智能穿戴產(chǎn)品已融入日常生活中，而隨著AI的迅速發(fā)展，以及消費者對于健康生活型態(tài)日益重視，為帶給消費者更佳的使用體驗，穿戴式設(shè)備的功能不斷推陳出新，而這些應(yīng)用皆有賴大數(shù)據(jù)的整合處理，實現(xiàn)智能化的深度資訊搜集與分析，因而驅(qū)動傳感器的精確度需求大增。

　　穿戴式設(shè)備商機持續(xù)成長，根據(jù)市場研究機構(gòu)IDC預(yù)估，2021年智能穿戴設(shè)備出貨量將達(dá)2億4010萬臺，相較于2017年的1億2550萬臺，市場成長將近一倍，5年復(fù)合成長率達(dá)18.2%；而穿戴式產(chǎn)品的使用定位也逐漸明朗，目前多以運動、定位、通話、支付為主，特別是在健身、健康生活的風(fēng)潮擴散之下，運動健身更是穿戴式設(shè)備的重要應(yīng)用領(lǐng)域，像是國際知名大廠Apple、Garmin、三星（Samsung）皆紛紛推出著重于運動應(yīng)用之穿戴產(chǎn)品。

　　與此同時，人工智能（AI）的迅速崛起，也為穿戴式設(shè)備帶來全新應(yīng)用，例如人體動作識別，透過深度資訊搜集與分析，結(jié)合AI的穿戴設(shè)備將能提供更有效、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)讓消費者參考；而傳感器，便在這波運動健身和AI浪潮中扮演關(guān)鍵的角色，其訊息搜集的品質(zhì)直接影響后續(xù)的處理與應(yīng)用，因此，目前各大傳感器供應(yīng)商皆致力于提升傳感器精確度。

　　AI/多功能應(yīng)用興　推動傳感器精準(zhǔn)度提升

　　AI的快速發(fā)展，帶動各種創(chuàng)新應(yīng)用如雨后春筍般而來，而這股浪潮也蔓延至穿戴應(yīng)用之上。意法半導(dǎo)體亞太區(qū)產(chǎn)品行銷經(jīng)理陳建成（圖1）表示，隨著健身、醫(yī)療照護風(fēng)氣擴散，加上AI興起，穿戴設(shè)備的功能和應(yīng)用愈來愈廣；而為有效分析日漸龐大的數(shù)據(jù)資料，提供消費者更準(zhǔn)確、更值得信任的分析結(jié)果，后端的算法也因而變得更加復(fù)雜。為減少算法運算時間，設(shè)備商也開始要求傳感器精確度，換言之，繼小尺寸、低功耗之后，精確度已成傳感器設(shè)計重要的考量之一。

　　Ams臺灣區(qū)總經(jīng)理李定翰也指出，穿戴式設(shè)備勢將會朝特化產(chǎn)品發(fā)展，例如專業(yè)的運動腕表、醫(yī)療照護設(shè)備等，而面對愈加廣泛的應(yīng)用和更趨復(fù)雜的算法，傳感器若能提升精確度，第一時間偵測到的數(shù)據(jù)越準(zhǔn)確，后段算法越能分析出正確的資料供消費者參考，如此一來，便有利于終端制造商加快產(chǎn)品和應(yīng)用開發(fā)時程，這便是現(xiàn)在傳感器精確度不停提升的主要因素。

　　提升感測精準(zhǔn)度　三大參數(shù)為關(guān)鍵

　　AI風(fēng)潮席卷全球，穿戴設(shè)備創(chuàng)新應(yīng)用也日漸增加，而背后的算法復(fù)雜度大增，也促使傳感器精確度須跟著提高。陳建成指出，要提升傳感器的準(zhǔn)確度，得在設(shè)計時參考三個關(guān)鍵參數(shù)，分別為噪音（Noise）、穩(wěn)定度（Stability），以及誤差（Tolerance）。

　　上述三種都是強化傳感器精準(zhǔn)度的關(guān)鍵參數(shù)，而這些參數(shù)中又各自包含許多調(diào)校細(xì)項，像是噪音中須注意的包括震動排除（Vibration Rejection）、閃爍雜訊（Flicker Noise）、高頻率噪音（High Frequency）；穩(wěn)定度則是須注意長時間穩(wěn)定（Stability of Time）、穩(wěn)定度vs溫度（Stability vs Temperature）、可靠性（Repeatability）；至于誤差則是包含偏移（Offset）、靈敏度（Sensitivity）和非線性（Non-Linearity）。

　　陳建成進一步解釋，噪音、穩(wěn)定度及誤差參數(shù)皆為調(diào)整傳感器精準(zhǔn)度重要參數(shù)，若噪音沒有調(diào)整完善，容易導(dǎo)致偵測數(shù)據(jù)失真；穩(wěn)定度則是確保產(chǎn)品能因應(yīng)不同的環(huán)境變化，持續(xù)收集準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

　　陳建成舉例，若一款傳感器的震動為10GHz，就表示該傳感器皆在10GHz的震動下收集資訊；但如果傳感器穩(wěn)定度不夠好，其震動頻率不停隨著使用者的動作或外在環(huán)境改變，從10GHz跳到20GHz，再從20GHz跳回10GHz，就意味著此一傳感器的數(shù)據(jù)收集是非線性的，這樣子所收集的數(shù)據(jù)是相當(dāng)不準(zhǔn)確，也容易導(dǎo)致算法無法順利運行，使穿戴設(shè)備相關(guān)應(yīng)用分析失真，或是停擺。也因此，傳感器的穩(wěn)定度對于實現(xiàn)精確偵測是具備高度的重要性。

　　至于誤差值部分，毋庸置疑，一定是朝誤差值越小越好，目前各家傳感器的供應(yīng)商目標(biāo)都是追求誤差值在正負(fù)1以內(nèi)。陳建成說，現(xiàn)今各家業(yè)者積極追求誤差值的原因就如同前面所說，后端的算法對于傳感器精確度的要求越來越高，希望傳感器在第一步偵測時，所收集到的數(shù)據(jù)就相當(dāng)準(zhǔn)確，才能減少算法之后的運算和調(diào)校時間。

　　陳建成解釋，過往穿戴式設(shè)備制造商之所以沒有特別要求傳感器精確度，是因為穿戴設(shè)備的功能較為簡單，對于數(shù)據(jù)分析的需求還沒有這么高；但隨著AI興起，大數(shù)據(jù)時代來臨，加上消費者對于穿戴設(shè)備的功能要求越來越高，制造商須透過算法開發(fā)更多創(chuàng)新應(yīng)用，使得算法愈趨復(fù)雜。在這種情況下，若傳感器精確度不足，已無法像過往一樣，靠后端算法多花一點時間，針對硬體不足的部分進行調(diào)整?？偨Y(jié)來說，如今小尺寸和低功耗對于傳感器而言已是必備條件，穿戴式設(shè)備制造商進而開始對傳感器精確度有所要求，希望借此加速產(chǎn)品、應(yīng)用開發(fā)時間。

　　健康管理風(fēng)氣盛行　光學(xué)感測元件再進化

　　隨著消費者對于穿戴設(shè)備的功能要求日益增加，羅姆半導(dǎo)體臺灣設(shè)計中心技術(shù)協(xié)理王韋迪也認(rèn)為，此一趨勢將會推動穿戴設(shè)備朝兩極化（低階、高階）的市場發(fā)展，而高階產(chǎn)品的功能越多，對于傳感器的精確度要求也會越高。

　　像是偵測跑步、游泳、消耗多少卡路里、走路頻率等，這些應(yīng)用都是靠傳感器收集數(shù)據(jù)，再由后端算法進行分析，若傳感器的精確度提升，將有助于算法的數(shù)據(jù)分析結(jié)果更加準(zhǔn)確。

　　王韋迪以血壓偵測的應(yīng)用為例，指出現(xiàn)在消費者對于相關(guān)應(yīng)用的要求不僅止于血壓、脈搏跳動次數(shù)等測量，還希望能借此得知血管年齡等生理征象；為實現(xiàn)此一目標(biāo)，應(yīng)用于血壓偵測的傳感器須提高取樣頻率，增加單位時間內(nèi)的測量次數(shù)，才能取得復(fù)雜的生理征象。

　　也因此，羅姆持續(xù)精進傳感器的制程技術(shù)，例如該公司近期推出的新款支援壓力測量和血管年齡測量的光學(xué)式脈搏感測IC—BH1792GLC，其感光部由紅外線截止濾光片和Green濾光片組成，透過Green濾光片，可僅讓綠色波長穿過，進而降低紅外線和紅外光等干擾，使此一傳感器在即便像運動時的劇烈晃動和太陽光等紅外線較強的環(huán)境下，也能執(zhí)行高精度脈搏測量。

　　此外，該產(chǎn)品還可以對應(yīng)1024Hz高速取樣，與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比，脈搏測量速度最快高達(dá)32倍，可以支援目前備受市場矚目的壓力、血管年齡等生命征象數(shù)值測量。

　　王韋迪指出，當(dāng)然，除了上述新款脈搏感測IC使用的方式外，傳感器強化精確度還有許多方面須要考量，像是如何透過制程優(yōu)化，讓傳感器內(nèi)部的電容電阻更小，或是降低電路板上走線之間的電感等，使傳感器具備更高的精確度，都是在硬體設(shè)計上須要注意的地方。

　　另一方面，未來健康醫(yī)療勢將成為穿戴設(shè)備的重要應(yīng)用市場，多方合作，形成產(chǎn)業(yè)合作鏈，一定是未來傳感器供應(yīng)商的必經(jīng)之路。王韋迪指出，當(dāng)傳感器偵測到數(shù)據(jù)之后，后端的資料擷取、分析就跟算法相關(guān)，為此，傳感器供應(yīng)商除了從硬體著手外，也須和算法公司合作，軟硬兼施來提升傳感器的整體偵測效能；至于在數(shù)據(jù)判讀上，則須仰賴專業(yè)的醫(yī)療團隊支援，如此一來，借由多方的合作，方可提供消費者值得信任且精確的數(shù)據(jù)和分析結(jié)果。

　　對于穿戴式設(shè)備未來發(fā)展，李定翰也持同樣看法，認(rèn)為低/高階的市場區(qū)隔會愈加明顯，高階的穿戴設(shè)備將會朝特定應(yīng)用發(fā)展，例如醫(yī)療、運動等；消費者所需的功能也不像以往，只需簡單的心跳、走路步數(shù)偵測就行，而是要判讀使用者目前的運動狀態(tài)，或是運動結(jié)果分析等。

　　因此，傳感器在穿戴設(shè)備中的角色日顯重要，不過，穿戴設(shè)備的使用對象向來是不固定的，每個使用者的膚色、毛發(fā)量都不盡相同，變數(shù)很多，所以，如何提升傳感器精確度就成了現(xiàn)在各家供應(yīng)商思考的問題；只要研發(fā)的產(chǎn)品精確度愈高，偵測出來的數(shù)據(jù)愈準(zhǔn)確，就愈能加速終端制造商產(chǎn)品和應(yīng)用開發(fā)時程，滿足消費者需求。

　　那么，究竟要如何進一步提升傳感器精確度？李定翰以量測血壓的傳感器為例，指出目前大多還是使用光學(xué)傳感器偵測血壓，但如上述，每個人的生理特征都不相同，所以在量測時總會遇到許多變數(shù)，因此，業(yè)者須將光傳感器結(jié)合其他技術(shù)，強化光傳感器對不可見光的分離效能，使其能在第一時間就先排除許多外在變動因素（如雜訊、光源的路徑變動），讓后端的算法能更快分析數(shù)據(jù)資料。

　　像是ams近期推出的新款新型生命體征傳感器—AS7024，便整合了包括AS7024的所有硬體元件，以及執(zhí)行血壓測量、心率測量（HRM）、心率變異性（HRV）和心電圖（ECG）所需的軟體。該傳感器IC由三個LED燈、光電二極體、一個用于HRM的光學(xué)前端和程序設(shè)備以及一個用于ECG的類比前端組成，且都整合在一個6.1mm× 2.7mm的微型封裝中。通過外部傳感器介面，該參考設(shè)計還可用于迷走神經(jīng)張力與動脈彈性，以及皮膚溫度和皮膚電阻率的計算測量。

　　另外，AS7024 HRM操作以光電容積脈搏波描記法（PPG）為基礎(chǔ)，通過由血管調(diào)整的采樣光來測量脈搏率，當(dāng)血液脈沖通過時，血管會擴張和收縮，這項技術(shù)是經(jīng)過驗證的。心電圖是測量心臟竇房結(jié)生成的電子脈沖的標(biāo)準(zhǔn)方法。

　　李定翰表示，在設(shè)計傳感器的過程中，也須與模組商或是設(shè)備制造商密切配合，因每個業(yè)者設(shè)計的產(chǎn)品、功用不同，其客群和使用者也不一樣。像是防水需求就有許多種，有的防潑水，有些要求水下三公尺防水，有的則希望能到水下十公尺，每個產(chǎn)品設(shè)計想法都不一樣；而在設(shè)計上的任何一個因素，例如鍍膜、傳感器放置位置、光線入射角等，都會影響傳感器的精準(zhǔn)度。因此，傳感器供應(yīng)商也須與終端業(yè)者配合，依照其硬體設(shè)計環(huán)境和想法，提升傳感器精準(zhǔn)度，滿足需求。

　　小巧/精準(zhǔn)/低功耗成傳感器必備特性

　　恩智浦半導(dǎo)體大中華區(qū)市場行銷經(jīng)理弋方指出，2018年可以看到很多可穿戴式應(yīng)用的需求都有了明顯成長，例如支援移動支付的智能手表、手環(huán)；易用小巧的耳機及VR眼鏡等；可攜式的健康監(jiān)測和醫(yī)療護理產(chǎn)品等。

　　其中，在可攜式健康照護設(shè)備應(yīng)用當(dāng)中，消費者要求測量精度能達(dá)到醫(yī)療級的性能水準(zhǔn)，家人和醫(yī)生可以即時的獲得和監(jiān)測到最可靠的健康數(shù)據(jù)；或是以可穿戴式健身設(shè)備為例，目前市場上的大部分設(shè)備都具有簡單計步功能，而復(fù)雜度更高的傳感器和傳感器融合算法可使誤差降低至2%，讓可穿戴健身設(shè)備不僅僅可用于簡單計步，還能識別不同的運動狀態(tài)，以及判斷姿勢的異常。

　　因此，未來，傳感器除了具備小尺寸、低功耗特性外，也須不斷精進精確度，使傳感器在更嚴(yán)苛的環(huán)境，或是更寬的工作溫度范圍不易受到影響；以便更有助于融合機器學(xué)習(xí)和AI算法，適用于更豐富、更具智能的應(yīng)用場景和服務(wù)。

　　王韋迪則補充，對消費者而言，穿戴式設(shè)備不是生活中“必要”或“需要”的產(chǎn)品，但會是“想要”的產(chǎn)品；所以，要如何為穿戴產(chǎn)品增添更多功能，吸引消費者來購買產(chǎn)品，是穿戴式設(shè)備制造商不變的戰(zhàn)略。因此，像是偵測心跳、步數(shù)、心電圖、血氧、呼吸頻率等功能將會越來越多，而這些應(yīng)用背后都是由算法支援。特別是在AI崛起后，這些應(yīng)用項目愈來愈多?？上攵?，未來當(dāng)穿戴式設(shè)備與AIoT結(jié)合之后，商機將會大爆發(fā)。因應(yīng)此一趨勢，傳感器的精確度勢必須持續(xù)提升，以因應(yīng)愈加復(fù)雜的算法。

　　總而言之，AI的迅速崛起為穿戴式設(shè)備帶來全新應(yīng)用，而為因應(yīng)更加復(fù)雜的算法，負(fù)責(zé)收集資訊的傳感器，其角色也愈加吃重，不僅須具備小尺寸、低功耗特性，精確度也須跟著向上攀升，才不會造成訊息搜集品質(zhì)不佳，而影響后續(xù)算法處理與應(yīng)用，并進一步帶給消費者更佳的使用體驗。