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先进封装工艺:智能穿戴设备成功的关键

随着穿戴式设备持续推动封装与互联技术超越极限,业界专家指出,未来还将出现许多更有趣的穿戴式设备创新……

穿戴式设备是一个多元化的领域,“至少有十几种不同的细分市场,”高通(Qualcomm)负责新穿戴式设备产品线的资深总监Pankaj Kedia在“Linley移动与穿戴式设备研讨会”(Linley Mobile & Wearables Conference)上表示,“为了实现快速开发,采用系统级封装(SiP)比起硅晶整合更重要。”JBZesmc

Kedia并未透露高通将提供哪些采用SiP的产品,但强调最近专为穿戴式设备推出的Snapdragon 2100与1000 SoC可外接传感器,并提供了支持不同通信选择的多种版本。JBZesmc

同样地,联发科(Mediatek)为穿戴式设备提供了三种SoC,有些采用了SiP技术支持通信与传感器选择或者4Mb的内存等。联发科资深业务开发总监Cliff Lin指出,采用SiP的途径有助于在一个分歧的市场上加速支持多种需求。以同时,它还有助于设计人员将多种功能封装于小至5.4x6.2mm的设备(以联发科的组件为例)中。JBZesmc

“整合式传感器是一个值得观察的发展趋势,其标准在于必须达到接近80%的搭售率(attach rate),”Lin强调,例如,联发科最近发布专为心率与其他功能打造的自家生物测定传感器。JBZesmc

“我们并未整合NFC,因为搭售率不高,”高通的Kedia说,“我们追踪了150款传感器,每一款都有多种版本,所以我们希望成为应用程序商店,而不是预测哪一款App最热门,”他并指出,其高端SoC中还整合了一个传感器融合中枢。JBZesmc

苹果在其苹果观看S1模块身打扮提供了新包装的案例研究。Chipworks的一个表现拆卸26毫米×28毫米设备包含30只成份和多种封装技术包括晶圆级封装,封装上封装和BGA。有趣的是,注意到一个六轴传感器和触摸屏控制器被留下作为外部组件。JBZesmc

苹果(Apple)在其智能手表Apple Watch中所采用的S1模块,为穿戴式设备采用创新封装提供了一个理想的案例研究。根据Chipworks的拆解分析显示,在这款26mmx28mm的设备中,整合了30种组件以及多种封装技术,包括晶圆级封装(WLP)、层迭封装(PoP)以及球门阵列封装(BGA)。有趣的是,Chipworks指出,该封装中并不包含6轴传感器与触控控制器,而是将其配置为外部组件。JBZesmc

TechSearch International封装技术分析师Jan Vardaman指出,在设计穿戴式设备时,供货商主要采用各种封装技术连接不同的控制器、通信组件与传感器,而非透过SoC整合的途径。
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Blocks在基于Snapdragon 2100的智能手表中额外增加了电池或传感器模块(来源:Blocks)JBZesmc

有些创新设计将采用外部互联与新式封装技术,例如新创公司Blocks的智能手表。Blocks创办人Ali Tahmaseb表示,这款智能手表支持外部模块,以实现采用专有电源与互联的外接电池或新功能。成立三年的Blocks即将出货采用Snapdragon 2100的首款产品。JBZesmc

此外,由一群摄影爱好者共同成立的新创公司Toka!Flash为了摆脱储存空间受限的问题,设计出一款皮带扣环型的固态硬盘(SSD)。这款SSD可透过 USB 3.0、Lightning以及无线连接至手机或相机。Toka!Flash即将在Indiegogo发起5万美元的集资活动。
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皮带搭扣可能成为连网的SSD,实现外接储存(来源:Toka!Flash)JBZesmc

设计服务公司Aricent与其客户共同打造出内建传感器与通信功能的头盔。这款坚固的头盔可追踪工人及其于工作的压力指数,作为数字安全计划的参考。JBZesmc

这款新颖的设计有朝一日可望实现广泛的互联,从而用于连接智能帽子、皮带、鞋和手环腕带等。Aricent副总裁Scott Runner指出,对于用户而言,无线连接十分容易实现,但要在设备中加入天线则极具挑战性,毕竟还得考虑到设备的空间受限、干扰、人体周遭的讯号衰减特 性以及移动中的环境改变等因素。
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DAQR智能头盔JBZesmc

此外,智能手机中所用的电源管理技术——如动态频率与电压调节以及利用大、小核心丛集等,并不完全适用于穿戴式设备设计。然而,Runner也补充说,穿戴式设备可望在一些新概念上发展得更成熟,例如近似运算与近(次)阈运算等。JBZesmc

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Rick Merritt
EE Times硅谷采访中心主任。Rick的工作地点位于圣何塞,他为EE Times撰写有关电子行业和工程专业的新闻和分析。 他关注Android,物联网,无线/网络和医疗设计行业。 他于1992年加入EE Times,担任香港记者,并担任EE Times和OEM Magazine的主编。
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