中国国际医疗器械设计与制造技术展览会(Medtec China)2021

Dedicated to design & manufacturing for medical device

December 7-9 2022 | Suzhou lnternational Expo Centre B1-E1

2022年智能穿戴十大发展趋势预测:高性能、医疗级、元宇宙、辅听器

2022-02-10

研究机构IDC数据显示,2020年,可穿戴设备的出货量约为4.5亿台,预计到2025年将增长近8 亿台。在2021年,智能穿戴行业保持快速的发展,TWS耳机、智能手表、智能手环依旧是行业中“铁三角”,占据主要的市场份额。随着“元宇宙”的出现,VR产业进入了新的发展窗口,VR头显、VR眼镜被认为是“元宇宙”的入口而备受关注。

在上游领域,由于可穿戴SOC、健康类传感器、蓝牙芯片等技术的不断升级,可穿戴设备在功能、性能上也迎来了不同的升级。例如运动健康监测功能的加入让可穿戴设备走向医疗级,操控设备方式多样化等等。

基于2021年可穿戴设备市场的变化情况,电子发烧友网发布2022年智能穿戴十大发展趋势预测。

一、可穿戴设备SOC走进5nm,向更高制程、更强性能前进

总体而言,可穿戴设备芯片可以分为三大类,一是以现有手机处理器为核心的芯片,二是基于MCU的芯片,三是针对可穿戴设备推出的芯片。业内智能手表主控芯片玩家包括:苹果、三星、高通、英特尔、紫光展锐等。

在工艺制程方面,2021年8月,三星发布Exynos W920,这是业内首款采用5nm EUV工艺的可穿戴处理器。资料显示,Exynos W920包含了两个Arm Cortex系列的A55内核,以及一个Arm Mali系列的G68 GPU。与上一代Exynos W920相比,CPU性能约提升20%,GPU性能约提高十倍。该处理器首次搭载在三星Galaxy Watch4系列智能手表上。

高通和华为、紫光展锐也已推出了专为可穿戴设备打造的处理器,但制程大部分是在12nm、14nm左右。例如高通Snapdragon Wear4100和紫光展锐的W517采用的是12nm工艺,华为麒麟A1处理器采用了14nm工艺。如今,三星Exynos W920的发布从另一方面体现了芯片厂商正在极力推进智能穿戴芯片的工艺制程往更高制程发展。

在性能方面,随着工艺制程的升级,智能手表的性能也得到了提升,功耗不断下降。例如紫光展锐的W517整体功耗较同行竞品下降了10%,具备AI降噪、AI人脸识别等功能,对标高通的4100系列。在2021年下半年,已有媒体爆料显示,高通下一代智能手表处理器骁龙5100将升级制程工艺,配备Cortex-A73大核+3个A53小核,带来更强大的性能和续航能力。可以预见,未来可穿戴设备处理器市场的竞争也将越来越激烈。

电子发烧友网曾对业内工程师发起关于主控芯片需求点的调研,结果显示,低功耗、高性能、低成本是工程师认为的三大主要需求点。进入2022年,主控芯片将这三大方面迎来新的变化。


数据来源:电子发烧友网调研 2021年12月

二、健康类传感器全面加强

不管是成人手表还是儿童手表,都有加入运动、健康监测功能的趋势,其中成人手表的医疗级进程较为明显。Oppo、华为、苹果等品牌厂商均开启了智能手表医疗级升级的认证“征程”。传感器作为运动、健康监测功能,其主要元器件未来的芯片投量将逐渐增加。

健康类传感器包含心率、血压、血糖、血氧监测等,提供高精准度、低功耗生命体征检测芯片及解决方案的企业将在市场中迎来又一个机遇。全球智能穿戴传感器厂商包括ADI、德州仪器、松下、汇顶科技等。随着智能穿戴产品对健康监测功能需求的提升,传感器在提高监测性能的同时,兼顾低功耗、多功能交互等特性。

值得关注的是,除了智能手表,智能耳机也在运动健康监测功能有所升级,2020年TWS耳机的用例分布中,约20%使用了健身/健康追踪功能。就在2021年10月,华米推出Amazfit PowerBuds Pro,在通话降噪等基础功能之外,增加了跑步识别、心监测的功能,同时还能自动跟踪识别颈部姿势。据了解,这款耳机采用了汇顶科技的高精度、低功耗心率传感器,具有超小尺寸、超低功耗的特性,Amazfit PowerBuds Pro的续航时间达到30小时的超常续航。值得一提的是,汇顶科技的健康传感器方案累计出货数超过千万片。


图:2020年TWS耳机用例分布

近年来,可穿戴传感器不断突破超低功耗技术,面对市场对无线连接、健康监测、按压、触控监测等智能交互等功能的旺盛需求,多功能交互传感器的需求也将逐渐上升。

三、医疗级成为可穿戴设备“新航道”

在传感器技术逐渐成熟的基础上,消费者对医疗、健康监测的需求促使终端厂商产品中增加针对性的生命体征监测传感器,加速可穿戴设备走向医疗级的进度,最终形成商业闭环。更为重要的是,在智能穿戴产品中加入健康监测功能,可以成为同质化严重困境下的差异化功能,开启新航道。

近年来,带有ECG、血糖、血压监测的智能手表相继发布,苹果、华为、OPPO等品牌厂商也在相继加快智能穿戴产品的医疗级认证步伐。例如,苹果拿到国家药监局的认证、华为腕部单导心电采集器获得二类器械批准,值得一提的是,华为智能可穿戴设备的心电图监测功能已经获得超过200多万真实用户。

在白牌市场,健康监测类智能手表的市场正在逐渐打开,越来越多厂商及其产品涌现,ECG心电检测、血糖监测手表将成为接下来发展最为快速的监测功能。

但是,开启一条“新航道”并不容易,业内人士指出,具备血糖监测功能的手表会遇到研发困难,例如未来了让血糖监测传感器接触到空气,集成时需要开口或者开孔,但这会降低防水性能。此外,目前还未有成熟的血糖传感器,需要研发人员后期搭建。总体而言,可穿戴设备进入医疗级还面临着医疗级认证难、时间资金投入大、供应链有待完善、技术要求高、商业化落地难的挑战。

四、TWS蓝牙芯片竞争点升级

凭借蓝牙和降噪的优势,TWS耳机在近两年迎来市场爆发。据前瞻产业研究院数据统计,2021年全球智能耳机出货量约为5亿副,TWS耳机占比超六成,蓝牙芯片市场也随之变化。最重要的是蓝牙技术的升级。

2020年,SIG发布了蓝牙5.2和蓝牙音频技术标准——低功耗音频LE Audio,并且在2021年逐渐商用。在特性上,LE Audio可以说是专门为TWS打造,LE Audio不仅支持连接状态及广播状态下的立体声,还增强蓝牙音频性能,包括缩小延迟,增强音质等,在降低功耗的同时,提高了设备的稳定性和可靠性。

目前,高通、炬芯、清微智能等厂商早已推出了支持蓝牙5.2的TWS蓝牙耳机芯片,并且应用在终端产品上,例如高通的蓝牙音频SoC QCC304x系列采用了高通第二代aptX Adaptive编解码器,可以提供稳定的无线传输和左右耳无缝切换。

经历了蓝牙5.2,SIG在2021年发布了蓝牙5.3,相对来说,蓝牙5.3没有引入什么新的突破功能,却对连接性和效率进行了完善。跟上无线连接技术,也就是跟上了市场的发展机遇。炬芯科技面向智能手表发布了两款蓝牙5.3 SoC ATS3085与ATS3085C,采用MCU+DSP双核异构的系统架构,内置了屏幕驱动功能,并且为ATS3085加入了CyweeMotion算法,用于提高运动、睡眠、行为识别的辨别能力。

除了低功耗、低延时,中高端TWS蓝牙芯片依旧将在ANC功能上继续升级,并且实现尺寸的突破。另外,在TWS耳机逐渐增加AI、助听、健康监测功能之后,基本功能型,转变为扩展型耳机,蓝牙芯片还需要增加接口,用以扩展能力。

五、操控方式多样化:隔空操控加入智能穿戴设备

随着技术的发展,具备更高精度、更高速信号处理能力的毫米波雷达技术正在逐步应用到可穿戴设备中。智能手表的屏幕、TWS耳机的操控方式也呈现多样化,皮肤虚拟触控算法、隔空操控等需求的增长将带动虚拟触控算法升级,同时将为新型屏幕、毫米波雷达、激光模组等带来增长需求。

在毫米波雷达方面,该技术正在向医疗健康监护、智能穿戴等应用场景扩展。电子发烧友网了解到,智微科技的3D手势辨识系统单芯片方案可以应用在TWS耳机上,带来新的传感控制方式——手势控制。同样,智能手表也可以采用手势操控的方式,此外皮肤虚拟触控算法的应用也可以成为新的操控方式。


图:2020年TWS耳机用例分布

人机交互的升级,打开了可穿戴设备新的操控方式,更智能化的操作也会是接下来这些制能穿戴厂所追求的;也许将会走向多种人工交互的大融合,例如结合将语音识别与手势识别进行整合。

六、独立通信逐渐成为智能手表标配

“独立通信”既离开手机之后,手表也具备通信功能,独立性更加明显。目前,业内已有多款智能手表具备独立通信功能,例如Apple Watch Series 6、vivo WATCH 2、华米Amazfit GTR 2、HUAWEI WATCH 3等。

eSIM卡(嵌入式SIM卡)将传统SIM卡嵌入到设备芯片实现立即切换其他服务网络,在切换其他运营商网络时无需更换SIM卡,不仅方便用户端的操作,在研发过程中还可以节省了智能手表的内部空间。值得一提的是,eSIM基于PKI安全体系,具备更高的安全性。在智能穿戴领域,智能手表可以监测用户的生命体征、健康情况,具备定位等功能,其数据智能化安全更加重要。

在5G时代,eSIM具备的传输、加密等功能越来越重要,预计会逐渐上量。研究机构预测,到2022年,全球eSIM市场规模将达到54亿美元,渗透率达到50%。

七、国内主流操作系统厂商逐渐崛起

根据Counterpoint Research发布的调研报告得知,Watch OS是全球最大的智能手表操作系统,占据超过30%的市场份额。谷歌Wear OS 分别与Tizen OS、Fitbit进行整合,成为TOP2。


数据来源:Counterpoint Research

我们看到,智能手表操作系统正出现以下发展趋势。

一是操作系统性能更强大。未来操作系统将朝着高续航、应用加载速度等,降低开发周期、高画质、多功能等趋势发展。例如魅族通过自研的方式提高竞争力;华为将Lite OS 升级为鸿蒙 OS,将手表自身算力完成的任务转移到手机端处理,从而提升续航。

二是场景增多,增强医疗健康服务联动性。随着运动、健康传感器的集成,操作系统在一定程度上也承载将健康指标更加直观体现给用户的功能,同时更丰富的应用和表盘也将成为趋势。

三是各品牌OS结合,扩大生态系统。这一点从谷歌的战略中可以看得出来,在双平台的助力下Wear OS的市场地位将得到加强。

四是轻量化、移植方便。例如RT-Thread 的湃心穿戴 OS通过RT-Thread 的内核,具备跨平台能力、增强的图形处理能力等。

更为重要的是,在国内,随着小米、荣耀等品牌在智能穿戴行业的崛起,也给相应的操作系统带来了发展空间。例如,微克科技在2021年推出Wearfit OS,这是开放开源智能可穿戴操作系统。未来国内主流操作系统厂商将逐渐崛起,将呈现三足鼎立,或是五分天下等形势的平衡格局。

八、与智能家居、智能汽车等领域的联动性加强

随着万物互联的发展,智能手表与手机、平板电脑使用统一操作系统的趋势更加清晰。智能手表与智能家居、智能汽车联动已经成为一种趋势。例如华为WATCH3/Pro在加入Harmony生态之后,可以实现操控智能家居设备,以及智能汽车。

2021年7月,小米获得“控制车辆的方法、装置及计算机存储介质”专利授权,这意味着小米手表、小米手环可以实现与小米电动汽车连接。业内人士推测,未来智能手表、手环甚至可以具备车钥匙的功能。

在智能家居领域,调研机构数据显示,在未来五年的时间里,国内超过一半的城市家庭拥有智能管家,一个家庭将拥有十台的智能家居设备,这也意味着未来智能家居的市场体量将达到万亿级,智能穿戴设备在某种程度上将与智能音箱共同承担智能家居入口的功能。 九、“元宇宙”融入智能穿戴领域,VR眼镜/头显最先受益

随着技术的发展,可穿戴设备的产品形式呈现多样化发展,从原来的智能手表、智能手环、可穿戴耳机等产品,衍生至智能戒指、智能衣服、智能眼镜、元宇宙等。其中,“元宇宙”是2021年最火爆的话题。值得一提的是,NFT和虚拟货币持续火热,将加速元宇宙的落地。

VR/AR产业被认为是元宇宙的“入场券”。据鲸参谋数据统计,在京东平台上,2021年VR眼镜累计销量超过32万件,同比增长10%。汇丰预计,2030年VR市场规模将达到450亿美元,社交网络VR应用将达到302亿美元,占VR总需求的70%。

VR头显的内容厂商持续开发、升级新的社交场景、游戏体验。与此同时,技术厂商致力于改进终端设备的用户体验、生态系统等问题,VR眼镜/头显的应用领域不再仅限于游戏,成为VR/AR行业发展的原因之一。

十、仅占全球10%,辅听器市场加速国产化替代

辅听器作为可穿戴设备的产品之一,在听力辅助技术、连接技术逐渐成熟之后开始进入大众视野。值得关注的是,2017年的数据显示,国内有超过7200万人都患有听力障碍,预计到2025年,全球助听器的市场规模将超过80亿美元。但我国超过90%的助听器市场被欧美所垄断,并且国内的售价要比国外高出50%,原因之一是助听器产品中的麦克风、芯片等元器件被大厂所垄断。

在助听器市场,国内厂商开启了艰难的国产化替代之路。随着TWS技术的成熟,国内厂商探索出听音乐与辅听功能相结合的道路,即在TWS耳机上添加辅听的功能,未来在TWS耳机可以达到医疗级的技术时,甚至可以实现助听的功能。同时,蓝牙5.2的LE Audio增强蓝牙音频,将进一步拓展蓝牙音频传输设备在辅听器/助听器的应用市场。蓝牙技术联盟曾表示,LE Audio将通过广播音频功能推动全新的用例和音频体验(音频共享),这将成为新一代具备高品质、低成本的听力辅助系统ALS。

在上游企业中,炬芯科技曾表示深耕LE Audio技术,迭代升级TWS蓝牙耳机芯片、辅听器等面向穿戴等领域的超低功耗MCU。可以预测,随着国内企业的加速追赶,辅听器市场将迎来一个新的发展阶段。

来源:电子发烧友网