可穿戴设备兴起，啥技术获益？
上网时间:2013年07月10日
据Juniper公司最新发表的研究报告预测，包括智能眼镜和其它头戴式显示器在内的可佩戴计算市场在今后几年中将超过15亿美元，其驱动力主要来自健身、多功能设备和保健护理方面的消费支出。
不提形状适配问题，可佩戴设备属于“未来的外形”，Juniper表示，像苹果和谷歌等大公司已经在这个领域做出“重大策略行动”。
随着Nike+和Fibbit Tracker等应用的推出，今年可佩戴设备市场已经达到8亿美元。这些应用允许用户在出汗健身的同时，由计算机收集处理他们的健身数据。
上述报告还指出，虽然每年售出的健身和运动设备在数量上要多于保健护理设备，但保健领域的零售价格要稍微高一些。
现有可佩戴无线运动用品与无线供应商，比如极地(Polar)、佳明(Garmin)、耐克和阿迪达斯等，在2012年期间都进一步扩充了他们的可佩戴无线传感器产品线，同时也有许多新创企业成立，他们进一步拓展了这类产品所收集数据的用途和潜能。
生物MEMS受益发展
MEMS传感器在可佩戴设备中扮演着重要的角色，MEMS传感器市场将获得巨大的增长。
生物MEMS作为MEMS的重要分支，也将获益。全球生物MEMS市场规模今后有望翻三番，从2012年的19亿美元增长到2018年的66亿美元，位于法国里昂的市场研究公司Yole Développement指出。移动护理应用将对这种增长做出巨大的贡献。
微系统设备有4大保健护理应用市场，分别是制药、体外诊断、医疗设备和医疗家庭护理。在Yole公司发表的题为“BioMEMS 2013”的最新报告中，Yole认为每个市场都有相对应的企业、发展动态和市场驱动力。
MEMS传感器提供商也发力于可佩戴市场，为此类产品提供技术支持。例如意法半导体公司为Preventice公司开发的最新BodyGuardian遥控监视系统，就能提供可佩戴身体传感器技术。这种系统可用于非住院病人的非致命性心率失常疾病的检测和监护。
这种传感器可以收集许多重要的数据，包括病人的心电图、心率、呼吸速率和活动量，并通过移动电话技术把这些数据发送给医师，使他们能在iPad或台式机上监护病人。BodyGuardian RMS中的可佩戴身体传感器采用了意法半导体公司的许多硬件和软件技术，包括复杂的MEMS、低功耗STM32微控制器、模拟元件以及先进的意法半导体专有算法。
远程病人监护系统降低了病人支出并改变了护理方式，这促进了无线监护应用的快速增长，并且这种增长有望在未来几年中还将持续。
另外，Xsens公司也开始涉足这一领域。Xsens是3D运动跟踪技术和产品公司，并与意法半导体公司合作开发了全球首款可佩戴的无线3D运动跟踪系统。这种系统采用消费级MEMS组合传感器，并在德国慕尼黑举行的Electronica 2012展会上作了展示。
Xsens创建的上述演示产品整合了Xsens公司获得专利的传感器融合算法和无线协议以及意法半导体公司的iNEMO-M1，后者是一种9轴‘智能系统’，集成了意法半导体公司的iNEMO MEMS运动组合传感器和STM32微处理器。
Xsens演示产品应用了意法半导体公司在业界领先的运动MEMS技术，展示了其灵活运用原本为运动科学和电影产业专业市场(B2B)开发IP的策略。该公司已经向许多好莱坞电影(如艾丽丝梦游仙境、钢铁侠2和X战警)提供了运动捕捉技术，目前这种技术还延伸到了消费电子领域中的合作伙伴，帮助他们创建独特的下一代3D运动跟踪的用户体验和解决方案。
“在利用运动MEMS向游戏系统、智能手机和平板电脑中增加增强现实和功能取得巨大成功之后，现在是鼓励和引导新兴应用的时候了。”意法半导体公司模拟、MEMS和传感器部门执行副总裁兼总经理Benedetto Vigna指出，“Xsens的独特3D运动跟踪技术可以帮助我们的客户创新并向他们的运动、健身、保健护理和游戏用户提供新的解决方案。我们即将迎来一个运动MEMS的新时代，我们应该进一步加强我们的领导能力。”
可佩戴无线3D身体运动跟踪技术将在云连接的可佩戴式运动、健身、保健护理和用于智能手机的游戏传感器附件领域带来新的创新浪潮。
柔性电路助力可穿戴设备
除了传感技术，柔性电路之于可穿戴设备也有重要作用。IBM推出了一种在柔性塑料基板上制造硅基电路的最新低成本技术。虽然IBM承认这种工艺目前还存在一些小的晶体管性能下降的问题，但研究报告认为，IBM完全可以在室温下利用传统工艺制造出价格合理的柔性电路。
这种方法与柔性电路的其它一维和二维材料相比，“那些其它材料在低阻触点、可靠的栅极电介质方面仍存在许多问题。”IBM公司T.J. Watson研究中心研究助理员Davood Shhrjerdi表示。其它方法也可能采用非传统工艺或材料，或者在制造过程中要求高温步骤。
IBM的方法是受控剥落或片状剥落，在今年早些时候这种方法被描述为硅、锗和111V层的“无切口”去除。因此IBM正在使用这种技术实现低功耗的光电产品。
这种方法极其简单—只要器件基本断裂并且硅基板被剥离之后，器件就可以传送给柔性塑料基带。器件的栅极长度不到30nm，栅极间距为100nm。
据IBM透露，公司生产的功能性SRAM单元的VDD低至0.6V，而且其环形振荡器在0.9V时的一级延时仅为16ps，据称这是已知柔性电路里所报道的最佳值。
具体工艺是这样的：IBM先做出一个基板来，这种基板是特别薄的SOI-ETSOI。然后在这种基板上面沉积一层镍应力层，厚度大约为5至6um。(ETSOI器件是使用22nm CMOS工艺在300mm晶圆上制造出来的)
IBM接着再在应力层上使用一层柔性聚酰亚胺带层。随后研究人员于室温环境下在一边产生一个“应力中断”，并以“机械可受控的”方式将前破裂面沿表面传播，Shahrjerdi表示。
IBM表示使用ETSOI有两个理由。首先，它的特性中包含一个超薄体(60埃)，允许30nm以下的沟道调整，“因此能获得很高的组装密度”，Shahrjerdi指出。第二个特性是非渗杂沟道，可以减小可变性。这种特性允许在芯片上实现灵活的电压调整，他补充道。
用于灵敏感知的新材料
可佩戴设备因其特殊性，往往在许多方面要求有别于常规设备的特殊技术，比如，目前有一个为期三年半并得到EPSRC ICASE奖资助的博士研究项目，它主要用于研究可佩戴技术的需求领域和应用方式，它以一种高度创新的方式将这个行业和学会的专业技术集中在了一起。
“我们对于能够参与这个项目的研发感到非常兴奋。”Peratech公司首席执行官David Lussey表示，“我们的QTC材料许多年前就用来提供衣服中的开关，因此我们知道它能承受恶劣的磨损和洗涮环境。这个项目整合了技术、设计和用户需求，能够帮助人们充分了解可佩戴技术这个成长性领域的发展道路。”
QTC技术的核心是，当被施加上一个力(如压力)时，QTC材料会改变自己的电阻。将QTC墨水印刷到纺织品上可以形成简单的通/断开关，但更让人感兴趣的是，因为阻值变化正比于力的大小，所以衣服的一些地方可以变得具有触摸敏感性，或者可以把它做成可识别的压力输入面。
“市场上已经有可以提供计算机显示器的眼镜了，”David Lussey解释说，“但它们缺少一种输入并与之交互的简单方式。利用我们的技术，你可以将键盘印刷到衣袖上，或印刷到手套的背面，并通过蓝牙与眼镜连接起来。或者将一个方块触摸敏感的QTC材料用作触摸板，用于响应人们在智能手机和平板电脑上已非常熟悉的捏、伸、拂等多点触摸手势输入。
可佩戴设备目前正被业界火热追捧，围绕这项产品的各种材料和技术正在紧锣密鼓的研发之中，其作为一个新的产品创新及赢利点，必将在业界引发新的产业格局变化，随着社交网络的成熟，信息变得更加透明，苹果公司2008年的神来之笔恐难以为继，或许只有潜心技术，做出同类产品中的优胜者才是取胜之匙。
(编辑注：本文综合了史维博、蒲安妮、朱林、胡百安、鲍雷的报道)
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