立足MCU和传感器 ST打造杰出可穿戴解决方案

本文来源于《电子产品世界》杂志2022年5月期
导读
作为一家以产品线广泛著称的半导体企业，意法半导体（ST）有众多产品应用在可穿戴市场，特别是围绕着MCU（微控制器）和传感器两个关键产品系列，意法半导体紧跟市场需求，打造先进的可穿戴技术解决方案。

可穿戴设备可以解决人们对便捷、健康、生活、娱乐等多样化的需求，其市场前景可想象空间潜力巨大。意法半导体可穿戴设备产品组合旨在满足各种严苛的可穿戴设备需求，目标应用涵盖智能手表、健康监测、心率监测、运动设备等等多个方面。我们的产品组合包括数字处理、传感器、网络连接、安全和电源管理等解决方案。在这些应用中，高精度、低功耗、紧凑的外形尺寸和出色的性能是必需的，意法半导体的产品能充分满足各种前沿的、创新的可穿戴设备需求。

对于可穿戴设备，用户既期待更轻，更薄，也希望待机时间更长，功能更强大，从技术实现角度来看，这些是非常矛盾的需求。意法半导体中国区微处理器市场经理廖科盛认为，我们的客户通过优化产品，希望在这些相互矛盾的需求之间找到适当的平衡，其中能够为完美平衡这些矛盾需求而设计的产品，将会是市场的宠儿！


STM32 MCU和MPU（微处理器）作为可穿戴设备的主要处理平台，一直致力于解决这类矛盾需求，从设计阶段就为设计师提供充分的灵活选择。我们的MPU性能更强，功耗更低，支持更多的功耗应用场景，能帮助客户设计出更符合市场需求的终端产品。意法半导体新一代旗舰低功耗产品STM32U5，一经推出，就广泛受到用户欢迎和应用，基于该平台的穿戴产品已纷纷上市销售，市场反应热烈。


廖科盛特别指出，用户要求可穿戴设备具有更强的功能，其中AI（人工智能）也是提高性能的方式之一。ST MPU在设计产品时应用低功耗工艺，选用高性能处理内核，集成各种运算协处理单元，给客户提供灵活多变的功耗工作模式，从而帮助可穿戴设备开发者完美地平衡了高性能和低功耗应用的矛盾需求。同时为了方便客户在微处理器平台上集成应用AI技术，ST提供了完善的软件生态，方便客户在产品设计实现中可以快速地在微处理器平台上实现AI算法。

▲意法半导体中国区微处理器市场经理廖科盛

以智能手表市场为例，当前穿戴市场反馈显示智能手表市场增长迅速，经分析认为这一市场趋势主要源于用户对功能需求增加，对显示性能和待机时间要求更高，以及部分需求向高端产品演进等。我们可以看到，在未来几年内，智能手表将仍然会是市场增长的主要驱动力。从2018年基于STM32L4+系列第一块高显示分辨率、长待机时间的客户智能手表发布，到2021年基于STM32U5系列客户新系列的智能手表发布，STM32系列微处理器产品( 包括MCU及MPU) 为智能手表提供了性能和价值的同时，也见证了智能手表这一市场的增长，并且对未来市场增长有极大的信心和充分的准备。


传感器是可穿戴设备中的一种关键元器件。意法半导体是世界排名前列的传感器供应商，提供多元化和完善的MEMS和传感器组合，广泛应用于多样化的可穿戴产品中，如智能手表/ 手环、TWS（真无线立体声）和AR/VR眼镜。

以MEMS传感器为例，意法半导体亚太区MEMS产品高级市场经理许永刚介绍，意法半导体为可穿戴设备提供一站式服务，产品包括：加速度计、惯性运动单元、压力传感器、温度传感器。我们拥有ISPU（智能传感器处理单元）技术，可以帮助减少主控制器的负载。我们在新一代的传感器产品LSM6DSO16IS 中嵌入了一个超低功耗和高效率的微控制器ISPU，针对AI算法进行了优化，它可以与通用微控制器一样使用，允许客户在ISPU上开发/ 运行自己的算法。我们的愿景是通过传感器，让可穿戴产品功耗更低、精准更高、更智能。


许永刚认为TWS正在成为语音连接的中心。它可以帮助人们在任何环境中进行交流，并通过识别人们的声音来提供安全性。这些功能是我们通过将传感功能与TWS性能集成来实现的。作为其中的参与者，ST开发了一个特定的IMU（16BX）来支持TWS应用程序。


✦ 16BX在嘈杂的环境中能充分发挥优势，因为它集成了一个高灵敏度、低噪声的加速度计，在宽带宽环境下作为骨传感器具有平坦的频率响应。该传感器通过脸颊周围的骨传导接收声音，应用专用算法帮助佩戴者“听到”说话的声音，即使在非常嘈杂的环境中也是如此。


✦ ST的16bx惯性测量单元还集成了低功耗的陀螺仪和传感器融合算法，使高端TWS 能够支持空间音频功能。例如，IMU中的陀螺仪可以跟踪佩戴者的头部运动，以适应不同的音频效果。


✦ 作为语音终端，具有TWS的设备可以经常与人们互动，以帮助他们接听（或拒绝）电话或切换歌曲。16BX是一种运动传感器，可以执行手势识别，从而通过人类手势增强许多交互。

▲意法半导体亚太区MEMS产品高级市场经理许永刚

面向未来的可穿戴设备，许永刚预测VR和AR设备会非常流行。传感器是虚拟世界和现实世界之间的桥梁。意法半导体拥有用于AR和VR头戴式设备的运动传感器和MEMS ScanAR-ST LBS（Laser BeanScanning，激光束扫描）解决方案等多种技术。


在VR设备中，运动传感器被用于跟踪头部和手部的运动。意法半导体拥有高精度、快速的传感器LSM6DSR，它结合了加速度计和陀螺仪，能提供关于耳机运动极其详细和准确的信息，以确保投影保持稳定和系统保持响应。此类产品旨在提供逼真的体验并减轻因图像响应缓慢或不正确为VR带来的挑战。

由于沉浸感要少得多，AR不太容易受到这个问题的影响。对于AR，意法半导体拥有超迷你的微镜扫描技术ST LBS。微镜是一种微型反射机械装置，每秒摆动数千次以扫描激光，在波导上绘制图像，然后反射回眼睛。意法半导体提供的小型化和节能技术使AR眼镜更小、更轻，并为它们提供更长的全天续航时间。这些努力将有助于普及AR并加速其采用。LBS这项极有前途的技术将促进适合全天候佩戴的AR眼镜的普及。ST是LaSAR联盟的创始成员，该联盟正在帮助建立LBS基础设施建设，提供一站式硬件服务支持，为更多的企业轻松进入AR市场提供便利。

▲由ST与合作伙伴共同开发的AR眼镜更适合全天候佩戴