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      就像Pebble手表、Fitbit手环和谷歌眼镜一样，将于本月底正式上市的苹果手表(AppleWatch)重燃人们对于可穿戴市场的期望。市场预测苹果手表将热卖，这将使物联网、可穿戴产品的发展上一个新台阶。

 

    但是物联网、可穿戴产品目前还面临很多困扰。所有的物联网、可穿戴产品都面临一堆相近的问题：由于电池续航能力限制，设备需要包含哪些功能?这些设备的续航能力如此之短，必然要对其功能进行取舍，那么由于功耗限制而不得不去掉一些功能以后，产品究竟是否还实用?由于待机和工作模式产生的漏电流所导致的散热如何处理?散热问题在可穿戴设备上尤其突出。最后究竟花多少成本(从财力和技术两方面)才能使上述问题得到解决。

 

    通常情况下，如果产品有重大问题，在上市之前就要把问题解决掉。但是可穿戴产品市场却有些特殊，可穿戴产品常常在上市的时候还在解问题，甚至上市以后才把问题解掉。面对物联网和竞争激烈的可穿戴市场高成长的诱惑，很多公司急于把产品在最短的时间推向市场，不管产品是否存在严重问题。它们也只能期望问题可以在现场或者下一版产品中解决掉。

 

    可穿戴产品并不简单

 

    要将可穿戴产品带出困境当然不简单，涉及到技术、工艺、经济和市场的方方面面。除非上述问题解决掉，可穿戴产品要么调整市场预期，要么限制产品的功能，要么需要对产品现在的架构进行重大改进，否则只有死路一条。

 

    功耗是可穿戴产品痛点中的痛点，苹果公司在这方面投入了巨大的人力物力，最近也不断在延揽电池领域的人才，但是苹果手表的续航能力也不足一天，而且这还是限制使用的情况下得到的数据。如果重度使用，则只有几个小时。

 

    那么为何可穿戴产品功耗问题如此突出呢?是什么原因造成了可穿戴产品功耗难以满足实际使用需求呢?

 

    第一个原因是无线通信功能所产生的功耗，无线通信功能是任何移动物联网设备的基础。

 

    “不管是手表还是其他可穿戴产品，我们会有越来越多的产品采用无线的方式连接通信，而射频部分消耗了大量的电量。”Synopsys高级产品市场经理MikeTompson说，“可穿戴产品需要有射频电路、天线和显示屏来实现通信及提供用户交互接口，把所有这些东西放在一个系统里，又要使功耗在可接受范围内，不是一件容易事。”

 

    无线通信是可穿戴产品的基本功能之一，但是无线通信功能也大大增加了可穿戴产品的功耗。

 

    MikeTompson认为对于多功能的智能手表，在与外界正常通信的情况下，目前的电池续航时间上限是25至30小时。根据可穿戴设备与外界通信的频率和持续时间、天线效率、无线信号强度、收发数据量，电池续航时间可以进一步优化，当然可穿戴产品的应用场景如果优化地不够好，续航时间可能只有12个小时，在执行一些重度计算任务时，续航时间可能只有几个小时。

 

    “不管数据怎么收集，这些数据大多要通过某种射频技术发送到外面去，这就意味着你的设备必须至少有一组射频电路在工作，”MentorGraphics负责新风险投资项目的副总裁SergeLeef说，“如果再考虑产品与用户的交互，则需要一个显示屏，这又增加了产品的功耗。”

 

    漏电流是可穿戴产品功耗过大的另一个元凶，也是所有移动设备所面临的难题之一。

 

    随着产品尺寸的不断减小，可穿戴产品在漏电流方面遇到的挑战在不断增大。漏电流以热的形式散发出去，随着半导体工艺制程向前不断演进，漏电流问题越来越严重，减少漏电流的方法也越来越少。

 

    现在物联网产品的主流工艺节点是65/55/40nm，越先进的制程，待机模式的漏电流越高。业界正在花大力气想办法来降低漏电流，在物联网主流工艺节点基础上开发的低功耗工艺(LPprocesses)，以及最先进的工艺节点例如28nm的FD-SOI工艺和finFET工艺，都把降低漏电流作为一个重要的考虑，厂商在选择工艺时需要从性能和功耗方面进行权衡。28nm的FD-SOI性能不如16/14nm的finFET高，但是由于不需要制作鳍式晶体管(finFET)，而且掩膜不需要两次曝光技术(doublepatterning)，所以成本更低。使用16/14nm工艺的器件速度更快，不过设计难度增加，电流密度也变高了。相比旧工艺(例如180nm，90nm。译者注)，使用65/55/45nm工艺开发的产品单价更低，但是漏电流更大，所以需要使用更复杂的电源管理技术才能降低待机功耗.

 

    工艺越先进，漏电流越难处理

 

    “工艺不断向前，”恩智浦控制器国际产品市场经理GordonCooper说，“运行功耗更低了，但是漏电流增加。用户在制程进化过程中得到的好处并没用预期的那么多。”

 

    传感器融合是降低系统功耗的方法之一。使用低功耗的传感器，采用ARM小-大(big.LITTLE)结构多核处理器将任务分类处理，收发邮件和网络浏览等比较简单的任务由小核来处理，而视频处理等重度计算任务则交给大核来处理。“举例来说，在运行模式(activepowermode)，一个核会运行在100MHz而另外一个核会运行在50MHz，任务可以在不同核之间切换。”Cooper说。

 

    SiliconLabs物联网无线产品市场总监GregFyke则表示，对于高端设备来说，异核结构(heterogeneouscore)会非常有效率，但是他也注意到，一些低端产品通常只用一个单核微控制器来完成所有的任务。“这种架构选择并未不是总能得到重视，但是它们(选择不同架构对于功耗)的作用正在开始体现。”GregFyke说。

 

    功耗方面遇到麻烦的第三个原因是电池技术。

 

    相对于电源管理技术进步带来的电源效率提升，电池技术的进展非常缓慢。不过现在全球很多大学都在研究电池技术，希望能够降低电池生产成本、采用能量收集(energyharvesting)技术来提高充电效率等。这些技术会给新能源汽车和很多移动设备带来巨变，但是对可穿戴设备的影响很小，因为可穿戴电池尺寸和重量都太小了。