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搭上可穿戴设备发展顺风车,光学生物传感器商机爆发
2015-08-13 11:12:52   来源:微迷   评论:0   点击:

看准VSM设计需求,一线MEMS传感器芯片商皆开始规划光学生物传感器产品线;而其他领域的芯片商也加码投资以掌握相关技术,如戴乐格(Dialog)买下敦宏40%股份、台湾晶技购并爱盛科技等,皆可窥见业界极度重视此类传感器的发展。

光学生物传感器需求劲扬。心率/呼吸监测、血压或血氧等生理信号监测功能已成为新一代可穿戴设备提升产品价值的新法宝,将刺激相关光学生物传感器出货量爆发性成长,因而吸引众多芯片商竞相展开产品及技术布局。

自年初Apple Watch问世以来,可穿戴设备市场热度便一路飙升。尤其品牌厂纷纷通过智能手表内建光学生物传感器与应用程序结合,提供心率监测(HRM)、呼吸/睡眠监测、体脂、血压及血氧等体征信号量测(Vital Signs Monitoring,VSM)功能,更进一步揭开“可穿戴设备2.0”的发展序幕,将促进智能手环/手表从运动健身辅助应用,跨足健康照护,甚至医疗级应用等专业领域,增添产品附加价值。

看准VSM设计需求,一线MEMS传感器芯片商皆开始规划光学生物传感器产品线;而其他领域的芯片商也加码投资以掌握相关技术,如戴乐格(Dialog)买下敦宏40%股份、台湾晶技购并爱盛科技等,皆可窥见业界极度重视此类传感器的发展。

可穿戴结合VSM应用广泛,光学传感器设计需求旺

亚德诺(ADI)亚太区医疗行业市场经理王胜表示,VSM将是引领可穿戴设备下一波发展的核心技术,可将智能手表、手环及眼镜等产品长时间配戴于人体的特色发挥到淋漓尽致,提供手机难以比拟的贴身感测体验。目前VSM设计可概分为肌电感应、光学感测等方式,而后者成本较亲民、模组体积更精巧,更被看好能为穿戴产品接受,因此市场需求正与日俱增,吸引众多芯片商卡位。

可穿戴设备结合VSM的发展划分三大阶段,目前大多产品仍停留在第一阶段的“运动健身”范畴,仅透过微机电系统(MEMS)运动传感器提供计步等简易功能,至于第二和第三阶段的“健康保健”、“医疗照护”应用皆须通过光学传感器并搭配相关算法才能实现。王胜进一步指出,要让可穿戴设备符合医疗级产品规格,精确性和稳定度绝对是关键指标,因而驱动光学传感器、模拟前端(AFE)和系统机构设计革新。

心动生技总经理李永文补充,现阶段,算法和光学结构对VSM精确性的影响最为显着,因此该公司专注研发VSM软件算法技术,并已发展出心率变异度(HRV)、PRV(Pulse Rate Variability)演算法,可提供较现有HRM方案更准确且更具参考价值的算法。同时,ADI、心动生技及迈动科技也分别贡献传感器/AFE元件、算法及系统设计端的知识,共同发展完整VSM软硬件方案,可望加速可穿戴设备由运动健身接轨健康及医疗照护应用。

事实上,其他领域的芯片商也非常重视光学生物传感器应用商机,正纷纷以不同技术路线抢进市场。其中,时脉元件商晶技已发展出可用于MEMS光学传感器元件的石英陶瓷 (Ceramic)封装技术,通过专利3D堆叠结构(Stacking Structure)打造无底噪、小尺寸近接光及环境光感测模组(Proximity & Ambient Light Sensor),可望进一步满足可穿戴设备轻薄设计要求。

石英/MEMS技术合拍,光学传感器尺寸再减半

台湾晶技行销处产品应用工程经理林立青表示,近接光传感器已成手机标准配备,甚至有整合手势控制、环境光与色彩感测功能,或再搭配算法支持VSM应用的趋势,因此系统厂对元件成本及体积的要求也日益严格。瞄准该设计趋势,晶技率先运用石英陶瓷封装开发光学传感器模组,通过特殊3D堆叠结构实现单开孔设计,以替代传统 Tx、Rx双开孔方案,将尺寸从业界主流4020、4024降至2520(2.5mm×2.0mm)的新里程碑,同时还能大幅改善漏光、折射干扰等问题,以达到无底噪、低光学结构成本目的。

事实上,石英与MEMS元件的感应原理相似,在封装、量测和生产技术方面也有不少重叠之处,两相结合将发挥一加一大于二的效果,让光学传感器精度、尺寸和成本的改善更加均衡发展。

林立青认为,下一阶段,可穿戴设备开发商势将大举导入光学传感器,以实现紫外光(UV)感测、手势操作,或再搭配算法支持心率监测、呼吸、血压和血氧等 VSM功能。对此,晶技利用石英陶瓷封装打造的小尺寸光学传感器模组,将能一次满足上述设计要求,有助该公司在未来的光学传感器技术竞赛取得有利位置。

显而易见,抢搭可穿戴设备发展热潮,芯片商正竞相拓展光学生物传感器产品阵容;而算法开发商和系统业者为瓜分庞大的市场应用商机,也开始积极备战。随着可穿戴设备导入VSM功能需求涌现,光学传感器的能见度已顿时大增,可望逐渐从行动装置屏幕省电机制延伸至可常时监控各种生理信号变化的VSM应用,让相关供应链业者雨露均霑。

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