可穿戴設備囿于體積及重量限制，對芯片尺寸與功耗要求較移動裝置更加嚴苛，因此微控制器（MCU）、微處理器（MPU）與微機電系統（MEMS）傳感器等元件開發商，紛紛推出更低功耗或高整合度的新一代解決方案，期能大啖穿戴式電子商機。

　　可穿戴設備將引爆新一輪的芯片熱戰。可穿戴設備受限于體積及重量限制，所需元件規格與一般移動裝置不盡相同，為搶食此商機，可穿戴設備中的關鍵元件開發商，無不戮力針對可穿戴設備發布新一代低功耗或高整合的解決方案，再次翻新移動裝置元件規格。

　　圖1　芯科實驗室美國區域市場行銷總監Raman Sharma表示，穿戴式產品設計的首要考量，是元件是否能達到超低功耗的水準。

　　芯科實驗室（Silicon Labs）美國區域市場行銷總監Raman Sharma（圖1）表示，從來自Misfit或Magellan等可穿戴設備開發商給予該公司的回饋可知，穿戴式產品設計時，首先最注重的就是元件夠不夠省電，他們強調，夠長的電池壽命才是穿戴式產品能否為消費者所接受并在市場獲得成功的關鍵；也因此，可穿戴設備開發商通常會選擇低功耗的微控制器 （MCU）做為裝置處理核心，以延長電池壽命。

　　為了符合大多數可穿戴設備對于低功耗的需求，MCU廠商除戮力將系統待機及操作電流降至最低外，亦致力優化MCU處于睡眠狀態的耗電情形，此將成為MCU廠能否成功搶進穿戴式市場的重要指標。

　　滿足穿戴式應用　MCU廠力拼低功耗設計

　　圖2　新唐科技微控制器產品中心協理林任烈指出，MCU廠商除將系統待機及操作電流降至最低外，亦致力優化MCU處于睡眠狀態的耗電情形。

　　新唐科技微控制器產品中心協理林任烈（圖2）表示，為了達到超低功耗的表現，廠商在開發MCU時通常會導入睡眠模式（Sleep Mode）設計，讓MCU在非系統運作高峰期的大部分時間，能夠處于低功耗的睡眠狀態，進一步降低裝置整體功耗。

　　林任烈進一步指出，符合可穿戴設備需求的低功耗MCU其操作電流須達到180微安培（μA）以下的水準，在睡眠模式下的待機電流也須低于1微安培；不過，當 MCU處于睡眠模式時，系統并非完全靜止不動，因此如何優化MCU處于睡眠模式下的系統設計，讓裝置更省電，便成了MCU廠商戮力改善的一大重點。

　　其中，快速喚醒時間更是首要關鍵。據了解，MCU廠商為了達到節能目的，常在MCU中加入各種運行模式，光是睡眠模式可能就有好幾種；以愛特梅爾 （Atmel）的SAM4L系列為例，便可支援睡眠、待機、保存和備用等四種睡眠模式。在多種復雜的運行模式下，如果MCU總是要花上長時間才能從睡眠模式中啟動，將難以真正降低系統功耗。因此，林任烈提到，MCU廠商除了導入睡眠模式設計外，亦極為注重如何加速喚醒時間。據了解，目前市面上MCU在喚醒時間的平均表現水準約為5？8毫秒（ms）。

　　另一方面，MCU與周邊傳感器、無線射頻（RF）元件的傳輸界面亦攸關MCU是否能達到有效睡眠模式。林任烈解釋，由于睡眠模式中MCU與周邊元件的運行方式系隨著資料傳輸速度而變動，也就是資料傳輸速度愈快，MCU與周邊元件喚醒/工作模式切換的時間就愈短；因此，串列周邊界面（SPI）、I2C、輸入/輸出（I/O）接腳等傳輸界面的設計重點就是「搶快」，愈高速的傳輸界面才能愈快喚醒 MCU，并且縮短MCU處理資料的時間，從而讓裝置更省電。

　　林任烈補充，現在愈來愈多訴求低功耗與高效能的MCU，也開始導入可加快記憶體存取速度的多通道直接記憶體存取（Direct Memory Access， DMA）控制器，藉此在不喚醒MCU的狀態下執行及分配資料存取。也就是說，DMA控制器能將多筆資料分配儲存至靜態隨機存取記憶體（SRAM）及快閃記憶體（Flash）中，待記憶體儲存至一定容量后再喚醒MCU，使其能一次處理多筆資料，讓進入睡眠模式的MCU不會被輕易打擾。

　　另外，也有MCU開發商透過低功耗傳感器界面（Low Energy Sensor Interface， LESENSE）和周邊反射系統（PRS）的設計以改善MCU處于睡眠模式下的系統運作表現；如芯科實驗室藉由不斷優化這兩項設計開發出超低功耗 MCU--EFM32 Gecko；讓MCU即使進入睡眠模式，MCU的周邊元件，如類比數位轉換器（ADC）等，亦能自行配對、自主性擷取與傳遞資料。

　　值得一提的是，除了以安謀國際（ARM）Cortex-M系列核心打造的低功耗MCU正在可穿戴設備市場大行其道外，亦開始有廠商將采用以Cortex-A系列打造的微處理器（MPU）導入可穿戴設備，讓可穿戴設備得以實現更高階的應用功能。

　　鎖定中高階穿戴式產品　MPU方案露頭角

　　飛思卡爾（Freescale）微控制器事業部亞太區市場行銷和業務拓展經理王維認為，可穿戴設備的設計重點除集中在整個產品的重量、功耗、易用性之外，產品的功能面是否能滿足消費者需求亦為重要考量。

　　王維表示，目前MCU方案鎖定的主要是中低階的可穿戴設備，而MPU產品主要鎖定的是高解析度彩色螢幕等功能更為復雜的中高階應用；如飛思卡爾的i.MX6系列MPU即系針對此需求所推出。

　　不過，目前MPU方案還在接受其是否能真正符合市場需求的考驗。Sharma認為，處理器廠商推出MPU方案的宣示性作用大于實際效用，主要系由于MPU方案相對地會帶來更高的耗電量，導致可穿戴設備須頻繁充電，若無良好的配套方案將難以為消費者所接受；因此芯科實驗室短期內并不會考慮跟進開發 Cortex-A系列的處理器，仍將聚焦于超低功耗的MCU。

　　盡管如此，可實現更高效能運作模式的應用處理器（Application Processor， AP）仍快步在市場上嶄露頭角，特別是在智能型眼鏡應用領域，可望與MCU方案一較高下。