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可穿戴平台软硬件迭代不断!支持双操作系统带动平台可拓展性,2.5D图像处理更高阶

Monika观察 来源:电子发烧友网 作者:莫婷婷 2023-12-10 06:33 次阅读
电子发烧友网报道(文/莫婷婷)当前,业内对可穿戴设备市场未来的需求保持看好,芯片厂商也在卯足了劲,对产品进行迭代,特别是主控芯片。今年10月份,高通宣布将与谷歌合作,共同开发基于RISC-V架构的可穿戴芯片。消息一出便引起业内人士关注,一旦该芯片面世,将成为业内首款支持安卓系统的可穿戴设备的商用RISC-V芯片,从而推动RISC-V芯片在可穿戴设备市场的应用。
除了高通,紫光展锐、恒玄、炬芯也在持续进行可穿戴芯片平台的迭代。电子发烧友网整理了多家芯片厂商的可穿戴平台的特点以及产品迭代方向。
硬件全方位升级,协同处理能力提升
高通可以说是可穿戴设备平台的领导者,从2016年至今已经推出了多款可穿戴设备芯片平台,包括2016年推出的高通骁龙 2100,2018 年推出的集成全新协处理器高通骁龙 3100;在2020年推出的骁龙4100/4100+可穿戴设备平台,带有SoC采用增强型混合架构,全新可穿戴设备PMIC;以及2022年推出的新一代可穿戴平台高通骁龙W5/W5+。
从迭代方向看,可穿戴平台的工艺制程、集成度、通信,以及与操作系统的协同处理都是升级的方向。高通可穿戴平台在芯片制程上的领先性是毋庸置疑的。
作为高通新一代的可穿戴芯片平台,高通骁龙W5/W5+,带来了技术上的全面升级。首先是在制程上,SoC采用4nm制程工艺,协处理器采用22nm制程工艺,是当时领先的制程工艺。在这之前,高通骁龙4100+采用的是12nm制程,骁龙W5/W5+在上一代的基础上跨了一大步。可见,可穿戴芯片在制程工艺上一直保持迭代,此前,三星也在2021年发布了采用5nm制程工艺的智能穿戴芯片Exynos W920,在CPU/GPU性能上都带来了提升,特别是在功耗上。
2022年,音频体验、交互体验都是可穿戴设备最大的关注点,特别是在TWS耳机的使用上。高通当然看到了这个趋势,骁龙W5/W5+上带来了沉浸式互动体验,并且能够始终感知健康和健身体验,这将让智能手表能够时刻感知用户的运动状态,自动切换运动状态进行健康监测。
在续航方面,基于强大的SoC和协处理器,骁龙W5/W5+在功耗方面比骁龙4100+降低了30%-60%,例如屏幕滚动的功耗可以降低41%。在通信方面,高通的 4G LTE 调制解调器已经实现了全球通用,与 全球超过百家运营商进行合作。
在集成度方面,从最新的高通骁龙W5/W5+来看,骁龙 W5+集成了 HiFi5 DSP蓝牙 5.3 、Wi-Fi 模块等核心元器件,还新集成了音频处理和通知推送的功能,另外还集成了显示、传感器。通过更加紧凑封装,核心PCB面积从骁龙4100+的500mm²,降到骁龙5+的300mm²,下降了40%。这将更适合表盘面积更小、更轻薄的智能手表。
在操作系统方面,SoC大核SoC支持Google Wear OS和AOSP,协处理器基于FreeRTOS系统,实现了平台可扩展性,在很大程度上可以让高通覆盖不同细分市场的可穿戴设备。要知道今年第二季度全球智能手表的出货量增长了11%,研究机构普遍认为可穿戴设备市场将有进一步成长的空间,因此没有一个细分市场是可以放弃的。
双系统覆盖不同细分场景,5G成为重要发展方向
目前紫光展锐根据不同的市场和用户需求打造了不同的产品系列,一是基于安卓OS系统的Smart Watch产品系列,二是基于展锐RTOS系统的RTOS Watch产品系列。Smart Watch产品系列包括W517、8541E、8521E、W377等,RTOS Watch包括W307、W117、W217等。
图:电子发烧友网摄
其中,W217是紫光展锐推出的具备蜂窝通信功能的智能穿戴解决方案,可应用于成人蜂窝表、儿童表、学生卡等产品。紫光展锐表示,W217采用22nm LP工艺制程、Open CPU架构,集成了通信、射频、Wi-Fi等可穿戴设备的常用功能,同时Flash和PSRAM也封装在里面,是一颗高集成度的单芯片平台方案。
在续航方面,紫光展锐已经有了深厚的技术积累,通过低功耗智能搜网优化策略和远程RRC等技术加持,W217待机功耗可以达到1.5uA,成人智能手表的最长续航时间可以达到14天,W117成人手表的续航也能够达到14天。
紫光展锐的RTOS Watch系列具备了轻量级UNISOC RTOS系统。资料显示,RTOS系统使用原生组件和模块在RTOS系统搭建了JavaScript 框架,降低了开发成本及门槛。
2023年上半年,紫光展锐推出4G 智能穿戴新平台W377,操作系统为安卓 8.1,采用28nm HPC+工艺,封装尺寸比上一代小了46%,能效提升30%,续航能力、影像、定位精度等多个方面都实现了全面升级。紫光展锐将其称为更安全、更小巧的智能穿戴新平台。
近年来,可以很明显看到可穿戴设备的独立属性在不断增强,在运动独立属性与老幼独立通讯需求的叠加下,eSIM已经成为智能手表的个人通讯助手,带有eSIM功能的智能手表销量已经从2021年的17%上升到2022年19%。
紫光展锐的W117和W377等产品在独立通信技术上都有了明显的提升,例如W117一经面世,紫光展锐便将它朝着独立通信方案标杆的方向升级,采用AP+CP的芯片设计架构,更为重要的是,W117还能成为协同处理器跟MCU配合,提供更强大的本地算力。W377支持在全球200多个国家和地区的使用。
在近期的紫光展锐可穿戴沙龙活动上,紫光展锐向业界预告了公司明年的产品迭代计划。明年Q2上市W917,这将是公司的首款5G智能穿戴平台。具备更高的集成度,CPU计算能力比上一代至少提高30%以上。
2D+2.5D双GPU配置带来智能手表界面升级
目前,恒玄针对智能音频、智能手表市场打造了低中高端不同市场的完整方案。在智能手表方面,包括2020年推出的第一款智能手表芯片BES2500BP,成为当时的第一颗单芯片RTOS手表 SoC。在2021年推出BES2700BP芯片,官方表示这是业界第一个12nm运动智能手表SoC平台。在2022年,公司再推出BES2700iBP,采用22nm制程工艺,面向入门级中低端产品。
炬芯科技针对智能手表芯片平台也在持续升级。2021年发布第一代智能手表单芯片ATS3085系列,今年发布了包括ATS3085E、ATS3085S以及ATS3089在内的第二代智能手表芯片。
在产品的迭代上,智能手表主控芯片从先进工艺、多核异构SoC技术、集成度、健康监测技术、声学和音频系统等多个方面都迎来了升级。
在多核异构技术方面,恒玄科技表示,公司新一代智能可穿戴主控芯片在单芯片上集成了 ARM CPU、音频DSP、2.5D GPU、可穿戴低功耗显示系统控制器神经网络加速的协处理器,极大的提升了数字信号处理和机器学习的能力。基于多核异构技术,恒玄科技的芯片性能也得到了极大的提升。
当前,智能手表用户界面的升级也是智能手表主控芯片在迭代过程中需要考虑的。炬芯科技智能手表产品总监张天益在电子发烧友网举办的2023年可穿戴设备分论坛上表示,界面刷新分为三阶段,一是读UI/字库资源,二是把资源渲染绘制,得到想要显示的图片,三是送屏显示。
每个阶段都有不同的技术支持,例如第一阶段需要进行JPG硬解码,第二阶段需要GPU技术2D、2.5D的支持,第三阶段需要屏驱支持SPI DDR mode。如果要实现UI界面设计的多元化,就需要每个阶段都有对应的速度提升。
恒玄科技表示,公司对全集成可穿戴SoC平台技术持续升级。在进一步升级之后,BES2700系列主控芯片,更新优化过的自研BECO NPU,2.5D图像处理能够更流畅。
为了更加优秀的图形显示性能,炬芯科技的第二代智能手表芯片中,ATS3085S和ATS3089采用了2D + 2.5D的双GPU硬件加速配置,提供了绘制复杂类似3D动画的显示能力;另外通过新增JPEG硬件解码,新一代芯片实现图片压缩率提升50%,图片解码速度提升100%。
在健康监测方面,不管是智能手表还是TWS都对传感器的健康检测提出了更高的要求。针对TWS耳机的心率监测,恒玄科技在TWS耳机的主控芯片上集成了高精度电容传感器和佩戴检测。在智能手表上,恒玄科技持续研发,基于嵌入式神经网络加速器BECO的PPG 心
率检测技术,有望能进一步提升健康监测神经网络的准确度。
在连接技术方面,恒玄科技开发出支持多点连接的新一代 IBRT 解决方案,实现了 BT5.3 的多点连接技术,这将有利于TWS耳机在连接其他设备时无缝切换。
音频体验是TWS耳机的最重要的体验之一,特别是在近两年“沉浸式”成为关键词之后,不管是恒玄科技还是炬芯科技,主控芯片的空间音频技术、降噪技术、ANC算法也在持续迭代。
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