物联网应用推动传感器增长 电池设计成挑战

　　穿戴式装置将会是未来物联网一大应用领域，预计2018年将成长至一亿四千五百万台。随着穿戴装置技术越加先进，将逐渐为人们接受并融入生活，未来物联网的各式应用，将可望透过穿戴式装置加以串联，并加速成形，使消费者生活环境更为舒适且精彩。

　　物联网概念源自于比尔·盖兹（William Henry Bill Gates III）在1995年“未来之路”一书中所论述的物与物互联概念。透过侦测环境数据，并藉由行动网路传输与资料处理，物联网可即时控制各种居家设备，提供 迅速的照护服务，但受限于当时的网路传输技术，物联网一词，仅代表着一个巨大智能系统的蓝图。

　　物联网应用多样　感测器成长潜力佳

　　随着全球化的网路基础发展，现今第四代行动通讯（4G）与云端运算环境提供了高速的资料传输处理的能力，才使得物联网模糊的面孔逐渐清晰。藉由感测器所搜集到的讯号以有线或无线方式进行资讯整合与资料汇出，随即进入软体处理层面进行资料分析与应用。可应用的层面亦渐渐扩展到个人居家环境之外，包含穿戴式设 备、电子医疗、智能城市环境监控系统、安全急救应变系统、工业控制、视听娱乐、影像串流等，可说是无远弗届。

　　根据美国网路设备商公司思科（Cisco）、国际研究机构摩根士丹利（Morgan Stanley）与国际数据资讯公司（InternaTIonal Data CorporaTIon， IDC）针对全球物联网设备装置需求进行统计，至2020年其设备需求总产值将达750亿美元，且复合年成长率将达8%以上。图1为IoT物联网应用，包 含IP CAM、智能家电/温控、电子锁与智能遥控器等。

　　图1　各式物联网应用装置 资料来源：Appinions Inc.

　　物联网产业链包含元件制造、设备与系统整合、网路营运、终端设备与应用服务等环节，以元件制作为例涵盖RFID、通讯晶片、感测器、GPS等技术。目前全球感测器市场约占半导体市场的5%，随着IoT、智能型手机、车用电子、医疗电子、智能城市等产业的快速发展，对于感测器产品在无线化 （Wireless）、低功耗（Low Power）、微型化（Miniaturized）、标准化、低成本、复合型、稳定性、可靠性等技术提出了更高的要求，未来感测器市场成长潜力更可望高于 整体半导体市场。

　　台湾在IC设计、晶圆代工及封装测产业专业分工各司其职，拥有全球顶尖的设计与制程团队凭藉在3C产品的应用领域实力，将可望针对感测器元件进行完整开发，藉由上/中/下游整合，藉此可培育出台湾具代表性的物联网感测器供应链。

　　穿戴式装置功能多　电池设计成未来挑战

　　以庞大的物联网系统为基础，穿戴式装置将会是未来物联网一大应用领域，资策会MIC（2014）曾指出，推估2014年穿戴式装置市场规模约达三千四百九十万台，约占智能手机的2.9%，预计2018年将成长至一亿四千五百万台，约占智能手机的7.7%。

　　近 年来各家国内外大厂如苹果（Apple）、Google、索尼（SONY）、三星（SAMSUNG）、ASUS、HTC等，纷纷推出穿戴式装置产品包含智 慧眼镜、智能耳机、智能手表、智能手环、智能戒指、智能衣裤到智能鞋等，意图抢先布局这一庞大的消费市场。穿戴式装置目前主要几种功能包含：

　　． 健康管理：装置内建多种感测器，包含加速度、心跳、温度、陀螺仪等，监测配戴者状态数据，分析感测数据得知配戴者即时状态，如跑步、走路、跳跃、站立、睡 眠与呼吸心跳状态等，搭配无线传输模组如蓝牙或Wi-Fi，可即时与智能手机连结，可供配戴者长期统计与记录健康状态。

　　．远端控制：透过无线传输与装置连结，如使用者电脑、家电或智能手机等，使用者透过穿戴式装置下达命令，可于远距离外遥控家电装置。

　　．休闲娱乐：让使用者不必携带沉重的配备，可以直接于穿戴式装置上播放音乐与影片，甚至游戏应用等娱乐应用。

　　．资料传输：不仅是邮件的收发、浏览网路，穿戴式装置还能提供即时播放与录制等影像语音串流服务，如Google眼镜，使用者可以使用语音输入命令，启动搭载的微型镜头即时录制眼前的影像，并上传至云端资料库。

　　．即时定位：搭配全球定位系统（GPS），可随时回馈配戴者位置，应用于老人与幼儿照护与健康监控，甚至配合医疗系统。当穿戴装置侦测到突发疾病或状况，如心脏病、癫痫、中风或车祸等，可直接连结医疗网络与通知家属，并即时派发救护车至病人位置，把握黄金抢救时机。

　　以Apple旗下产品为例，手机、平板、电视、手表与电脑装置已藉由云端管理方式进行资讯互通。手机的来电已能自由于电脑或手表上接听，电脑处理至一半 的文件可同步至它台行动装置承续，而遗失的物品可藉由另一装置来觅回。

　　然而，物联网的目标不仅应用于典型电子产品，其真正的期待为将现实世界的各种物件全都数位化。未来，我们身边的物质将嵌入电子标签，结合无线网路与各式感测器，透过中心伺服器来对它们进行管理、遥控、搜寻与获取统计资讯。

　　目前穿戴式装置主要瓶颈还是电池续电力和产品的重量与体积，因穿戴式装置本身的重量与体积会直接影响配戴者的使用体验，如果配戴的装置过重，不仅会造成使用 者感到不适，其持续使用的时间与意愿马上会大幅下降。但是在缩减体积与重量的同时，也同时局限了电池的容量，并且随着资料传输的需求与搭载的感测器数量增 加，所需的耗电量也逐渐加大，因此，降低耗电量与电池管理技术将会是穿戴式装置硬体产业的一大重点。

　　穿戴装置扮要角　物联生活更便捷

　　虽然目前穿戴式装置带给使用者各种新体验与功能应用，但对于现在使用者的角度来讲，大多的穿戴式装置只是提供电脑或智能手机的功能扩充，并非独立的主流商 品，可见其技术的研发还处于起步阶段，但是随着未来穿戴式装置操作技术越加先进，将逐渐为人们接受并融入生活，控制方法也将从触控面板、语音辨识、智能手 势甚至发展到虚实投影、眼球追踪与脑波控制等，让笨重的遥控器消失于生活之中。

　　此外，随着台湾人口老化问题日趋明显，老人与幼儿的照 护问题将会是政府机关须完善规划的重要区块，而穿戴式装置可提供此需求最重要的健康监控与即时定位应用；提供如血压、血糖、体温、身体姿态与定位座标等数 据，可防止幼儿与失智老人的走失与监控身体健康资讯，不仅可以缓解照护人手短缺的问题，也将提供穿戴式装置一个庞大的商机来源。

　　想像一下，屋中的所有家电，只需要一个手势、一个眼神，甚至一个念头，都能根据自己的需求而作动，甚至主动计算出最适合使用者的环境参数而调节成最舒适的状态。透过穿戴式装置，未来使用者与家电将会逐渐被物联网所串联，居家环境将会更加舒适且精彩。

　　（本文作者任职于台湾仪器科技研究中心）