既然穿戴式装置的发展已经是不可逆的潮流，如何克服其设计挑战，让相关设备的发展过程能更加顺遂，成为目前穿戴式市场的当务之急。

综观穿戴式装置技术的发展，大致可分为应用软件、显示技术、人机接口、传感器、通讯技术与电源供应等六大层面。尽管设计人员普遍将软件与人机接口等项目视为开发关键，然而对于穿戴式装置来说，一旦没了电，再怎么智能的功能都无法运作，因此电源供应与组件功耗可说是最核心的问题。

低功耗是竞争力关键

穿戴式装置小归小，但严格说起来，其系统架构与一般3C电子产品之基本方块图差异不大，同样包含了模拟/数字转换IC、处理单元的MCU/AP/CPU、内存、网通链接IC、接口IC、电源管理IC、显示IC、音效IC等，主要差异乃在于不同种类的传感器应用。穿戴式装置尽管都是最新的产品，但其所采用的并不一定都是最先进的零组件，由于轻巧与低功耗是设计重点，因此组件功耗大小也成为产品竞争力的关键。

事实上，不只穿戴式装置，电源供应的问题早就已经成为所有行动装置甩不开的枷锁。以目前市面上现有的行动装置来看，电池续航力就像一道紧箍咒一般，希望让所有的行动装置成为一日装置（One Day Computing），也就是充完电至少能使用一整天。然而，在频繁地使用下，这些装置在几个小时内电力就告竭了，只好频繁充电，这也是导致目前行动电源产品盛行的主因。

穿戴式装置受限于体积，并无法搭载大容量的电池，加上目前电池能量密度的成长其实非常缓慢，赶不上产品的耗电发展，这使得延长电池续航力的目标，短期内很难以电池技术来达成。也因此，针对穿戴式装置电源供应的问题，目前解决方法不外乎是透过外在特效药，以及内在调体质等两大方向。

外在特效药：充电技术

外在特效药说穿了，就是透过充电技术。免除接上插头的充电方式不谈，目前除了行动电源之外，智能终端大厂似乎也意识到电源供应将成为行动装置的发展瓶颈，而积极在相关的电力供应方案上进行布局。例如苹果拥有固态电池充电、装置表面太阳能充电、动能充电、与无线充电等专利；三星也掌握了表面太阳能充电与无线充电等专利；微软则拥有无线充电相关专利。

这些专利布局或许不等同于商业化，然而从这些大厂的布局方向，其实也可以嗅出一些未来供电方案的端倪。无线充电可随时随处进行充电的特性，似乎将在下一代行动装置与穿戴式装置的电源供应上，扮演重要角色。此外像是表面太阳能充电，也颇获得这些大厂的青睐。

德州仪器营销经理何信龙认为，太阳能充电其实可以视为是能量采集（Energy Harvesting）的一环，而能量采集也一直都是渴求电力来源的设计师们不断讨论的技术之一。从人的身上究竟能够采集到多少能量？根据估算，身体的热能可撷取到0.6~4.8W的能量、呼吸约0.4~2.5W、键盘敲击约0.019W、走路则可获得5~8W的能量，最为可观，因此透过步行进行能量采集是可能性最高的方式。

只不过，以目前能量采集的效率，用户要靠走路来让随身装置充饱电，恐怕把脚走断了也还很难做到。看来现阶段仍以行动电源搭配无线充电，算是较务实的行动充电方案。

内在调体质：降低功耗

想延长穿戴式装置的续电力，除了从供电下手外，减少系统整体功耗也是不可或缺的方式。也因此，穿戴式装置必须调整体质，让整体功耗更低，例如采用低耗电量之芯片或显示器。

处理器与显示器是提供穿戴装置运算处理能力并显示信息的两大关键，但也是最为耗电的两大组件。显示器方面，目前Pebble智能手表便采用夏普Memory单色LCD，Qualcomm的Toq智能手表则使用Mirasol显示器等，都是希望透过这些低功耗显示技术来降低整体系统功耗。

ARM vs. Intel

处理器为所有电子装置的运算核心，重要性不言可喻，对于穿戴式装置来说，如何在效能、功耗、尺寸、成本之间找到最佳的平衡点，则是设计上必须面对的挑战。

从行动装置到穿戴式装置，ARM核心显然仍为首选的方案。目前浮上台面的穿戴式装置普遍选用基于ARM Cortex-M系列的32-bit MCU，供货商包括ST、Silicon Labs、TI、Microchip和Freescale等国际大厂，以及新唐、盛群等台湾厂商。至于台湾8bit MCU厂商有机会切入主打消费性应用的低阶穿戴装置，16bit MCU厂商则可尝试切入中阶市场。

面对ARM阵营的来势汹汹，英特尔推出Quark处理器回?。Quark是英特尔于2013年9月为了抢进穿戴装置市场所发表的处理器，尺寸为Atom的五分之一，功耗则是Atom的十分之一，其应用锁定物联网（IoT）及穿戴式装置，包含娱乐、医疗、运动、健身、工业等市场，也与过去英特尔针对智能手机与平板计算机所主推的Atom处理器做出区隔。

目前英特尔已与开放原始码硬件厂商Arduino合作，推出兼容于Arduino开发板的Intel Galileo开发板，计划免费送5万片给各大专院校，鼓励学生发展出以Quark为基础的系统应用，甚至透过开放式的IP授权方式，来加速扩张穿戴式装置芯片市场。此外，英特尔也积极投资健康穿戴装置业者Basic Science，以及运动穿戴装置业者Recon Instruments，其争霸穿戴式市场的野心不言可喻。

外接辅具 解决电力问题

穿戴式装置特色是必须要能与身体结为一体，小巧轻薄是设计上的充分必要条件。只不过，并非所有的穿戴应用情境都要求做到极低的耗电标准，不同的应用将对电力供应产生不同程度的需求，某些利基市场甚至可允许穿戴式装置外接辅具。

工研院IEK产业分析师侯钧元指出，就市面上现有与即将发表的穿戴式装置来分析，又分为长时间配戴型（如智能眼镜、智能手表、医疗设备等）与短时间配戴型（如娱乐用头戴显示器、健身手环、工业设计辅助眼镜等）等不同产品。

基本上手机配件、医疗照护都属于必须每天长时间配戴的产品，企业、娱乐、健身等用途则都是需要时才短时间配戴的装置。依据这些不同应用情境与使用环境，可适当地搭配外接辅具来提高其性能。

透过外接辅具，可以提升穿戴式装置主体之各种性能，如外接电池、外接运算主机、外接3G模块等。这些外接辅具可置于口袋，或穿戴于身体其他部位，如颈挂、手臂等。

尽管外接辅具会让消费者直觉认为这个产品不再那么便利了，但衡量成本与效益后，部分应用市场应该能够接受。特别是目前已有许多厂商，采用外接的方式来解决电力供应问题。在电力技术有大幅度的突破之前，外接辅具的方式的确是让厂商抢先切入市场的快捷方式。

表一 : 穿戴式装置使用情境与需求

结语

穿戴式装置的关键技术，正在于轻薄、省电与智能。也因此，可以舍弃最先进的组件，将设计重心放在轻巧与低功耗上，这也正是穿戴装置的竞争力关键。不论是直接充电、无线充电、外接辅具或者能量采集，都会是穿戴装置补充电力的方式。这种多元充电架构，搭配更低功耗的组件采用，将是未来穿戴装置的主要面貌。

还怕穿戴装置电力不够吗？可以方便充电就对了。

图一 : 英特尔与ARM处理器功耗与效能比较。(Source:工研院IEK)

图二 : 透过外接辅具可解决穿戴装置初期技术障碍。(Source:工研院IEK)