AI加持、智能戒指火爆！設(shè)備升級(jí)帶來(lái)技術(shù)難題，藍(lán)牙芯片解鎖低功耗潛力

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/莫婷婷）2024年，全球可穿戴設(shè)備市場(chǎng)隨著消費(fèi)電子市場(chǎng)的復(fù)蘇迎來(lái)增長(zhǎng)，智能戒指等新品類的出現(xiàn)成為帶動(dòng)該市場(chǎng)持續(xù)增長(zhǎng)的新動(dòng)力。藍(lán)牙芯片作為可穿戴設(shè)備的關(guān)鍵半導(dǎo)體器件，隨著可穿戴設(shè)備的不斷升級(jí)和發(fā)展，藍(lán)牙芯片既迎來(lái)了巨大的機(jī)遇，也面臨著諸多挑戰(zhàn)。


智能手環(huán)/手表AI加持，藍(lán)牙芯片突破功耗新難題

智能手表、智能手環(huán)等品類依舊是可穿戴設(shè)備的主流產(chǎn)品，也是出貨量最大的品類之一。針對(duì)這兩大類產(chǎn)品，功耗一直是主控芯片不斷追求的方向。Nordic Semiconductor 亞太區(qū)銷售與營(yíng)銷副總裁 Bj?rn ?ge “Bob” Brandal在接受電子發(fā)燒友網(wǎng)采訪時(shí)表示，功耗始終是最關(guān)鍵的設(shè)計(jì)考慮因素，因?yàn)樗鼪Q定了產(chǎn)品的可用性。

Bj?rn ?ge “Bob” Brandal提到了兩個(gè)影響功耗的因素，一是外形尺寸。有限的外形尺寸限制了可使用電池的尺寸和重量，也因此限制了電池的最大容量。從而為可穿戴設(shè)備的功耗帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。

二是AI技術(shù)。越來(lái)越多可穿戴設(shè)備選擇使用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí) (ML)技術(shù)，以進(jìn)一步提高其準(zhǔn)確性和智能性。但人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)必須在可穿戴設(shè)備本身的本地執(zhí)行，這是因?yàn)槌掷m(xù)將數(shù)據(jù)發(fā)送到云端進(jìn)行人工智能分析需要消耗大量電池電量，而可穿戴設(shè)備由于體積小、電池少，根本不具備這樣的條件。

目前，可穿戴設(shè)備的AI技術(shù)已經(jīng)從傳統(tǒng)AI向生成式AI、多模態(tài)大模型等方向迭代。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，智能手表是生成式AI落地最為快速的可穿戴設(shè)備品類之一，目前三星、蘋(píng)果、Zepp Health、谷歌 (Fitbit)、Whoop、360等廠商的智能手表都已經(jīng)宣布要用上生成式AI。除了智能手表，AR/VR設(shè)備等可穿戴設(shè)備也紛紛植入生成式AI，這都要求處理器要有更強(qiáng)大的性能，需要更加強(qiáng)大執(zhí)行復(fù)雜的算法和任務(wù)，并且需要更高的集成度。

也就是說(shuō)，主控芯片的功耗挑戰(zhàn)隨著可穿戴設(shè)備的升級(jí)也需要解決更多的問(wèn)題，從穿戴設(shè)備尺寸限制、功能增加，到AI技術(shù)的加速滲透，都成為主控芯片在設(shè)計(jì)時(shí)必須考量的因素。如何在提升通信能力時(shí)，又做到低功耗？

數(shù)據(jù)顯示，2023年低功耗藍(lán)牙芯片市場(chǎng)中，可穿戴設(shè)備領(lǐng)域占據(jù)10%。目前，該領(lǐng)域的芯片廠商中，以Nordic、Silicon Labs、Ambiq、TI、高通等國(guó)際廠商占據(jù)主要市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)廠商中以泰凌微、杰理科技等廠商為代表的藍(lán)牙芯片企業(yè)也在技術(shù)、市場(chǎng)等多個(gè)方面取得進(jìn)展。

作為低功耗藍(lán)牙芯片行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，Nordic 最新的系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC) 將先進(jìn)的性能與超低功耗相結(jié)合，最大限度地延長(zhǎng)了電池壽命，縮小了電池體積，從而降低了成本。這意味著可穿戴設(shè)備無(wú)論使用量有多大，都可以全天使用電池供電。

Silicon Labs也推出了多款小體積、超低功耗且高性能的低功耗藍(lán)牙芯片，例如BG22系列、BG27系列等。BG22系列在0dBm輸出功率的條件下，TX電流為4.1mA。

面向可穿戴設(shè)備的藍(lán)牙芯片功耗性能的提升，將帶來(lái)多個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)。一方面，功耗水平的提升成為智能手表等可穿戴設(shè)備獲得消費(fèi)者青睞的關(guān)鍵，市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大的關(guān)鍵因素之一。
另一方面，在可穿戴設(shè)備的應(yīng)用上，藍(lán)牙芯片支持更低的功耗，意味著設(shè)備可以用上更小的電池，這為有限的可穿戴設(shè)備體積提供了更大的設(shè)計(jì)空間，使得制造商能夠在保持或增加功能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)更加緊湊和輕便的設(shè)計(jì)，提高了設(shè)計(jì)靈活性。


智能戒指海外市場(chǎng)火爆，藍(lán)牙芯片功耗、集成度大PK

隨著技術(shù)的發(fā)展以及市場(chǎng)需求的出現(xiàn)，可穿戴設(shè)備的產(chǎn)品品類更為多元化，應(yīng)用場(chǎng)景細(xì)分化。

從原來(lái)的智能手表、智能手環(huán)、耳機(jī)等產(chǎn)品，衍生至智能戒指、智能衣服、智能眼鏡、智能頭盔、智能手套、醫(yī)療級(jí)腦機(jī)設(shè)備等可穿戴醫(yī)療設(shè)備，以及“元宇宙”等。

Gnitive的報(bào)告顯示，全球智能戒指市場(chǎng)規(guī)模在2023年達(dá)到2.1億美元，預(yù)計(jì)到2032年將翻漲至10億美元。其中，亞太地區(qū)將是增長(zhǎng)快速的市場(chǎng)之一。可以看到在2024年，智能戒指在海外市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了快速的增長(zhǎng)。

這也成為國(guó)內(nèi)智能戒指廠商出海的機(jī)會(huì)。今年8月，智能解決品牌RingConn上線眾籌平臺(tái)Kickstarter，8小時(shí)拿下100萬(wàn)美元的眾籌資金。在這之前，該品牌在2022年上線眾籌平臺(tái)Indiegogo，50天完成了120萬(wàn)美金的眾籌資金。數(shù)據(jù)顯示，該品牌于2023年累計(jì)銷售超兩萬(wàn)只智能戒指，全球范圍內(nèi)積累了4萬(wàn)用戶。從RingConn的成績(jī)可以看到智能戒指市場(chǎng)的機(jī)會(huì)有多大。

智能戒指產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)向電子發(fā)燒友網(wǎng)表示，公司的智能戒指產(chǎn)品以出口海外居多，該品類在海外有著較大的市場(chǎng)。目前在功能上，主要還是以禱告、倒計(jì)時(shí)等基礎(chǔ)功能，以及血氧監(jiān)測(cè)等健康監(jiān)測(cè)功能居多，另外有少數(shù)智能戒指實(shí)現(xiàn)了與AR智能眼鏡等設(shè)備的互聯(lián)，具備操控功能。

但總體來(lái)看，目前智能戒指具備的功能還是較少，這主要是受限于比智能手環(huán)更小的內(nèi)部空間。當(dāng)然，也有具備了多種健康監(jiān)測(cè)功能的智能戒指，例如友宏醫(yī)療推出了JCRing智能戒指具備了 Vo2max、血氧飽和度、血糖風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、體溫、心率、心率變異性 (HRV) 以及睡眠和活動(dòng)數(shù)據(jù)等多種健康監(jiān)測(cè)功能。

藍(lán)牙芯片在智能戒指中的作用是多方面的，它為智能戒指提供了與其它設(shè)備無(wú)線通信的能力，使得智能戒指能夠?qū)崿F(xiàn)多種功能，包括穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸、與AR/VR設(shè)備的交互增強(qiáng)、控制指令等。

但智能戒指作為新品類，給藍(lán)牙芯片的設(shè)計(jì)帶來(lái)了一系列新的挑戰(zhàn)，包括如何必須將大量傳感器和先進(jìn)算法整合到極小的尺寸中，同時(shí)兼顧佩戴舒適程度？這對(duì)芯片的集成度以及封裝技術(shù)都有了新的要求，特別是隨著功能的豐富，對(duì)集成度、小型化要求更高的情況下。

受限于技術(shù)挑戰(zhàn)，進(jìn)入智能戒指領(lǐng)域的藍(lán)牙芯片廠商并不多，目前主要有Ambiq、Nordic、瑞昱、dialog、匯頂科技等等。根據(jù)介紹，Ambiq推出的 Apollo3 Blue/Plus系列、Nordic的 nRF54 系列和 nRF5340 SoC 等、匯頂科技的GH3026健康監(jiān)測(cè)芯片等產(chǎn)品均可用于智能戒指中。

QuzzZ Ring智能戒指正是搭載了Apollo3 Blue Plus （AMA3B），集成浮點(diǎn)單元(FPU)和TurboSPOT?技術(shù)，具備低功耗的優(yōu)勢(shì)，6uA/MHz@3.3V。

為了滿足智能戒指的對(duì)低功耗、存儲(chǔ)的要求，藍(lán)牙主控芯片都不斷通過(guò)技術(shù)迭代，提高產(chǎn)品的性能和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。Nordic的nRF54 系列和 nRF5340 SoC 可提供下一代處理能力、超低功耗運(yùn)行和大容量存儲(chǔ)器，并且可以使用新的人工智能和 ML 算法。

Bj?rn ?ge “Bob” Brandal向電子發(fā)燒友網(wǎng)介紹，上述提到的JCRing智能戒指用到的是Nordic的nRF52840 SoC，采用晶圓級(jí)芯片尺寸封裝（WLCSP）支持其成本和空間受限的智能戒指設(shè)計(jì)。加之Nordic 的無(wú)線射頻具有高靈敏度，可確保藍(lán)牙 LE 連接的穩(wěn)定性和穩(wěn)健性，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的安全傳輸。

Dialog的 DA14531也已經(jīng)用在華嘟科技的智能戒指中。WLCSP封裝尺寸為1.7mm×2.0mm，休眠電流可做到僅有150-240nA。

藍(lán)牙芯片作為智能戒指的核心組件之一，其性能的提升和成本的降低將推動(dòng)智能戒指市場(chǎng)的進(jìn)一步發(fā)展。

小結(jié)：

總體來(lái)看，可穿戴設(shè)備市場(chǎng)在2024年有著兩大重要的發(fā)展趨勢(shì)，一是技術(shù)的迭代升級(jí)，特別是AI的出現(xiàn)給可穿戴設(shè)備帶來(lái)了新的機(jī)會(huì)，大語(yǔ)言模型帶來(lái)的個(gè)性化體驗(yàn)提升了用戶體驗(yàn)。二是智能戒指等新品類的快速成長(zhǎng)拓展了可穿戴設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模。

對(duì)芯片廠商而言，這是機(jī)會(huì)也是挑戰(zhàn)，為了抓住機(jī)遇并應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，藍(lán)牙芯片廠商需要不斷創(chuàng)新和升級(jí)技術(shù)，提高產(chǎn)品的性能和集成度。當(dāng)前，新一代的藍(lán)牙芯片的升級(jí)主要體現(xiàn)在功能增強(qiáng)、能耗優(yōu)化、通信能力提升以及與其他技術(shù)的融合等方面。