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5G技术推动可穿戴设备站上新风口
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5G技术推动可穿戴设备站上新风口

2021-05-08 15:17:46 来源: 作者:陈泽香 点击:1218

【哔哥哔特导读】报告显示,2020全年(nian)可穿戴设(she)(she)备出货量达4.447亿部(bu),有着(zhe)广阔的(de)市场发展(zhan)前景(jing)。而随着(zhe)5G、AI+loT等技(ji)术的(de)发展(zhan),可穿戴设(she)(she)备也面临着(zhe)新的(de)技(ji)术挑战。

编者按: 随着5G、AI+loT、大数据等先进科技的发展,可穿戴设备已站在风口,迎接新的技术挑战。可穿戴设备广阔的市场发展前景吸引了众多企业纷纷入局。然而当前可穿戴设备面临的技术难题如何突破,未来技术发展方向将走向哪里,能否开拓更大的市场空间等问题成为已入局或想入局企业备受关注的问题。

本期《磁(ci)性(xing)元件(jian)与电源》下设(she)《对(dui)话(hua)》栏目(mu),邀请磁(ci)性(xing)材料厂商(shang)、磁(ci)性(xing)元件(jian)厂商(shang)、芯片厂商(shang)、可(ke)穿戴设(she)备厂商(shang)共同围绕可(ke)穿戴设(she)备(以智(zhi)能耳(er)机(ji)、智(zhi)能手(shou)表为例)这(zhei)一话(hua)题(ti)展开对(dui)话(hua),为行业(ye)从(cong)业(ye)者进(jin)一步了解可(ke)穿戴设(she)备行业(ye)生态(tai)提供力所能及的点(dian)拨。

对话导览:

1. 可(ke)穿戴设备(以智能手表/耳机为例(li))中所需电感的数量(liang)与(yu)类型?有(you)没有(you)具体的使用标准?

2. 可穿戴设(she)备(bei)未来技术(shu)发展(zhan)方向?针对这(zhei)些发展(zhan)方向,磁(ci)企(qi)如何适应与改进?

3. 5G技(ji)术(shu)的(de)(de)发展对可穿戴(dai)设备(bei)有何(he)推动?是否(fou)会影响电感的(de)(de)数量和(he)类型?

4. 如何看待目前可穿(chuan)戴设(she)备领域同类型的公司(si)较多,技(ji)术水(shui)平差距(ju)较大,竞争(zheng)激烈(lie)的现象?

5. 对可穿戴设(she)备市场(chang)未来发展前景的看法?

手表

对话嘉宾:

嘉宾

可穿戴设备(以智(zhi)能手表/耳机为例)中所(suo)需电感的(de)数(shu)量与类型?有没有具体的(de)使用(yong)标准?

顺络电子袁聪:智能手表因体积较小、向着薄型化发展,要求使用的电子元件的体积和高度越来越小,对于电感的要求同样是体积小且低背,在智能手表中常用的电感类型可以分为功率电感和射频电感,功率电感的主要作用是DC-DC电路的储能和滤波,常用的功率电感有叠层功率电感和绕线功率电感。如我司叠层功率电感MCL-A、MPH等系列的特点是体积小、高度低、性价比高、饱和特性好,可以很好地满足目前智能手表对功率电感的要求;绕线功率电感MWSD1608FE系列具有小体积、高饱和电流的特性,可以用在智能手表蓝牙芯片周围的降压电路;功率电感也可以选用如MWTC系列的模压(一体成型)电感,此类电感的特点是高可靠性、高饱和电流,价格也相对较高;射频电感在射频电路中的主要作用是阻抗匹配,可以选用叠层型的SDCL、HQ等系列,主要的特点是尺寸小、高Q,尺寸、感量范围覆盖全;

具体的(de)(de)使用(yong)(yong)数(shu)(shu)量因每一(yi)家的(de)(de)方(fang)(fang)案设计不同(tong)用(yong)(yong)量也不同(tong),比如TWS耳机(ji)中恒玄方(fang)(fang)案和高通方(fang)(fang)案对(dui)(dui)电(dian)感的(de)(de)性能(neng)、尺寸、数(shu)(shu)量要求均不同(tong),一(yi)般情况使用(yong)(yong)电(dian)感的(de)(de)数(shu)(shu)量为(wei)2-3颗,对(dui)(dui)电(dian)感的(de)(de)要求是低(di)DCR、低(di)ACR,选型中考虑的(de)(de)参数(shu)(shu)是电(dian)感量、DCR、Q值等;射频(pin)电(dian)感的(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)除了常(chang)规的(de)(de)阻抗匹配外(wai)还可以起到隔离的(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong),常(chang)规用(yong)(yong)量一(yi)般在6-10PCS。

华为梁工:据我了解,在可穿戴设备中,会用到电感,不过所需电感的数量较少,一般会用到绕线电感和叠层电感两种类型。目前我们所使用的电感都能满足可穿戴设备的需求,在技术工艺上不需要有专门的调整。

麦捷科技张照前:就智能手表来说,客户使用的芯片方案以及通信制式(3G,4G)不一样,使用数量会有区别。以MTK为例:3G手表功率电感一般使用量为3-5颗,4G产品4-7颗,叠层信号电感要看客户通信频段,3G产品叠层电感用量40-100颗,4G产品叠层电感用量80-200颗。

而智能耳(er)机(ji),主流的络达(da)、恒玄、高通、瑞(rui)昱方案(an)音(yin)频板(ban)(耳(er)机(ji)板(ban))会(hui)(hui)使用3-6颗精密(mi)绕线电感(gan)(MTF系(xi)列)或(huo)者(zhe)小尺寸功(gong)率(lv)电感(gan)(MPSM系(xi)列);杰里(li)、中科(ke)蓝讯低端方案(an)会(hui)(hui)使用2-4颗叠层(ceng)功(gong)率(lv)电感(gan)(MGFL系(xi)列);充电仓也会(hui)(hui)使用1~2颗功(gong)率(lv)电感(gan)(MPIT系(xi)列,尺寸范围2520~4018)

风华高科李强:电感在可穿戴设备中的应用主要有以下几类:常规EMI、音频信号处理、共模滤波、蓝牙功能、WIFI连接,整体数量在30~40颗左右。其中音频信号处理及共模滤波器件价值最高。使用标准基本源于IEEE协议,经过前期的方案设计固定下来。目前各处用途型号和规格基本已形成标准。

奇力新邓主管:实际在可穿戴设备中,大概只需要两三颗功率电感。由于可穿戴设备注重其便携性与续航能力,应用在可穿戴设备领域的电感高度从以往的0.8mm到现在大致控制在0.65mm,电流约为1.3A。未来的趋势也是尺寸越小越好。至于标准,目前来说还没有一个总体的行业标准,但一些龙头企业会制定自己的标准,业内其他的企业也会向这些标准看齐。

千如电子罗文炎:每个单元里面都需要搭载贴片式铁氧体电感/磁珠,通信数据方面则需要用到多层/绕线陶瓷类电感,尺寸以2008/1608甚至更小方向发展。

智骏科技吴晓艺:每款产品里面所需要的电感类型和数量都会有不同,虽然数量不多,但我们也会关注电感的品质、功能是否能够满足我们的需求。

迈翔科技汪成章:像智能耳机里面一般会用到两颗铁氧体绕线电感,耳机的充电座上一般会用到cd32电感。所以所需的电感数量大概是三颗。

耳机

可穿戴设备未来技术发展方向?针对这些发展方向,磁企如何适应与改进?

中颖电子罗頔:现在可穿戴设备主要做的是音频传输,随着5G、蓝牙联网等各方面技术的发展,可穿戴设备可能会涉及到视频信号的传输,这对传输速度提出了更高的要求。对可穿戴设备来说,消费者会更加注重其小巧便携,这就需要我们去减小其体积。从封装的角度,需要用到各种先进的封装技术,如3D封装来减小体积,目前国内已经有许多封装厂具有这种小型化的封装技术。可穿戴设备中使用到的芯片、电感等都需要采用更为先进的工艺来推动体积小型化。此外,随着对可穿戴设备续航能力要求的提高,功耗肯定要不断下降。这就需要提高设计能力与工艺要求,从而减小功耗。

歌尔声学丁经理:在我看来,可穿戴设备最注重的就是消费者的体验感。未来的技术发展法相需要往客户体验方向靠拢。此外,更小的体积、更轻的重量、更长的续航时间也是未来可穿戴设备发展的方向。

江工:最主要的其实就是体积方面的优化,因为可穿戴设备本身就追求小巧,所以里面所需要的电感等其他元器件的体积都需要尽可能小。此外,还需要降低电感功耗,以满足当前可穿戴设备续航时间的要求。

奇力新邓主管:可穿戴设备未来应该会往小尺寸、大电流、轻型化方向发展。此外,我感觉和手机有个共同之处,注重续航时间,这就要求降低功耗,减少电感损耗,提高Q值。

麦捷科技张照前:长续航是智能手表当前主要面对的问题也是未来技术发展的方向。续航要求提高,对器件提出不断降低损耗的要求。麦捷科技已经深耕材料的开发,围绕小型化、低内阻、低损耗等方向展开专题研发,并已与相关客户配合开发相关产品。对智能耳机来说,消费者更为注重其音质的提高,麦捷科技MTF0603S系列的产品在解决磁场干扰的蜂鸣声有着非常显著的优势。对磁企而言,要不断改进提升产品工艺,降低终端产品的功耗和低噪。

风华高科李强:可穿戴设备的核心功能是数据传输、数据收集和数据处理。未来发展方向是低功耗、长续航、功能化、娱乐化。电源开关和射频器件中使用的电感会影响智能穿戴功耗。需要进一步提升产品的Q值和材料损耗来降低功耗,磁企需要对产品进行升级,提升产品性能,以满足其需求。

千如电子罗文炎:可穿戴智能设备将会成为人的一部分,作为传感器的载体,进一步延伸人体感知能力,实现人、机、云端更高级、无缝的交互,实现情景感知。未来工作频率需要达到1MHz以上,且更低磁损和阻抗;既要饱和磁通密度高,也要损耗低,才能提高磁性元件的功率,减低能耗,进而提升穿戴设备续航要求。轻薄短小为磁性元件发展方向,掌握工艺技术及设备精度,并朝向制程整合及缩短,扩大产出提高良品率,才能跟进市场不被淘汰。

泛瑞新材鄢传军:部分可穿戴设备的产品具有运动健康的主要功能,产品的稳定性和可靠性是我们磁企要特别注意的。这些磁性产品都是薄型化、小型化、高精度等高要求的产品,相关的客户也都是品质要求极为严格的企业, 针对这类产品的需要,我们配备国际上最先进的生产设备,最先进的量测系统以及训练有素的资深技术工人,保障客户获得稳定性高和一致性好的产品。

智能手表

5G技术的发展对可穿戴设备有何推动?是否会影响电感的数量和类型?

顺络电子袁聪:5G技术的成熟意味着AI+loT生态的成熟,5G技术以及云计算的发展将推动智能穿戴无线化应用场景的进一步丰富,市场将迎来更多设备体系完善、用户体验更好的线下消费场所,内容生态将得到有效补充。智能手表在体积 、重量等方面的优势让其日后有发展成为AI+loT生态入口的可能性。耳机的发展趋势已经向着智能化发展,有些厂商已经在耳机中集成心率测试等功能,可与手表、手机一起构成智能穿戴生态圈。5G技术的发展促进可穿戴的传感器技术,包括我们的运动传感器,功耗下降非常多,包括像MCU base、蓝牙,功耗的降低对电感的要求从之前的大功率、大体积向小体积、低功耗的方向发展,促使电感厂商对电感从材料到工艺逐步改进,适应要求,在电感的选型数量上较之前有所增加,功率电感从之前的绕线磁粉胶的电感向高度小于0.8mm的叠层功率电感和一体成型电感转化。

江工:随着5G的发展,可穿戴设备可以作为一个信息接收和输出的端口,这方面的开发也会越来越多,势必会推动可穿戴设备实现新的技术突破。

麦捷科技张照前:5G技术特点是大带宽低时延,但功耗较高,发热和续航是5G手表量产需要解决的难题;相对而言,4G CAT1方案最适合做通讯类的智能穿戴。

风华高科李强:对整体的电感需求类型不会增加,但是随着数据传输量增大,需求的电感数量和品质要求将大幅上升。

千如电子罗文炎:目前智能手表属于3G/4G阶段,耳机采用蓝牙方式连接,薄膜类电感会增加需求。通过5G技术不断发展以及AI智能,智能手表将会应用到各种场景,会对人们的出行、生活、医疗、社交、智能家居等领域带来质的提升。同样也会带动各种类型电感不断升级,以满足市场的需求。

三礼电子石凯:5G技术对可穿戴设备的影响应该是很明显的。过去可穿戴设备存在数据处理和存储的问题,如果采用5G网络连接,设备本身处理和存储的量就可以做得很小,对可穿戴设备尺寸等各方面都可以进一步优化,进而影响电感的体积。

迈翔科技汪成章:智能手表如果未来在通信功能上支持5G技术,那么5G的发展就会影响到可穿戴设备中电感的发展,电流的增大,进而对电感的体积、频率、特性提出新的要求。

5G技术

迈翔科技汪成章:如何看待目前可穿戴设备领域同类型的公司较多,技术水平差距较大,竞争激烈的现象?

歌尔声学丁经理:从全球范围来看,可穿戴设备领域国外企业发展更为成熟,做出的产品技术含量较高;相比之下,国内可穿戴设备还处在起步阶段,这也是国内可穿戴设备领域技术水平不一的企业较多的原因。

三礼电子石凯:这要从产品本身来看。拿智能耳机来说,就涉及电源、蓝牙、无线充电等各个部分。电源这部分技术要求高,存在一定的技术门槛,参与企业数量就少。电感主要应用在蓝牙信号处理的部分,也是电感厂商参与比较多的地方。而无线充电的技术门槛较低,会吸引更多的企业融入。也就是说可穿戴设备不同的部分涉及的技术门槛不一样的,导致最终给人的印象是技术水平不一。

对可穿戴设备市场未来发展前景的看法?

奇力新邓主管:我觉得一定会往一个更好的方向发展。虽然具体的市场空间,现在还难以预测,但我想可穿戴设备作为消费类产品,未来可能会像手机一样,追求不同的概念,更新迭代的速度快。目前,我们公司也有在相应开发出一些薄型化、大电流的电感,逐步开拓可穿戴设备市场。

麦捷科技张照前:穿戴目前主要以通讯类(儿童手表、智能手表等)和蓝牙手环(健康监测比如计步、心率,能量消耗等)两大类为主。安全、健康、潮流是目前穿戴产品的发展方向。智能穿戴发展会有很大前景,主要包括在健康、信息跟踪或者取代部分手机功能,智能穿戴种类会越来越多,包括不同产业应用。

中颖电子罗頔:对可穿戴设备市场我是保持比较乐观的态度的,因为随着技术的进步,可穿戴设备的需求量会不断增加,而可穿戴设备每年都在迭代、在精进。像手机摄像头原来只有一个,现在有三四个,可穿戴设备里面芯片与电感的需求量也会增多。

千如电子罗文炎:人口老龄化和医疗的普级,将有更多穿戴设备投入医疗应用中,无线充电及防水功能为基本需求;千如电子将积极跟进布局智能行动通讯领域,除杨梅二厂扩建B、C厂区外,番禺二期厂区也将于明年9月投入生产,扩充五倍生产能量,建造智能化科技工厂降低制造低成本。

江工:我觉得可穿戴设备市场未来会往好的方向发展。尤其是近两年,人们对健康的关注度提高,而可穿戴设备通过生物识别,能实时检测到人体机能的变化,满足了当前人们对健康生活的追求,从而使人们关注到可穿戴设备领域。

智骏科技吴晓艺:我们也有在关注可穿戴设备市场。但是比起未来的发展前景,我们更加关注如何向业内如小米、苹果等企业学习,企业整体的实力提高了,不仅是面对可穿戴设备市场领域,对其他具有发展前景的领域都会更有把握。

三礼电子石凯:目前可穿戴设备市场的总体需求是非常旺盛的,我们了解到很多可穿戴设备的客户都存在缺货的情况。基本上只要我们磁性元件厂商、芯片厂商能够做出来就可以交货。这也反映出目前踏足可穿戴设备领域的磁性元件厂商还是少数,所以接下来我们也会逐步布局这块市场。

泛瑞新材鄢传军:人们对运动、健康、时尚和娱乐的追求,推动了可穿戴设备市场的蓬勃发展。这块市场,作为材料厂家,我们特别关注。我们已经提前进行相关技术和设备的投入。目前我们是国内第一家能够量产0603磁芯的企业,我们会秉持制造企业的责任,持续向国际上优秀的同行学习,及时更新我们的制造软件和硬件,提高精益化生产,提供合格的磁芯产品给我们的客户。

智能耳机

结语:

据市场(chang)研究机(ji)构IDC三月份最新发布的报告显示,2020年(nian)(nian)第(di)四季度全(quan)球可穿(chuan)戴(dai)设(she)(she)备(bei)出(chu)(chu)货(huo)(huo)(huo)量为1.535亿部,同比增长(zhang)27.2%;2020全(quan)年(nian)(nian),全(quan)球可穿(chuan)戴(dai)设(she)(she)备(bei)出(chu)(chu)货(huo)(huo)(huo)量为4.447亿部,同比增长(zhang)28.4%。在所有可穿(chuan)戴(dai)设(she)(she)备(bei)中,以2020年(nian)(nian)第(di)四季度为例,智(zhi)(zhi)能蓝牙耳机(ji)是占(zhan)比最大的设(she)(she)备(bei)类(lei)别,占(zhan)出(chu)(chu)货(huo)(huo)(huo)量的64.2%,其(qi)次是智(zhi)(zhi)能手表,占(zhan)比24.1%,智(zhi)(zhi)能手环则仅占(zhan)11.5%。

中(zhong)信证券(quan)预计,智能耳机(ji)将在(zai)2年内完成对(dui)传(chuan)统蓝牙(ya)耳机(ji)的(de)替(ti)代,3年内完成对(dui)手机(ji)中(zhong)高端标配线耳机(ji)的(de)替(ti)代,长期看至10-20亿副规模。

庞大(da)的(de)市(shi)(shi)场(chang)体量吸(xi)引来(lai)越(yue)来(lai)越(yue)多的(de)企业目光,也使得当前可穿(chuan)戴(dai)设备(bei)市(shi)(shi)场(chang)出现(xian)鱼龙混(hun)杂的(de)情况,技(ji)术水平(ping)参差不齐,企业都渴望在(zai)这(zhei)市(shi)(shi)场(chang)当中(zhong)分一杯(bei)羹。然(ran)而,可穿(chuan)戴(dai)设备(bei)更新(xin)迭代的(de)速度越(yue)来(lai)越(yue)快,对企业的(de)技(ji)术要求也将越(yue)来(lai)越(yue)高,无(wu)论是已入局(ju)或是渴望入局(ju)的(de)企业都应(ying)努力提(ti)高自(zi)身技(ji)术水平(ping)与总体实力,才(cai)能在(zai)走进这(zhei)一市(shi)(shi)场(chang)后,越(yue)走越(yue)稳。

不(bu)同(tong)(tong)种类(lei)的(de)(de)(de)可穿戴(dai)(dai)设(she)(she)备(bei)中(zhong)(zhong)(zhong)所需(xu)电(dian)感(gan)(gan)类(lei)型与数(shu)量并不(bu)同(tong)(tong),即便同(tong)(tong)一产品,不(bu)同(tong)(tong)企业(ye)对电(dian)感(gan)(gan)的(de)(de)(de)使用也不(bu)尽相同(tong)(tong)。总(zong)体来看(kan),智能耳(er)(er)机中(zhong)(zhong)(zhong)所需(xu)的(de)(de)(de)电(dian)感(gan)(gan)数(shu)量约为3-6颗(ke),而(er)智能手表因功能更为多(duo)样化,需(xu)要的(de)(de)(de)电(dian)感(gan)(gan)数(shu)量略多(duo)于智能耳(er)(er)机。可穿戴(dai)(dai)设(she)(she)备(bei)中(zhong)(zhong)(zhong)每一颗(ke)电(dian)感(gan)(gan)都发挥其(qi)独特的(de)(de)(de)作用,是(shi)人们得以(yi)享受可穿戴(dai)(dai)设(she)(she)备(bei)便利不(bu)可或缺的(de)(de)(de)构成元件,其(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)功率电(dian)感(gan)(gan)和绕线电(dian)感(gan)(gan)是(shi)可穿戴(dai)(dai)设(she)(she)备(bei)中(zhong)(zhong)(zhong)主要使用的(de)(de)(de)电(dian)感(gan)(gan)类(lei)型。

从对(dui)话(hua)嘉(jia)宾的(de)分享中(zhong)我们可以看(kan)到(dao),可穿(chuan)戴设备未来会往更(geng)(geng)长的(de)续(xu)航时间,更(geng)(geng)小的(de)体积方向发展,进而要(yao)求电(dian)感厂(chang)商提高(gao)工艺(yi)技术及设备精度,生产出低(di)功(gong)耗、高(gao)Q值,小型(xing)化的(de)电(dian)感,更(geng)(geng)好满足可穿(chuan)戴设备厂(chang)商及消费(fei)者的(de)需求。5G技术大带(dai)宽低(di)时延的(de)特(te)点也给电(dian)感提出了更(geng)(geng)快散热、更(geng)(geng)低(di)功(gong)耗的(de)技术要(yao)求,亦是未来电(dian)感厂(chang)商主要(yao)攻克的(de)技术难点。

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