2024年，全球可穿戴設備市場隨著消費電子市場的復蘇迎來增長，智能戒指等新品類的出現(xiàn)成為帶動該市場持續(xù)增長的新動力。藍牙芯片作為可穿戴設備的關鍵半導體器件，隨著可穿戴設備的不斷升級和發(fā)展，藍牙芯片既迎來了巨大的機遇，也面臨著諸多挑戰(zhàn)。
智能手環(huán)/手表AI加持，藍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備的主流產品，也是出貨量最大的品類之一。針對這兩大類產品，功耗一直是主控芯片不斷追求的方向。Nordic Semiconductor 亞太區(qū)銷售與營銷副總裁 Bj?rn ?ge “Bob” Brandal在接受電子發(fā)燒友網采訪時表示，功耗始終是最關鍵的設計考慮因素，因為它決定了產品的可用性。
Bj?rn ?ge “Bob” Brandal提到了兩個影響功耗的因素，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。從而為可穿戴設備的功耗帶來了極大的挑戰(zhàn)。
二是AI技術。越來越多可穿戴設備選擇使用人工智能和機器學習 (ML)技術，以進一步提高其準確性和智能性。但人工智能和機器學習必須在可穿戴設備本身的本地執(zhí)行，這是因為持續(xù)將數(shù)據(jù)發(fā)送到云端進行人工智能分析需要消耗大量電池電量，而可穿戴設備由于體積小、電池少，根本不具備這樣的條件。
目前，可穿戴設備的AI技術已經從傳統(tǒng)AI向生成式AI、多模態(tài)大模型等方向迭代。業(yè)內人士認為，智能手表是生成式AI落地最為快速的可穿戴設備品類之一，目前三星、蘋果、Zepp Health、谷歌 (Fitbit)、Whoop、360等廠商的智能手表都已經宣布要用上生成式AI。除了智能手表，AR/VR設備等可穿戴設備也紛紛植入生成式AI，這都要求處理器要有更強大的性能，需要更加強大執(zhí)行復雜的算法和任務，并且需要更高的集成度。
也就是說，主控芯片的功耗挑戰(zhàn)隨著可穿戴設備的升級也需要解決更多的問題，從穿戴設備尺寸限制、功能增加，到AI技術的加速滲透，都成為主控芯片在設計時必須考量的因素。如何在提升通信能力時，又做到低功耗？
數(shù)據(jù)顯示，2023年低功耗藍牙芯片市場中，可穿戴設備領域占據(jù)10%。目前，該領域的芯片廠商中，以Nordic、Silicon Labs、Ambiq、TI、高通等國際廠商占據(jù)主要市場，國內廠商中以泰凌微、杰理科技等廠商為代表的藍牙芯片企業(yè)也在技術、市場等多個方面取得進展。
作為低功耗藍牙芯片行業(yè)的領導者，Nordic 最新的系統(tǒng)級芯片(SoC) 將先進的性能與超低功耗相結合，最大限度地延長了電池壽命，縮小了電池體積，從而降低了成本。這意味著可穿戴設備無論使用量有多大，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。
面向可穿戴設備的藍牙芯片功耗性能的提升，將帶來多個方面的優(yōu)勢。一方面，功耗水平的提升成為智能手表等可穿戴設備獲得消費者青睞的關鍵，市場規(guī)模不斷擴大的關鍵因素之一。
另一方面，在可穿戴設備的應用上，藍牙芯片支持更低的功耗，意味著設備可以用上更小的電池，這為有限的可穿戴設備體積提供了更大的設計空間，使得制造商能夠在保持或增加功能的同時，實現(xiàn)更加緊湊和輕便的設計，提高了設計靈活性。
智能戒指海外市場火爆，藍牙芯片功耗、集成度大PK
隨著技術的發(fā)展以及市場需求的出現(xiàn)，可穿戴設備的產品品類更為多元化，應用場景細分化。
從原來的智能手表、智能手環(huán)、耳機等產品，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)療級腦機設備等可穿戴醫(yī)療設備，以及“元宇宙”等。
Gnitive的報告顯示，全球智能戒指市場規(guī)模在2023年達到2.1億美元，預計到2032年將翻漲至10億美元。其中，亞太地區(qū)將是增長快速的市場之一。可以看到在2024年，智能戒指在海外市場實現(xiàn)了快速的增長。
這也成為國內智能戒指廠商出海的機會。今年8月，智能解決品牌RingConn上線眾籌平臺Kickstarter，8小時拿下100萬美元的眾籌資金。在這之前，該品牌在2022年上線眾籌平臺Indiegogo，50天完成了120萬美金的眾籌資金。數(shù)據(jù)顯示，該品牌于2023年累計銷售超兩萬只智能戒指，全球范圍內積累了4萬用戶。從RingConn的成績可以看到智能戒指市場的機會有多大。
智能戒指產業(yè)鏈企業(yè)向電子發(fā)燒友網表示，公司的智能戒指產品以出口海外居多，該品類在海外有著較大的市場。目前在功能上，主要還是以禱告、倒計時等基礎功能，以及血氧監(jiān)測等健康監(jiān)測功能居多，另外有少數(shù)智能戒指實現(xiàn)了與AR智能眼鏡等設備的互聯(lián)，具備操控功能。
但總體來看，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)更小的內部空間。當然，也有具備了多種健康監(jiān)測功能的智能戒指，例如友宏醫(yī)療推出了JCRing智能戒指具備了 Vo2max、血氧飽和度、血糖風險評估、體溫、心率、心率變異性 (HRV) 以及睡眠和活動數(shù)據(jù)等多種健康監(jiān)測功能。
藍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備無線通信的能力，使得智能戒指能夠實現(xiàn)多種功能，包括穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸、與AR/VR設備的交互增強、控制指令等。
但智能戒指作為新品類，給藍牙芯片的設計帶來了一系列新的挑戰(zhàn)，包括如何必須將大量傳感器和先進算法整合到極小的尺寸中，同時兼顧佩戴舒適程度？這對芯片的集成度以及封裝技術都有了新的要求，特別是隨著功能的豐富，對集成度、小型化要求更高的情況下。
受限于技術挑戰(zhàn)，進入智能戒指領域的藍牙芯片廠商并不多，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)測芯片等產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），集成浮點單元(FPU)和TurboSPOT?技術，具備低功耗的優(yōu)勢，6uA/MHz@3.3V。
為了滿足智能戒指的對低功耗、存儲的要求，藍牙主控芯片都不斷通過技術迭代，提高產品的性能和競爭優(yōu)勢。Nordic的nRF54 系列和 nRF5340 SoC 可提供下一代處理能力、超低功耗運行和大容量存儲器，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，采用晶圓級芯片尺寸封裝（WLCSP）支持其成本和空間受限的智能戒指設計。加之Nordic 的無線射頻具有高靈敏度，可確保藍牙 LE 連接的穩(wěn)定性和穩(wěn)健性，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的安全傳輸。
Dialog的 DA14531也已經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智能戒指市場的進一步發(fā)展。
小結：
總體來看，可穿戴設備市場在2024年有著兩大重要的發(fā)展趨勢，一是技術的迭代升級，特別是AI的出現(xiàn)給可穿戴設備帶來了新的機會，大語言模型帶來的個性化體驗提升了用戶體驗。二是智能戒指等新品類的快速成長拓展了可穿戴設備市場規(guī)模。
對芯片廠商而言，這是機會也是挑戰(zhàn)，為了抓住機遇并應對挑戰(zhàn)，藍牙芯片廠商需要不斷創(chuàng)新和升級技術，提高產品的性能和集成度。當前，新一代的藍牙芯片的升級主要體現(xiàn)在功能增強、能耗優(yōu)化、通信能力提升以及與其他技術的融合等方面。
