圖1：Google眼鏡的成像原理
在智慧型手機和平板電腦的技術與市場發展成熟後，以智慧眼鏡、智慧手錶與健身腕帶為主的各種智慧化可穿戴設備，正成為Google、蘋果等巨擘的下一競爭領域。其中，Google在去年I/O開發者大會上推出的Google Glass更成為眾所矚目的焦點，並為相關供應鏈廠商帶來利多消息。
另一方面，在各軟硬體廠商摩拳擦掌準備在即將到來的可穿戴設備市場搶佔先機的同時，還面臨著供應鏈仍待建立、市場定位不明以及多重技術門檻等諸多挑戰。
全球可穿戴式設備正快速進展，特別是在Google Glass出現後，更放大市調機構對於可穿載設備市場前景的預測。根據市調機構IHS指出，2011年全球約有1,400萬台可穿戴式設備，預計這一數字還將在2016年時增加到3,900萬到1.71億台之間。此外，根據ABI的預測，全球可穿戴設備市場將在2018年時達到48,500萬台的規模。
IHS並預計在2016年時，全球將出貨1,000萬支智慧眼鏡。不過，IHS分析師Theo Ahadome也認為，“智慧眼鏡的價值在於可根據用戶喜好決定在何時推送哪些資訊，如針對用戶所處位置即時更新資訊與推薦。如果用戶與個人電子裝置的互動頻率降低，那麼該裝置的價值越低。如果智慧眼鏡僅成為偶爾使用的裝置，那麼對於消費者的吸引力與購買欲望也不大。”
因此，悲觀看法認為Google Glass的行銷意義大於實際意義，智慧眼鏡的數量可能也只有100萬支，特別是它還將面臨著GoProHero或ReconMODLive等市場上現有的可穿戴攝影設備的競爭。因此，儘管可穿戴攝影設備市場價值在2012年逾2億美元，但智慧眼鏡旨在實現數十億美元市場的廣泛應用還相差甚遠。
智慧眼鏡與智慧手錶成為主流
智慧眼鏡只是是目前最受關注的可穿戴設備之一。根據產業應用分類，目前可穿戴設備主要針對五大應用領域，包括工業、軍事、健身和運動、娛樂、醫療和健康。
IHS特別看好的健身和運動、醫療和健康兩個優勢產業前景。CSR智慧藍牙產品市場部資深經理David James也認為，最有發展前景的可穿戴式產品涉及健康保健、健康監測、個人空間感測與控制等。其中針對健身市場的運動類監視器(運動手環)預計將在2016年佔65%以上。
美國可穿戴技術及音訊設備開發商Jawbone最近收購了一家可穿戴保健電子產品廠商BodyMedia──這家公司擁有80多項專利，主要集中在多感測器技術領域，主要產品包括臂帶型健康儀器Body Media FIT，只需佩戴在胳膊上即可推測用戶消耗熱量和睡眠品質等資訊，以表格和圖表的形式把相關數據應用在健康管理和減肥中。而在醫療健康領域，可穿戴式設備主要包括脈搏血氧儀、葡萄糖監測、心電圖(ECG)、助聽器、藥物輸送等類型的產品。其中可攜式血糖檢測儀(CGM)在醫療保健市場佔據最大比重。
元太科技(E Ink)產品管理處長Giovanni Mancini同樣看好資訊類、運動休閒以及醫療照護類可穿戴式裝置的發展。他表示，資訊類裝置如智慧手錶讓人們擺脫有線的束縛，行動更加自如。提供運動路徑監控功能與其它資訊的特殊裝置也愈來愈受到歡迎，而與整合環境的連結也讓特殊裝置變得更具價值。其中最大的受益者來自於醫療監護類裝置，許多智慧型醫療用周邊設備透過智慧手機連上網路，提供動態且即時的健康監控活動，讓醫生即時取得資訊用於診斷病情，對於患有特殊疾病的病人特別具有價值。
此外，在工業和軍事應用中，手戴電腦與智慧服裝較常用。智慧服裝較常應用於各種感測器，而手戴電腦則主要用於接收、儲存、收集、分析以及傳遞數據。在娛樂領域，頭戴式顯示器在遊戲中將大量應用到增強實境(AR)技術，而智慧手錶則主要用於與智慧手機或平板之間進行資訊傳遞。
可收看電視的3D眼鏡、運動手錶、可記錄跑步軌跡的GPS手錶、健身腕帶如NikeFuel以及運動鞋中的感測器，可記錄並追蹤運動的步數、步幅，甚至打籃球時跳躍的高度。儘管有這麼多種類的產品，但根據產品應用型態區分，可穿戴式設備主要分為三類：以手腕為主的手錶類，以腳為主的鞋襪類和以頭部為主的眼鏡類(包括智慧眼鏡、頭盔與頭帶等)。此外，其它非主流的產品還包括智慧服裝、智慧書包、智慧拐杖、肩戴記錄儀與智慧手銬等。
目前最要的應用仍是眼鏡式產品和手錶產品。除了Google Glass以外，還有東芝(Toshiba)與百度(Baidu)都正開發智慧眼鏡類產品。以功能來看，這一類裝置提供了超小液晶顯示、語音控制、影像辨識與骨傳導技術等，但在硬體方面還存在光學元件的限制，主要的挑戰則是軟體應用與生態系統的缺失，短期內要商用化上市還有一定的難度。在未來的應用場景中，虛擬現實、HD視訊錄放、娛樂、資訊聚合推送(HUB)都是眼鏡類產品主要的發展方向。
手錶類產品中，目前最熱門的Pebble Watch可實現雙向通訊──接收和發送數據，如收看天氣預報、體育競賽，甚至充當手機的遙控器。就其它同類智慧手錶產品來看，無線充電以及多元感測器將成為標準配備。深圳多家廠商採用手機晶片開發Android系統的智慧手錶(更像是手錶外形的手機)，或是透過藍牙與手機配對而能撥打電話的手環產品。基本上，這一類手環產品都與運動或健身有關，如近期發佈的咕咚手環，即可透過與百度個人雲儲存結合，將智慧手環中記錄的運動、睡眠等數據即時傳送到百度雲端。
可穿戴式設備的爆發成長也為相關供應鏈廠商帶來影響。目前專門針對該市場開發的元件不多，廠商多半直接採購手機元件，或與供應鏈廠商聯手開發定製；其中包括主控IC、感測器、無線模組、顯示器模組、電池與電源管理、觸控螢幕、相機鏡頭與天線等元件供應商。
從Google Glass的技術來看，微型投影儀、微型相機鏡頭、音訊骨傳導、骨傳導麥克風、電池、天線和Wi-Fi模組等為其核心元件。奇景光電(Himax)是目前Google Glass的LCOS方案唯一供應商，其所投資的水晶光電在微投影領域佈局較早，目前也為智慧眼鏡相機模組提供光學鏡片。其它還有提供微型麥克風、微型揚聲器/受話器等產品的歌爾聲學和瑞聲科技；生產手機照相模組的舜宇光學科技和生產Wi-Fi模組的旭電(Solectron)。
此外，蘋果iWatch據傳正與錸寶科技合作開發1.5吋OLED顯示器。另一傳言則指富士康(Foxconn)已接到蘋果1,000只手錶的訂單，這些設備在生產後將於蘋果公司內部進行測試。
而在日前的SID Display Week大會上，高通公司(Qualcomm)展示了一款採用Mirasol顯示技術的超高密度小型螢幕。儘管只有1.6吋大小的顯示器，卻可實現600×600解析度，畫素密度也高達530PPI。高通預計未來這種小尺寸螢幕可望大量用於可穿戴設備上。
除了OLED以外，電子紙也非常適用於可穿戴式設備。元太的Giovanni Mancini表示，瞄準可穿戴式裝置領域的E Ink軟性電子紙顯示器Mobius，Mobius採用塑料材質，質地輕巧且堅固耐用。相較於LCD，E Ink電子紙顯示器具有高對比度，在任何光源下都能閱讀，因而也適合用在戶外環境。
E Ink電子紙顯示器的另一項優點是超低功耗電量，它只在轉換畫面時才需耗電，所以在許多情況下只需用到非常小的電池，甚至在有些環境下完全不需使用任何電池，還有些特殊的能源設計可直接從周遭的電場收集能源，以供E Ink顯示器正常運作。
著眼於可穿戴設備市場的未來商機，CSR已開發出一系列新的平台與解決方案，CSR智慧藍牙產品市場部資深經理David James表示，藉由其超低功耗藍牙低功耗(μEnergy)平台，已催生出NikeFuel腕帶、Nike+運動鞋與各種健康監測設備種創新設計，預計在未來幾個月，各種針對iOS與Android系統平台的可穿戴設備還將持續快速增加。
優美通訊(Umeox)副總裁劉向農表示，由於目前還沒有晶片廠商針對該市場專門進行定製，因此很多廠商都用手機平台來做智慧手錶，此外，「所有廠商都致力於滿足市場對於高性能的需求，而忽略了低功耗的重要訴求。」他認為，採用28nm製程、800MZH~1G的單核心A5更適合穿戴式設備的低功耗需求，性能也足夠。他並預計在該公司與聯發科的未來合作中，可能針對可穿戴市場推出一款整合BP、收發器的單晶片。
多重技術挑戰
在可穿戴式產品引起產業界濃厚興趣的同時，也面臨顯示、功耗與安全等諸多技術挑戰。
圖2：顯示效果的不同取決於光學稜鏡
Google Glass目前最大的硬體挑戰是光學元件還不夠成熟，特別是其中的光學棱鏡成像組成。深圳市長江力偉股份有限公司總經理助理馬國斌表示，“Google Glass相當於眼鏡右上方的一個提示窗口，而非傳統眼鏡一樣進行全範圍的覆蓋。它利用波導技術進行全反射，這對於鏡片的光學部份存在特殊的設置和要求。此外，全反射稜鏡削切技術要求高難度大，除了這種特殊鏡片更厚且品質要求高以外，鍍膜的反射層把轉換過來的光線反射至人眼瞳孔時，會讓人眼透過眼鏡看到真實世界的能力降低。”
Google Glass十分重視使用時的安全性。如揚聲器採用骨傳導方式，可透過與耳廓接觸的鏡架部份聽到語音。骨傳導技術已經被許多可穿戴音訊設備所使用，如藍牙耳機和立體聲耳機等，Jawbone的頭戴式裝置也採用了該技術。在更加高效地穿透背景噪音的同時，該技術還有助於維持用戶耳道保持開放狀態，使得穿戴裝置的用戶本人清楚聽見但周圍的人聽不見，而且不管周圍多嘈雜，也不會漏掉資訊。而其缺點在於必須從眼睛上調整音量(除非植入自動調音功能)，以及骨傳導系統的聲音失真度較高，在處理高頻音訊時會出現問題。
智慧眼鏡還牽涉到隱私問題，如何確保拍照是在被拍攝人同意後進行的？這又是一個難以解決的問題。
可穿戴設備的輸入方式也存在問題。因為很多可穿戴設備是穿戴在人身體上的，因此輸入介面更需考慮人體工學設計等等。由於缺乏螢幕顯示鍵盤或觸控螢幕尺寸太小，目前手錶類產品的指令只限於基本的輕拍與滑動。這使得要在智慧手錶上回覆簡訊變得困難。因此，智慧手錶的設計並不一定需要介面，也可和手機app結合，如Jawbone Up、Fuelband等。另外，語音輸入也是一種解決辦法，但目前語音指令尚不夠精確，語音控制也無法適用於所有情境。
另外一個主要挑戰是電池的壽命，可穿戴式裝置必須很省電，甚至是不需耗電，以減少電池的重量。儘管電池已經從聚合物鋰電池發展到石墨烯電池，但要能商用化上市還需要一段時間。
即將推出inWatch智慧手錶的映趣科技董事長王小彬認為，智慧手錶受限於尺寸和體積，內部無法放進太大的電池，而且很多零組件的功耗也無法有效控制。博通公司(Broadcom)行動和無線集團行動平台業務資深行銷總監Michael Civiello表示，可穿戴設備無論是用於手腕還是眼鏡上，有一點可肯定的是不能採用大電池。因此，無論是採用藍牙還是Wi-Fi，產品本身都必須能實現低功耗。CSR的David James則表示，CSR產品在高速數據傳輸環境下仍具有卓越的電池壽命與超低功耗，如CSR μEnergy平台。
資料來源:電子工程專輯
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