将电池寿命限制在几个小时。
或者几天。
更保守的方法可能会将同一产品的电池寿命延长数周甚至数月。
”Dialog产品营销经理童伟认为，由于功耗问题，无线技术中的智能蓝牙技术已被普遍认为是可穿戴设备连接方式的理想选择。
Dialog产品营销经理童伟介绍，Dialog近期推出的全球首款智能蓝牙（ v4.2）芯片DA0专为可穿戴电子设备设计。
这款超低功耗芯片将与完全管理的可穿戴电子设备相关的所有功能封装到超小的外形尺寸中，包括提供几乎无限执行空间的闪存、用于传感器控制的专用电路、针对可穿戴设备优化的模拟和数据外设、先进的电源管理单位等。
在提供灵活强大的处理能力的同时，节省可穿戴电子产品设计中的宝贵空间，降低系统成本和功耗，提高系统可靠性。
Dialog Semiconductor高级副总裁兼连接、汽车和工业业务部总经理Sean McGrath表示：“凭借丰富的功能、最小的尺寸和最低的功耗，DA0还可以支持其他新兴的物联网应用。
” 射频天线射频天线设计对于可穿戴设备的人机交互也非常重要。
由于尺寸和成本限制，大多数无线可穿戴设备的天线发射特性较差，因为它们通常只是简单地将天线印刷在 PCB 板材料上。
为了补偿天线损耗或低增益，最简单的方法是增加射频输出功率以获得所需的输出功率，但这也会增加功耗。
更好的设计和更低的匹配电路损耗已经成为天线设计的一大难点。
Silicon Labs提供的Si“片上远程控制”发射器具有集成天线调谐电路，可以在这些时间对天线进行动态补偿。
该电路不仅可以控制功耗，还可以确保无线电发射保持在监管限制范围内。
最后是人机交互。
目前可穿戴设备的人机交互方式主要有按键、触摸屏、投影、语音等，由于可穿戴设备的尺寸限制，需要在尽可能小的屏幕上显示更多的内容。
Apple Watch提出的Force Touch技术首先是为了提供小屏幕体验而设计的。
以前只有平面2D X、Y轴控制维度，增加了Z轴，变成了3D Touch。
其原理是将压力敏感度集成到多点触控输入机制中。
用户可以通过用力长按来启动辅助操作。
Apple Watch 的力度触控通常被视为类似于 Mac 电脑右键单击以打开下一层设备和菜单选项的功能。
如果没有这种机制，就很难将这些操作集成到一个非常小的接口中。
与 Apple Watch 的 Force Touch 压力触摸方式相比，谷歌的手势控制解决方案 Project Soli 更具颠覆性。
用户可以通过手指摩擦来控制音量、切换歌曲、调节耳机音量。
该技术是60GHz毫米波技术。
也就是说，无论是控制手表、平板电脑还是手机等设备界面，都将不再受到屏幕的限制。
不再需要通过触摸触摸屏来实现触摸控制。
通过脉冲雷达波捕捉用户在任意空间的手势，即可控制设备。
未来，更多的人机交互技术将体现在可穿戴设备上，比如曲面显示、投影、语音等交互技术将并存。
如何保证这些交互技术的用户体验并实现与功耗的平衡也成为一大技术挑战。
可穿戴设备的静电防护不容忽视。
受限于产业链的不成熟和技术瓶颈，现有的可穿戴终端仍然存在许多亟待解决的缺点，这使得可穿戴设备的设计和开发变得更加困难。
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除了电池功耗和尺寸之外，抗噪声、抗干扰、防水、防摔和抗静电人体伤害能力也成为设计开发人员关心的难点。
“提高抗系统静电能力等可靠性相关规格，可以防止可穿戴设备过早损坏。
除了提高产品质量评价外，还可以降低售后维修成本。
”设计与经理李建明表示。
精研科技研发部。
晶研科技拥有数十年防静电保护元件TVS阵列经验，开发出具有高集成度、高效防护、优异节能特性的穿戴式防护产品。
李建明表示，智能手表结合了个人健康信息，但由于数据量大、功能多，耗电较大。
因此机身上预留了充电和数据传输的接口。
由此衍生出的充电浪涌问题以及人体静电充放电问题都困扰着开发者。
“我们主要开发先进电子设备所需的防静电（ESD）保护TVS阵列、抗电涌（EOS）保护组件以及抗EMI噪声滤波器组件。
产品特性采用我们自己的IC设计技术开发。
Array具有最低的钳位电压（ClampingVoltage）特性，因此在系统PCB层面具有出色的保护性能，并具有节省PCB空间的优势，此外，还针对可穿戴产品开发了低纳米（nano）静态电流保护。
该组件产品系列可以进一步实现可穿戴产品所需的节能目标。