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不完美 但仍持续进化
智慧手表的四大关键技术进展剖析

【作者: 籃貫銘】2017年11月09日 星期四

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完美,理想的智慧手表要有最全面的无线支援,包含蓝牙,Wi-Fi,5G以及对应IoT的技术;要拥有超长的电池寿命,不是一天两天,或者一个月两个月,而是以「年」来计,此外,它要有完美的显示器,无论白天黑夜,室内室外,都要完美的传递资讯。简单说,它得像救生衣一样,是危难时最後一个值得倚赖的工具。



现在的问题是,还要等多久,还差距多远?



本篇文章将从电池与充电技术、显示面板、无线与通讯晶片与处理器的技术进度,来理解智慧手表当前与未来的发展。


电池与充电技术


智慧手表的电池续航力与寿命,是目前消费者在选购时的重要考量之一,同时这也是制造商想尽办法要突破的困境,但却是个两难的问题。在改善电池续航力的问题,最直接的解决方法,便是提高电池容量,但若要兼顾手表外型及提供更多应用程式下,通常也代表着电源供应及电力消耗的难度增加。



第一代Apple Watch的电池容量仅205mAh,比摩托罗拉Moto 360的300mAh以及LG G Watch R的400mAh电池容量更小。到了第二代Apple Watch,已配置容量为334毫安时的电池,比第一代增长35%。到了近日推出的Apple watch3 更将研发重点放在电池续航力的突破上



三星去年12月发行的Samsung Gear S3,将电池容量提升到380 mAh,并内建有自动启用低耗电表盘功能,当低电量时此功能将自动启用,让时间显示功能至少还能使用,根据官方资料,使用时间可到三天。



图1 : LG watch sport采用到430 mAh容量的电池,几??是目前最大
图1 : LG watch sport采用到430 mAh容量的电池,几??是目前最大


今年刚推出的新款LG watch sport,为了提升手表运用功能的多样化,新款配有LTE无线网络和可用於交易的NFC功能,同时也把电池容量增加到430 mAh,已是目前市面上拥有最大电池容量的智慧表,但根据官方宣称电池续航力为一天,显然额外功能的增加,都让容量已增倍的电池仍显得力不从心。



显示电池容量最大的手表,并不能保证其拥有最隹续航力,制造商在改善电池续航力的问题,除提高电池容量外,都朝降低作业系统跟萤幕耗电量方式着手,又或者改善电池充电技术。



目前市面上已出现标榜可自动充电的智慧表,运用传统机械表概念,在智慧表中导入动力电池系统,只要穿戴者移动就会自动充电,但目前尚未量产,充电与续航效果如何都尚待考证。



除了自动充电技术外,将热能转变为电能的「猎能技术」,也是另一个运用到智慧表上的充电技术。Matrix发行的PowerWatch即标榜用体温充电,也就是只要戴着就不会没电。



换而言之,就是目前智慧手表仍没有一个可以担当主角的电池技术,唯一可以期待的方向,就是自动充电技术,但此技术若要满足越来越庞大的数据与智慧应用,恐怕还有一大段路要走,因此,也只能以持续期待的心情看待了。


显示面板


图2 : 友达光电在Touch Taiwan 2017展出日光可读(Sun readable)的智慧表显示器
图2 : 友达光电在Touch Taiwan 2017展出日光可读(Sun readable)的智慧表显示器

图3 : 台湾以【手表】为题的专利件数
图3 : 台湾以【手表】为题的专利件数


目前电子表萤幕以圆形或方形设计为主,而可用以作为显示器的技术很多,一般常见包括LCD、AMOLED、EPD(电泳显示技术或称电子纸)及高通开发的Mirasol,但目前市面上多数智慧表系配备AMOLED显示器。



从第2代Apple watch 开始就采用OLED Retina 显示器,将萤幕亮度达到了1000 nit,是第一代的2倍,有助於配戴者在户外看清表面内容。



三星不意外使用其自家的Super AMOLED,若以新款标榜可游泳的防水手环,采用曲面的Curved Super AMOLED萤幕(216*432),让运动表款更贴近手手腕,且萤幕也更宽。



LG智慧手表的面板,是搭配其持续开发中的P-OLED( Plastic OLED),这款面板同时也用在今年8月推出的新款手机当中。LG一直未停止P-OLED研发工作,这款新P-OLED面板,优势在於相较於其他玻璃制OLED,耐用度提高,且厚度较薄,重量也较轻。



传闻下一代apple watch可能使用的Micro LED,Micro LED可使面板更轻薄,发光效能大幅提升,且能与多个感测元件结合,更”智慧”控制萤幕的 LED 画素,减少功耗,可有效提升电池续航力。由於Micro LED拥有高於OLED的优势,已有许多叁与者,且根据业者表示,最快可能於今年底试产,初期可能被应用到智慧表等需要小尺寸面板的产品上。但由於目前制造技术上遭遇许多挑战,使得成本居高不下,何时可顺利量产作为商用,尚存在不确定性。


无线与通讯晶片


通讯与网路功能是智慧手表之所以智慧的主因,不仅要实现不落於一般手机的通话品质,同时还要能对应更趋丰富的智慧控制和感测功能,也因此持续增强智慧表在此环节上性能,也是目前智慧手表技术发展的重点。



过去智慧表多仅具有蓝牙通讯功能,目的是为让表可与手机联系,再间接地透过网路,发挥手机上各种应用功能。但脱离蓝牙连结范围後,手机与手表便无法联系,於是逐渐将手表建入Wi-Fi模组,让手表与手机间透过Wi-Fi连线进行更长距离的远端连结。


但这样还不够,为了降低手表对手机的依赖程度,同时还能有更多应用功能,LTE功能的智慧表於焉而生。LG在去年推出首款可??SIM卡的4G LTE手表後,今年发表的Apple Watch 3也提供LTE版本,且采用内建eSIM,只要与iphone配对後即可使用同个门号,无须透过额外SIM卡。Canalys看好内建LTE的智慧手表,在内建无线宽频後,使用情境将不再处处受限,将成为驱动智慧手表出货量大跃进的关键。



智慧表有了独立的4G以後,多了可以通话及其他社交功能,再加入GPS卫星定位技术後,即能协助导航及户外活动应用,而透过增加NFC,就能实现行动支付,这些新配备应可让过度依赖智慧手机的用户,透过智慧表来暂时摆脱手机的????。


核心处理器


如前面所说,要提高电池续航力的方法之一,是降低作业系统的电力消耗,而处理器的效能提升至为关键。



高通在去年2016 IFA展出与Fossil合作推出的智慧表,即配备高通开发使用於Android Wear 系统的第二代处理器Snapdragon Wear 2100,这款处理器开发重点强调体积小及省电,支援多个低功耗的元件,目标锁定穿戴装置产品应用。



此外,Apple Watch Series 3内建新的S3双核心处理晶片,相较前一代,速度提升70%。三星Gear S3内置双核ARM Cortex-A53 处理器,采用64位处理器,有效降低效能的损耗。显然,以目前进步的处理器技术制程,不至於成为智慧表的发展瓶颈。



而对中低阶的智慧手表而言,其实根本用不到处理器,只需要控制器即可,例如台湾的联发科(MediaTek)所提供的智慧表处理器晶片组就能应付自如。该公司今年第二季才与宏??(Acer)推出了新的Acer Leap Ware,该产品搭载了联发科技的MT2523系列晶片组。



图4 : 联发科的MT2523系列(MT2523D/MT2523G) 是使用高度整合的系统封装(SiP)技术的产品,包含MCU(Cortex-M4)、低功耗全球导航卫星系统、双模蓝牙,以及电源管理单元(PMU)与诸多I/O控制
图4 : 联发科的MT2523系列(MT2523D/MT2523G) 是使用高度整合的系统封装(SiP)技术的产品,包含MCU(Cortex-M4)、低功耗全球导航卫星系统、双模蓝牙,以及电源管理单元(PMU)与诸多I/O控制


MT2523系列(MT2523D/MT2523G) 是使用高度整合的系统封装(SiP)技术的产品,包含MCU(Cortex-M4)、低功耗全球导航卫星系统、双模蓝牙,以及电源管理单元(PMU)与诸多I/O控制,几??把智慧表需要的硬体功能都放进去了。


结论


综观来看,智慧手表的关键零组件在各个技术供应商的努力下仍持续再进化,不仅性能持续改进,更重要的是,越能抓住消费者与市场的需求。



电池与充电技术正在取得一个理想的平衡,而不单单只是往容量方向思考;而显示面板也更能因应真实环境的挑战;无线与网路功能也逐渐去芜存菁;处理器的性能与整合度正跳跃式的增加。



当然,这里头最重要的关卡还是电源问题,但随着晶片商在SiP技术的加持下,将会大幅减轻电源设计的难度,并为他们开启一条大路。


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