物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用推動傳感器增長 電池設(shè)計成挑戰(zhàn)

　　穿戴式裝置將會是未來物聯(lián)網(wǎng)一大應(yīng)用領(lǐng)域，預(yù)計2018年將成長至一億四千五百萬臺。隨著穿戴裝置技術(shù)越加先進(jìn)，將逐漸為人們接受并融入生活，未來物聯(lián)網(wǎng)的各式應(yīng)用，將可望透過穿戴式裝置加以串聯(lián)，并加速成形，使消費(fèi)者生活環(huán)境更為舒適且精彩。

　　物聯(lián)網(wǎng)概念源自于比爾·蓋茲（William Henry Bill Gates III）在1995年“未來之路”一書中所論述的物與物互聯(lián)概念。透過偵測環(huán)境數(shù)據(jù)，并藉由行動網(wǎng)路傳輸與資料處理，物聯(lián)網(wǎng)可即時控制各種居家設(shè)備，提供 迅速的照護(hù)服務(wù)，但受限于當(dāng)時的網(wǎng)路傳輸技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)一詞，僅代表著一個巨大智能系統(tǒng)的藍(lán)圖。

　　物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用多樣　感測器成長潛力佳

　　隨著全球化的網(wǎng)路基礎(chǔ)發(fā)展，現(xiàn)今第四代行動通訊（4G）與云端運(yùn)算環(huán)境提供了高速的資料傳輸處理的能力，才使得物聯(lián)網(wǎng)模糊的面孔逐漸清晰。藉由感測器所搜集到的訊號以有線或無線方式進(jìn)行資訊整合與資料匯出，隨即進(jìn)入軟體處理層面進(jìn)行資料分析與應(yīng)用?？蓱?yīng)用的層面亦漸漸擴(kuò)展到個人居家環(huán)境之外，包含穿戴式設(shè) 備、電子醫(yī)療、智能城市環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、安全急救應(yīng)變系統(tǒng)、工業(yè)控制、視聽娛樂、影像串流等，可說是無遠(yuǎn)弗屆。

　　根據(jù)美國網(wǎng)路設(shè)備商公司思科（Cisco）、國際研究機(jī)構(gòu)摩根士丹利（Morgan Stanley）與國際數(shù)據(jù)資訊公司（InternaTIonal Data CorporaTIon， IDC）針對全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備裝置需求進(jìn)行統(tǒng)計，至2020年其設(shè)備需求總產(chǎn)值將達(dá)750億美元，且復(fù)合年成長率將達(dá)8%以上。圖1為IoT物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，包 含IP CAM、智能家電/溫控、電子鎖與智能遙控器等。

　　圖1　各式物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用裝置 資料來源：Appinions Inc.

　　物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈包含元件制造、設(shè)備與系統(tǒng)整合、網(wǎng)路營運(yùn)、終端設(shè)備與應(yīng)用服務(wù)等環(huán)節(jié)，以元件制作為例涵蓋RFID、通訊晶片、感測器、GPS等技術(shù)。目前全球感測器市場約占半導(dǎo)體市場的5%，隨著IoT、智能型手機(jī)、車用電子、醫(yī)療電子、智能城市等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對于感測器產(chǎn)品在無線化 （Wireless）、低功耗（Low Power）、微型化（Miniaturized）、標(biāo)準(zhǔn)化、低成本、復(fù)合型、穩(wěn)定性、可靠性等技術(shù)提出了更高的要求，未來感測器市場成長潛力更可望高于 整體半導(dǎo)體市場。

　　臺灣在IC設(shè)計、晶圓代工及封裝測產(chǎn)業(yè)專業(yè)分工各司其職，擁有全球頂尖的設(shè)計與制程團(tuán)隊?wèi){藉在3C產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)嵙Γ瑢⒖赏槍Ω袦y器元件進(jìn)行完整開發(fā)，藉由上/中/下游整合，藉此可培育出臺灣具代表性的物聯(lián)網(wǎng)感測器供應(yīng)鏈。

　　穿戴式裝置功能多　電池設(shè)計成未來挑戰(zhàn)

　　以龐大的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，穿戴式裝置將會是未來物聯(lián)網(wǎng)一大應(yīng)用領(lǐng)域，資策會MIC（2014）曾指出，推估2014年穿戴式裝置市場規(guī)模約達(dá)三千四百九十萬臺，約占智能手機(jī)的2.9%，預(yù)計2018年將成長至一億四千五百萬臺，約占智能手機(jī)的7.7%。

　　近 年來各家國內(nèi)外大廠如蘋果（Apple）、Google、索尼（SONY）、三星（SAMSUNG）、ASUS、HTC等，紛紛推出穿戴式裝置產(chǎn)品包含智 慧眼鏡、智能耳機(jī)、智能手表、智能手環(huán)、智能戒指、智能衣褲到智能鞋等，意圖搶先布局這一龐大的消費(fèi)市場。穿戴式裝置目前主要幾種功能包含：

　　． 健康管理：裝置內(nèi)建多種感測器，包含加速度、心跳、溫度、陀螺儀等，監(jiān)測配戴者狀態(tài)數(shù)據(jù)，分析感測數(shù)據(jù)得知配戴者即時狀態(tài)，如跑步、走路、跳躍、站立、睡 眠與呼吸心跳狀態(tài)等，搭配無線傳輸模組如藍(lán)牙或Wi-Fi，可即時與智能手機(jī)連結(jié)，可供配戴者長期統(tǒng)計與記錄健康狀態(tài)。

　?。h(yuǎn)端控制：透過無線傳輸與裝置連結(jié)，如使用者電腦、家電或智能手機(jī)等，使用者透過穿戴式裝置下達(dá)命令，可于遠(yuǎn)距離外遙控家電裝置。

　?。蓍e娛樂：讓使用者不必攜帶沉重的配備，可以直接于穿戴式裝置上播放音樂與影片，甚至游戲應(yīng)用等娛樂應(yīng)用。

　?。Y料傳輸：不僅是郵件的收發(fā)、瀏覽網(wǎng)路，穿戴式裝置還能提供即時播放與錄制等影像語音串流服務(wù)，如Google眼鏡，使用者可以使用語音輸入命令，啟動搭載的微型鏡頭即時錄制眼前的影像，并上傳至云端資料庫。

　　．即時定位：搭配全球定位系統(tǒng)（GPS），可隨時回饋配戴者位置，應(yīng)用于老人與幼兒照護(hù)與健康監(jiān)控，甚至配合醫(yī)療系統(tǒng)。當(dāng)穿戴裝置偵測到突發(fā)疾病或狀況，如心臟病、癲癇、中風(fēng)或車禍等，可直接連結(jié)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)與通知家屬，并即時派發(fā)救護(hù)車至病人位置，把握黃金搶救時機(jī)。

　　以Apple旗下產(chǎn)品為例，手機(jī)、平板、電視、手表與電腦裝置已藉由云端管理方式進(jìn)行資訊互通。手機(jī)的來電已能自由于電腦或手表上接聽，電腦處理至一半 的文件可同步至它臺行動裝置承續(xù)，而遺失的物品可藉由另一裝置來覓回。

　　然而，物聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)不僅應(yīng)用于典型電子產(chǎn)品，其真正的期待為將現(xiàn)實世界的各種物件全都數(shù)位化。未來，我們身邊的物質(zhì)將嵌入電子標(biāo)簽，結(jié)合無線網(wǎng)路與各式感測器，透過中心伺服器來對它們進(jìn)行管理、遙控、搜尋與獲取統(tǒng)計資訊。

　　目前穿戴式裝置主要瓶頸還是電池續(xù)電力和產(chǎn)品的重量與體積，因穿戴式裝置本身的重量與體積會直接影響配戴者的使用體驗，如果配戴的裝置過重，不僅會造成使用 者感到不適，其持續(xù)使用的時間與意愿馬上會大幅下降。但是在縮減體積與重量的同時，也同時局限了電池的容量，并且隨著資料傳輸?shù)男枨笈c搭載的感測器數(shù)量增 加，所需的耗電量也逐漸加大，因此，降低耗電量與電池管理技術(shù)將會是穿戴式裝置硬體產(chǎn)業(yè)的一大重點。

　　穿戴裝置扮要角　物聯(lián)生活更便捷

　　雖然目前穿戴式裝置帶給使用者各種新體驗與功能應(yīng)用，但對于現(xiàn)在使用者的角度來講，大多的穿戴式裝置只是提供電腦或智能手機(jī)的功能擴(kuò)充，并非獨立的主流商 品，可見其技術(shù)的研發(fā)還處于起步階段，但是隨著未來穿戴式裝置操作技術(shù)越加先進(jìn)，將逐漸為人們接受并融入生活，控制方法也將從觸控面板、語音辨識、智能手 勢甚至發(fā)展到虛實投影、眼球追蹤與腦波控制等，讓笨重的遙控器消失于生活之中。

　　此外，隨著臺灣人口老化問題日趨明顯，老人與幼兒的照 護(hù)問題將會是政府機(jī)關(guān)須完善規(guī)劃的重要區(qū)塊，而穿戴式裝置可提供此需求最重要的健康監(jiān)控與即時定位應(yīng)用；提供如血壓、血糖、體溫、身體姿態(tài)與定位座標(biāo)等數(shù) 據(jù)，可防止幼兒與失智老人的走失與監(jiān)控身體健康資訊，不僅可以緩解照護(hù)人手短缺的問題，也將提供穿戴式裝置一個龐大的商機(jī)來源。

　　想像一下，屋中的所有家電，只需要一個手勢、一個眼神，甚至一個念頭，都能根據(jù)自己的需求而作動，甚至主動計算出最適合使用者的環(huán)境參數(shù)而調(diào)節(jié)成最舒適的狀態(tài)。透過穿戴式裝置，未來使用者與家電將會逐漸被物聯(lián)網(wǎng)所串聯(lián)，居家環(huán)境將會更加舒適且精彩。

　　（本文作者任職于臺灣儀器科技研究中心）