可穿戴產(chǎn)品之困局（上）三因素造成可穿戴產(chǎn)品最大痛點(diǎn)

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就像Pebble手表、Fitbit手環(huán)和谷歌眼鏡一樣，將于本月底正式上市的蘋(píng)果手表（Apple Watch）重燃人們對(duì)于可穿戴市場(chǎng)的期望。市場(chǎng)預(yù)測(cè)蘋(píng)果手表將熱賣，這將使物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴產(chǎn)品的發(fā)展上一個(gè)新臺(tái)階。

但是物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴產(chǎn)品目前還面臨很多困擾。所有的物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴產(chǎn)品都面臨一堆相近的問(wèn)題：由于電池續(xù)航能力限制，設(shè)備需要包含哪些功能？這些設(shè)備的續(xù)航能力如此之短，必然要對(duì)其功能進(jìn)行取舍，那么由于功耗限制而不得不去掉一些功能以后，產(chǎn)品究竟是否還實(shí)用？ 由于待機(jī)和工作模式產(chǎn)生的漏電流所導(dǎo)致的散熱如何處理？散熱問(wèn)題在可穿戴設(shè)備上尤其突出。最后究竟花多少成本（從財(cái)力和技術(shù)兩方面）才能使上述問(wèn)題得到解決。

通常情況下，如果產(chǎn)品有重大問(wèn)題，在上市之前就要把問(wèn)題解決掉。但是可穿戴產(chǎn)品市場(chǎng)卻有些特殊，可穿戴產(chǎn)品常常在上市的時(shí)候還在解問(wèn)題，甚至上市以后才把問(wèn)題解掉。面對(duì)物聯(lián)網(wǎng)和競(jìng)爭(zhēng)激烈的可穿戴市場(chǎng)高成長(zhǎng)的誘惑，很多公司急于把產(chǎn)品在最短的時(shí)間推向市場(chǎng)，不管產(chǎn)品是否存在嚴(yán)重問(wèn)題。它們也只能期望問(wèn)題可以在現(xiàn)場(chǎng)或者下一版產(chǎn)品中解決掉。

可穿戴產(chǎn)品并不簡(jiǎn)單

要將可穿戴產(chǎn)品帶出困境當(dāng)然不簡(jiǎn)單，涉及到技術(shù)、工藝、經(jīng)濟(jì)和市場(chǎng)的方方面面。除非上述問(wèn)題解決掉，可穿戴產(chǎn)品要么調(diào)整市場(chǎng)預(yù)期，要么限制產(chǎn)品的功能，要么需要對(duì)產(chǎn)品現(xiàn)在的架構(gòu)進(jìn)行重大改進(jìn)，否則只有死路一條。

功耗是可穿戴產(chǎn)品痛點(diǎn)中的痛點(diǎn)，蘋(píng)果公司在這方面投入了巨大的人力物力，最近也不斷在延攬電池領(lǐng)域的人才，但是蘋(píng)果手表的續(xù)航能力也不足一天，而且這還是限制使用的情況下得到的數(shù)據(jù)。如果重度使用，則只有幾個(gè)小時(shí)。

那么為何可穿戴產(chǎn)品功耗問(wèn)題如此突出呢？是什么原因造成了可穿戴產(chǎn)品功耗難以滿足實(shí)際使用需求呢？

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第一個(gè)原因是無(wú)線通信功能所產(chǎn)生的功耗，無(wú)線通信功能是任何移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的基礎(chǔ)。

“不管是手表還是其他可穿戴產(chǎn)品，我們會(huì)有越來(lái)越多的產(chǎn)品采用無(wú)線的方式連接通信，而射頻部分消耗了大量的電量?！盨ynopsys高級(jí)產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理Mike Tompson說(shuō)，“可穿戴產(chǎn)品需要有射頻電路、天線和顯示屏來(lái)實(shí)現(xiàn)通信及提供用戶交互接口，把所有這些東西放在一個(gè)系統(tǒng)里，又要使功耗在可接受范圍內(nèi)，不是一件容易事?！?/p>

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無(wú)線通信是可穿戴產(chǎn)品的基本功能之一，

但是無(wú)線通信功能也大大增加了可穿戴產(chǎn)品的功耗

Mike Tompson認(rèn)為對(duì)于多功能的智能手表，在與外界正常通信的情況下，目前的電池續(xù)航時(shí)間上限是25至30小時(shí)。根據(jù)可穿戴設(shè)備與外界通信的頻率和持續(xù)時(shí)間、天線效率、無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度、收發(fā)數(shù)據(jù)量，電池續(xù)航時(shí)間可以進(jìn)一步優(yōu)化，當(dāng)然可穿戴產(chǎn)品的應(yīng)用場(chǎng)景如果優(yōu)化地不夠好，續(xù)航時(shí)間可能只有12個(gè)小時(shí)，在執(zhí)行一些重度計(jì)算任務(wù)時(shí)，續(xù)航時(shí)間可能只有幾個(gè)小時(shí)。

“不管數(shù)據(jù)怎么收集，這些數(shù)據(jù)大多要通過(guò)某種射頻技術(shù)發(fā)送到外面去，這就意味著你的設(shè)備必須至少有一組射頻電路在工作，”Mentor Graphics負(fù)責(zé)新風(fēng)險(xiǎn)投資項(xiàng)目的副總裁(vice president of new ventures）Serge Leef說(shuō)，“如果再考慮產(chǎn)品與用戶的交互，則需要一個(gè)顯示屏，這又增加了產(chǎn)品的功耗?！?/p>

漏電流是可穿戴產(chǎn)品功耗過(guò)大的另一個(gè)元兇，也是所有移動(dòng)設(shè)備所面臨的難題之一。

隨著產(chǎn)品尺寸的不斷減小，可穿戴產(chǎn)品在漏電流方面遇到的挑戰(zhàn)在不斷增大。漏電流以熱的形式散發(fā)出去，隨著半導(dǎo)體工藝制程向前不斷演進(jìn)，漏電流問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，減少漏電流的方法也越來(lái)越少。

現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的主流工藝節(jié)點(diǎn)是65/55/40nm，越先進(jìn)的制程，待機(jī)模式的漏電流越高。業(yè)界正在花大力氣想辦法來(lái)降低漏電流，在物聯(lián)網(wǎng)主流工藝節(jié)點(diǎn)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的低功耗工藝（LP processes），以及最先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)例如28nm的FD-SOI工藝和finFET工藝，都把降低漏電流作為一個(gè)重要的考慮，廠商在選擇工藝時(shí)需要從性能和功耗方面進(jìn)行權(quán)衡。28nm的FD-SOI性能不如16/14nm的finFET高，但是由于不需要制作鰭式晶體管（finFET），而且掩膜不需要兩次曝光技術(shù)（double patterning），所以成本更低。使用16/14nm 工藝的器件速度更快，不過(guò)設(shè)計(jì)難度增加，電流密度也變高了。相比舊工藝（例如180nm，90nm。譯者注），使用65/55/45nm工藝開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品單價(jià)更低，但是漏電流更大，所以需要使用更復(fù)雜的電源管理技術(shù)才能降低待機(jī)功耗。

工藝越先進(jìn)，漏電流越難處理

“工藝不斷向前，”恩智浦控制器國(guó)際產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理Gordon Cooper說(shuō)，“運(yùn)行功耗更低了，但是漏電流增加。用戶在制程進(jìn)化過(guò)程中得到的好處并沒(méi)用預(yù)期的那么多?！?/p>

傳感器融合是降低系統(tǒng)功耗的方法之一。使用低功耗的傳感器，采用ARM小-大(big.LITTLE）結(jié)構(gòu)多核處理器將任務(wù)分類處理，收發(fā)郵件和網(wǎng)絡(luò)瀏覽等比較簡(jiǎn)單的任務(wù)由小核來(lái)處理，而視頻處理等重度計(jì)算任務(wù)則交給大核來(lái)處理。? “舉例來(lái)說(shuō)，在運(yùn)行模式（active power mode），一個(gè)核會(huì)運(yùn)行在100MHz而另外一個(gè)核會(huì)運(yùn)行在50MHz，任務(wù)可以在不同核之間切換?！?Cooper說(shuō)。

Silicon Labs物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)Greg Fyke則表示，對(duì)于高端設(shè)備來(lái)說(shuō)，異核結(jié)構(gòu)（heterogeneous core）會(huì)非常有效率，但是他也注意到，一些低端產(chǎn)品通常只用一個(gè)單核微控制器來(lái)完成所有的任務(wù)?！斑@種架構(gòu)選擇并未不是總能得到重視，但是它們（選擇不同架構(gòu)對(duì)于功耗）的作用正在開(kāi)始體現(xiàn)?！盙reg Fyke說(shuō)。

功耗方面遇到麻煩的第三個(gè)原因是電池技術(shù)。

相對(duì)于電源管理技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的電源效率提升，電池技術(shù)的進(jìn)展非常緩慢。不過(guò)現(xiàn)在全球很多大學(xué)都在研究電池技術(shù)，希望能夠降低電池生產(chǎn)成本、采用能量收集（energy harvesting )技術(shù)來(lái)提高充電效率等。這些技術(shù)會(huì)給新能源汽車和很多移動(dòng)設(shè)備帶來(lái)巨變，但是對(duì)可穿戴設(shè)備的影響很小，因?yàn)榭纱┐麟姵爻叽绾椭亓慷继×恕?/p>

由于尺寸限制，電池給可穿戴產(chǎn)品帶來(lái)麻煩

可穿戴產(chǎn)品還有哪些困擾，如何才能破局？敬請(qǐng)關(guān)注可穿戴產(chǎn)品之困局（下）這個(gè)殺手不曾來(lái)

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