MCU透过材料、架构技术改善省电效果

运用MCU搭配MEMS微机电传感器设计，已成目前相关智能穿戴产品热门设计方案。STMicroelectronics

MCU具备架构精简、功耗低优势，不仅家电、自动控制、智能手机等智能应用都优先选用MCU建构系统，MCU用于穿戴应用、智能医疗与物联网应用，在功耗控制与配套进阶电源系统要求更高…

穿戴式设备与物联网应用热门，但这类产品若要能让用户接受与乐于使用，除了功能与设计需要完备外，在产品的运行功耗、电池使用性能要求要比一般智能移动设备更高，而建构物联网、穿戴应用的MCU关键零组件，不仅肩负数据运算工作，同时也要整合储存、微机电传感器等不同功能芯片，因此高整合功能模块设置的电源管理机制与方案，就成为新款MCU产品的重点竞争项目。

智能穿戴、物联网首重设备功耗表现

智能穿戴应用市场正持续增温，如智能手表、智能手环、智能衣物或配件等应用，无不要求电池续航力至少能达到连续2天的使用，而手表产品在换用更省电的电子墨水显示屏幕后，甚至可以达到连续使用2~3周的长续航力，甚至还有智能手表业者尝试推出可挠式的电池表带模块，构思从增电池容量的角度增整体产品的运行服务时间，终端装置的电池性能表现自然成为最佳卖点，也是相关电子产品能否具备亮眼规格的重要关键数据。

对此，半导体厂纷纷推出新颖的节能设计方案因应，像是对整合微机电多元传感元件的MCU产品，透过Sensor Hub中枢架构统一管理传感器的启用耗能状态，部分传感器在不使用状况下可进行局部电源开启与关闭，达到进阶节能目的；另外，业者也推出低功耗DSP IP，对整合MCU元件多了更多节能优化选项。

智能手机停滞 智能穿戴接替成长需求

而MCU的市场热度近来呈现明显增温，主因在于智能手机的市场趋近饱和，高端/中端智能手机新机推出周期太短，市场需求呈现饱和与发展停滞，同时产品毛利率趋于下滑，反而MCU架构为主的穿戴应用产品出货持续成长、产品毛利率表现较高，终端市场以小米手环、Fitbit智能手环出货为大宗，其次是几家信息产品业者推出的智能穿戴设备，而Apple Watch虽然单价较高，但其高整合度的穿戴运算架构，也值得持续关注，而综观穿戴式产品的MCU应用趋势，受限产品特性使然，仍会以少量、多样的型态持续增长。

而MCU整合方式往往也会因为终端产品的市场定位不同，而有功能上或是项目上的差异，以智能手环产品为例，主要是针对个人运动管理、生理信息监控应用为主，搭配少许接近医疗概念的生理信息整合管理用途，因为是锁定个人健康监控用途，也让这些产品需要的整合项目也相对明确，例如，低功耗微处理器进行通用运算、搭配如速度传感器进行计数、搭配陀螺仪或低功耗GPS进行定位信息记录。

智能穿戴产品定位明确 避开红海低利竞争市场

至于更新颖的心律监控或进阶配戴者生理传感用途，目前多数方案仍采模块化整合的方式组构相关应用，尤其在整合进阶生理传感的终端产品单价较高、市场仍处于初期推广阶段，关键元件的使用量有限，后续相关解决方案的开发进展仍值得持续观察。因为穿戴式产品必须在装置设定明确产品定位，区隔出特殊应用市场，做出适应用户体验、使用场景最佳化的终端产品，少量多样高创意性的商品即成为穿戴产品的重要特色，也能避开产品规格趋于一致的高竞争市场，小型新创公司也能藉由创意开拓蓝海应用市场。

在产品设计架构方面，穿戴产品导入低功耗、甚至是超低功耗MCU整合元件，是必要设计选项，穿戴应用在发展初期由于技术限制加上可装载电池空间有限，导致智能手环、手表等产品的电池效能表现差强人意，产品的电池续航能力大多落在2~3天就必须连接电脑传输或是充电，大大影响产品的实用价值，也是受限MCU运算能力与能处理的工作有限，智能穿戴产品也无可避免必须与智能手机协同运作，这部分就必须仰赖如Bluetooth低功耗射频技术处理设备间的数据传输需求，这些架构都免不了造成电池性能的额外负荷。

多元MCU方案解决产品差异设计要求

智能穿戴设备目前尚属于移动设备的配角应用定位，较进阶的整合信息运算仍由智能装置协助呈现，这类使用情境能否有到位的用户体验，就必须看低功耗无线传输的应用能否顺畅发挥连结功能。

而随着多样化的穿戴式装置在终端应用越来越普及，与相关物联网应用市场逐步成熟，以MCU基础架构整合的智能终端、穿戴应用、物联设备等都会面临同样的技术整合挑战，例如，如何整合跨应用的操作系统，如物联网设备、智能穿戴、智能手表/手环使用的操作系统繁杂，怎样进行串联整合就是门大学问，包括如TIZEN、RTOS、Android Wear与Apple针对智能手表设计的精简系统等多种平台、操作系统如何彼此串连达到信息兼容，是未来MCU相关应用产品无法避免的技术挑战。

MCU终端设技 跨产品、操作系统整合难度高

除了跨系统、跨平台、跨装置的兼容与整合问题外，其实穿戴应用、IoT设备通常需要对应恒时启用(Always On)使用需求，对于IoT设备或许可以就终端设置点就地取用电源而不需顾虑电源问题，但穿戴装置、智能手表/手环就无法回避电源使用问题，此也刺激市场发展高能量密度、小型化的电池组件，或是材料或制法改良的新型薄膜电池零组件，透过效能更好、更新颖的蓄能技术，突破穿戴应用的高效电能来源技术瓶颈。

在特殊电池方面，如由于新款穿戴应用需可挠、弹性材质为多，符合长期穿戴、活动不受限的材料要求，如Samsung、LG、Apple纷纷投入可挠电池设计配合驱动低功耗MCU，提升整体终端产品的电池效能，此外，在穿戴应用使用的旧式零组件，如显示屏、主/被动元件、功能模块等，也必须因应装置轻薄、省电要求换用迎合设计要求的新设计元器件。

因为新款电池技术成本高、改善效益有限，根本功耗改善之道仍须从MCU整合架构或是制程优化着手，例如导入更高整合度的3D IC制程、或换用线宽更窄的高端制程，搭配内置电源控制模块改善MCU整体元件的功耗优化表现，对于MCU整合微机电或环境传感器模块的设计，也透过针对Sensor Hub更进阶的电源管理机制，改善整体MCU功能模块的运行功耗表现。