过去几年,可穿戴设备厂商的声势很大,但最近两年没了多大声响。一方面,整个智能穿戴的出货量比行业预期的要低,eMarketer曾经预计2016年美国可穿戴设备用户数量将增长60%,但是真实的增幅只有24.7%。另一方面,很多品牌厂商在最近一两年也快撑不住了:曾经最高估值32亿美元被视为硅谷独角兽的智能手环厂商Jawbone宣布停业清盘;智能手表品牌Pebble被Fitbit以4000万美金收购;即使是Fitbit这一美国智能硬件明星企业,在今年7月份前后也出现股价大跳水,股价过去一年累计下滑约60%,智能穿戴寒冬的言论此起彼伏。

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然而在最近IDC发布的《中国可穿戴设备市场季度跟踪报告》却向世人展现中国市场的力量。报告中显示,2017年第二季度中国可穿戴设备市场出货量为1216万台,同比增长27.5%。其中智能手表这一细分市场增长163.9%,表现抢眼。在中国出货量前五大可穿戴设备厂商中,除了位居榜首的小米手环之外,后面四家厂商的产品都是智能手表。

智能手表心率监测,能实现相关疾病预防才是关键

在智能手表当中,心率监测功能正被越来越多人接受,特别是成为运动手表的必备功能之一。因为在运动的时候,心率可以体现用户运动时身体的真实信息,如果心率太高运动太剧烈,用户的身体水分蒸发太快,那么这种运动对身体无益,如果只是轻度运动心率不够高,用户也就不可能燃烧足够卡路里。

因运动手表特定的使用场景和佩戴要求,目前主要的心率监测技术是光电容积脉搏波描记法,简称光电法。简单来说,这种测量心率的方法就是基于物质对光的吸收原理,通过智能穿戴设备的绿色LED灯搭配感光光电二极管照射血管一段时间,由于血液是红色的,它可以反射红光吸而收绿光,在心脏跳动时,血液流量增多,绿光的吸收量会随之变大;处于心脏跳动的间隙时血流会减少,吸收的绿光也会随之降低。因此,根据血液的吸光度可测量心率。

具体而言,当一定波长的光束照射到皮肤表面时,光束将通过透射或反射方式传送到光电接收器,在此过程中由于受到皮肤肌肉和血液吸收的衰减作用,检测器监测到光的强度将减弱。其中人体的皮肤、骨骼、肉、脂肪等对光的反射是固定值,而毛细血管和动静脉则在心脏的作用下随着脉搏容积不停变大变小。当心脏收缩时,外周血容量最多、光吸收量也最大,检测到的光强度最小;而在心脏舒张时,正好相反,检测到的光强度最大,使光接收器接收到的光强度随之呈脉动性变化。

然而光电法会受到环境光的干扰,特别是在运动状况下,心率值的一致性和稳定性受到影响,非常影响用户体验。对此,很多厂商都针对心率测试的挑战提出相应的解决方案。业界的普遍观点认为,心率测量的精准度主要取决于心率传感器的精度以及相关算法。“我们目前的解决方案主要有两部分。第一,通过在外围电路中增加抗干扰部分电路来减少运动带来的影响;第二,通过软件算法来过滤运动带来的杂波和干扰信号。”深圳贝特莱电子科技股份有限公司生命感知销售总监朱奇齐说道。

esmc12201204 图:深圳贝特莱电子科技股份有限公司生命感知销售总监朱奇齐

Dialog半导体公司中国区总经理何凌表示,想要获得高精度的心率测量数据,智能穿戴设备应采用高精度和稳定性好的心率传感器。“Dialog早在2015年初就已经预测到心率测量的刚需,在第一代蓝牙芯片DA14580的基础上开始设计DA14681,主要的改变是提升了处理器主频(从16MHz提升至96MHz)及运算能力,同时集成的电源管理芯片为心率传感器等模拟器件提供了稳定的高精度低噪声的电源。此外,为适应高精度算法所带来的内存开销,DA14681SRAM内存扩大至128kB,同时为了最大限度的降低内存所带来的功耗问题,我们对DA14681内部的电源路径设计进行了优化,客户可自行根据不同的运用实现对内存供电的管理。”

esmc12201206 图:Dialog半导体公司中国区总经理何凌

艾迈斯半导体颜色与光谱传感事业部市场总监Jean Francois Durix表达了类似的观点,认为每个终端产品都需要对光学机械设计进行优化,并为这些不同的活动提供运动补偿。艾迈斯半导体提供的算法可对各种运动模式进行运动补偿,该算法经过了广泛的应用测试。

esmc12201207 图:艾迈斯半导体颜色与光谱传感事业部市场总监Jean Francois Durix

在当今的运动和健康产品中,心率主要用来向消费者提供运动强度方面的信息。但是,心率监测的主要价值是在长期的趋势跟踪和分析,因为单次心率值跟当时的测试场景有很大的关系,没有具体意义。但长期趋势能反应身体的变化情况,进而实现相关疾病的预防。因此,如果智能穿戴厂商能与医疗机构紧密合作,将设备监测的身体数据上传到云平台,当身体数据出现异常时可随时去医院就诊,会大大提升智能手表的实际价值。据了解,贝特莱终端客户的成品应用在医疗及养老机构,用于患者及老人的身体状况的监测和监护,通过智能穿戴设备减少了医务人员的工作量,实用性大大增强。

由此可见,智能手表的心率监测已经应用到了医疗和养老机构的监测和监护上面,但真正想要为医生提供医疗诊断还有很长一段路要走。贝特莱朱奇齐表示,诊断比监测的要求高得多,医疗诊断是需要采集12通道的心电数据,然后综合起来分析判断,但目前智能穿戴是采用单通道的监测方式,所以目前智能穿戴产品上的心率数据暂时不能做为医疗诊断数据。

此外,艾迈斯Jean Francois Durix表示,当涉及到医疗诊断时,所有的终端产品都需要通过审批和认证。艾迈斯最近开展了一项有关血压测量的临床研究,将为相关的客户提供数据支持。

低功耗+无线充电,智能手表的重要课题

除了心率监测的精准性,影响智能手表用户体验还有续航能力以及充电方式,在智能手表没有杀手锏的应用使其像手机不可或缺的时候,几天一充甚至一天一充让很多用户难以接受,于是使用智能手表的频率也越来越低。因此,如何提升电池续航能力以及更便利的充电方式是智能手表的重要课题。

贝特莱朱奇齐表示,目前普遍降低功耗的模式有两种,一是用现有的芯片,通过降低采样频率的方式来降低功耗;二是采用专门针对智能穿戴产品设计的低功耗芯片,目前很多原厂都开始专门为智能穿戴产品设计低功耗芯片。

例如安森美推出支持超低功耗睡眠/深度睡眠的连接以及低漏电功耗解决方案,让智能手表大部分时间处于睡眠模式,包括采用蓝牙低功耗技术、通过蓝牙 5 认证的系统单芯片RSL10、低漏电低压降线性稳压器(LDO) NCP170。

esmc12201208 图:安森美半导体物联网策略及营销总监Pavan Mulabagal

此外,Dialog针对穿戴式设备设计了电源管理芯片,静态功耗可低至750nA;在BLE蓝牙芯片设计上,DA14681为了集成电源管理芯片,采用了最优的工艺节点,优化了数模混合设计所带来额外的静态功耗开销,提升了主处理器主频,为智能穿戴提供一个高集成度低功耗的蓝牙处理器芯片。

在充电方式上,随着苹果最新的产品iPhone 8和iPhone X将采用无线充电功能,整个智能手机行业已经吹响了无线充电应用的号角,国内外芯片厂商包括TI、IDT、国内易冲无线、厦门新页等在内的都自上而下推动。然而,无线充电在智能穿戴这个行业却并没有什么动静,阻碍无线充电在可穿戴产品普及的原因是什么?

对此,晶焱科技总经理姜信钦博士表示,阻碍智能手表的无线充电渗透率的主因在产品体积限制以及价格限制。特别是产品体积方面,因为无线充电需要有接收无线电能的线圈设计,此线圈设计很占体积,不容易跟智能手表做整合。为了解决此问题,缩小线圈体积是首要任务,这需要使用到磁性材料,但这又会增加成本,所以如何降低材料成本会是下一个重要任务。如果成本问题可以解决,明年智能手表具有无线充电的功能势必会大量普及。

esmc12201401 图:晶焱科技总经理姜信钦博士

贝特莱朱奇齐表达了类似的观点,认为阻碍无线充电在智能穿戴市场的普及的因素主要有两个方面,一个是成本,目前整个无线充电模组发射端和接收端的成本在2—3美金左右,对于价格竞争比较激烈的智能手表来说,相对非常昂贵,中低端的智能手表主控芯片价格也才1美金左右。 另外一个因素是结构,目前无线充电的接收端都是用铜线圈,把铜线圈放进空间结构非常狭小的智能手表里面的话,对智能手表的射频信号和GPS信号都有很大影响,调试方面会增加相当大的难度。因此,个人预计近期无线充电在智能穿戴行业应用不会太广,推广速度会很慢。

Dialog何凌认为,无线充电本身的技术缺陷也是阻碍其普及的重要因素,包括无线充电方式(远距离才有意义)和无线充电效率。随着技术的不断提升,Dialog有望在明年推出middle-field 解决方案,最远充电距离可达0.9m。

销量暴增5000万,儿童手表一枝独秀

IDC发布的《中国可穿戴设备市场季度跟踪报告》显示,儿童手表对中国智能穿戴出货量贡献巨大,占了出货量前五大可穿戴设备厂商的三席。阿巴町创始人刘庆龙在接受国际电子商情采访时预测,2017年儿童手表的出货量将达到5000万,去年的出货量为3000万,年增长率达到40%。目前中国5-12岁的儿童大概有1.7亿,既儿童手表的渗透率已经达到了30%,并将进一步渗透,预计中国儿童手表的市场容量为8000万。

在这5000万的出货量中,2017年品牌儿童手表出货量达到1000万,据国际电子商情调查,其中步步高旗下的小天才出货量达到500万,占了一半的市场份额;360和阿巴町分列第二、第三名,出货量均在100多万;第四名为糖猫,出货量不到100万。

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值得注意的是,白牌厂商的市场份额占了80%,2017年预计有3000-4000万的出货量。相比小天才、阿巴町等品牌800元左右的售价,白牌厂商儿童手表的特点是低端、便宜,大多采用2G制式的MT 6261主控芯片,功能极其简单;售价低至30多元,据说利润只有0.5-1元。由此可见,2017年儿童手表的价格已经出现了严重的两极化。

发生这种变化的时间节点在2016年,那时整个儿童手表市场开始出现跳水行为,对初创品牌的冲击最大。据刘庆龙回忆,去年包括邦邦熊、卫小宝、WAAVO、亲觅等品牌跟着“跳水”,最后的结果是他们失去了品牌和市场。而阿巴町没有跟着跳水,去年尽管失去了销量但成功守住了品牌价值,同样的4G儿童手表领域仍可以保持一定的品牌溢价,只有健康的利润才可以支撑企业持续创新。

2016年的 “跳水”瞬间让儿童手表市场杀到红海,相关数据显示,2015年的时候99元以下的儿童手表不到1%,但是2016年占比达到了39%,到今年占比预计将达到80%。这个价位的玩家全都是白牌厂商,出货渠道是通过三大运营商的加盟店,用户办一张手机卡就送一只儿童手表,更像是赠品。

esmc12201212 图:2016-2017年儿童手表销量占比情况对比

经过一年的厮杀,白牌儿童手表厂商市场也开始集中化,大的白牌厂商月出货量能达到几百K,真可谓是薄利多销。然而,明年这个市场将受到NB-IoT和eMTC的极大冲击,新一轮的通讯制式将带来全新的产品体验,甚至产生企业级新一轮的行业洗牌。

刘庆龙表示,2G儿童手表功能简单更像是“功能机”,真正的消费者是家长,核心诉求是通话+定位功能,并不希望儿童手表有过多功能。因此,这一类型的儿童手表要求价格低、性能稳定、超长待机,NB-IoT R14能很好地满足低功耗、长待机的核心诉求,因而明年开始2G+NB-IoT双模的儿童手表将替换掉一部分2G儿童手表。但是,对于成本已经控制到极限的白牌厂商而言,原来依托于运营商加盟店的“充值送表”的礼品式销售模式就行不通了。未来两到三年,受运营商物联网发展的宏观影响,NB-IoT+2G必然会淘汰掉这一部分2G低端儿童手表,这些白牌厂商也将受到一定程度的冲击。

整个智能穿戴产业链已经开始迎接NB-IoT的到来。在芯片端,6月29日联发科推出旗下首款NB-IoT(窄带物联网)系统单芯片(SoC)MT2625,号称是为打造中国移动NB-IoT最小的通讯模块而生,具备超高集成度和超低功耗,该方案还支持3GPP R14标准,可满足智能穿戴移动性和可漫游性。同一时间,高通也正式发布Snapdragon Wear 1200平台,将为智能穿戴带来eMTC和NB-IoT双模连接,帮助儿童、宠物、老人和健身追踪器等特定用途的智能穿戴实现低功耗、高效节能、始终连接且成本经济的目的。

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在运营商端,今年6月底,中国电信宣布建成全球首个全覆盖的新一代物联网(NB-IoT)商用网络并推出NB-IoT资费套餐,10月份向中兴物联招标50万片NB-IoT芯片;联通目前已经在上海、北京、广州、深圳等10多个城市开通了NB-IoT试点;中国移动已经完成多个城市NB-IoT及eMTC试商用网络建设,并狂砸400亿元启动窄带物联网集采工作。

在产品端,刘庆龙透露,阿巴町将在下个月发布业界首款NB-IoT+2G双模儿童手表,其中NB-IoT做数据连接,2G在通话时使用。据悉,其间歇性休眠的工作模式可以降低儿童手表的功耗,实现超长待机。而到了明年,阿巴町6款儿童手表中将会有4款带了NB-IoT+2G或者eMTC制式。

“未来儿童手表仍然会存在两级化现象,很多家长愿意买只能打电话、定位的功能机,这个市场会长期存在并占有50%以上的市场份额。”刘庆龙说道。

儿童手表另外一极则是4G儿童手表,采用安卓系统。刘庆龙表示,今年4G儿童手表才开始慢慢推广,阿巴町做的最早,目前占了40%-50%的市场份额。到了明年4G儿童手表又将开始新一轮的竞争,价格跳水,然后再次形成两极化。

但是,4G相对于2G只是渠道的变化,真正的变化是安卓系统给儿童手表带来的内容创新,从而满足儿童的需求。阿巴町的广告营销在逐渐淡化电话定位手表概念,转而突出智能手表的概念。展开来说,阿巴町推出三个智能APP进行内容创新。

第一,町町答答知识竞技游戏,支持小孩在线1V1对战、5V5对战,每周有100万次的对战次数,帮助孩子开阔视野,爱上学习;第二,建立属于孩子的社交平台——町社区,以论坛的形式展开,小学生可以在上面发自拍、视频和语音,每天接近有10万条贴子产生;第三,推出首个计步场景游戏——町町出游,将运动与实景地理结合,让孩子运动过程中获得丰富的地理百科知识。

儿童手表经过两三年的发展,无论是价格还是产品功能已经形成了两极化。对于定位通话的功能型儿童手表,价格低、性能稳定、超长待机是核心诉求,NB-IoT+2G将成为新的风口;对于4G智能型儿童手表,专心运营内容,满足儿童需求才是关键。儿童手表玩家应尽早找准自己的定位,满足细分人群的需求。

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