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浅谈用于可穿戴终端系统的传感器挑战

2023-02-27 18:09:00

据Yole介绍，可穿戴终端系统广泛用于消费、医疗和工业应用。2022 年可穿戴终端系统总量为 9.49 亿台，我们预计 2028 年将达到 12 亿台，22-28年间的年复合增长率为 4%（按数量计）。就传感器和执行器而言，这意味着到 2022 年全球市场将达到近 41.7 亿台（$3.58B），预计该市场将增长至 67.7 亿台（$5.7B），22-28年复合增长率约为 8%（数量和收入增长）。

可穿戴行业范围广泛、多元化且发展迅速。全球消费大趋势、远程咨询、远程患者监控、预防医学以及 5G 对工业 4.0 连通性的改进正在推动这一市场的发展。与糕点一样，有很多食谱，但只有一些食谱通过精确混合外观、味道和质地来提供良好的效果。可听设备、无创血糖监测和 AR/VR 头戴设备应该是未来五年这三个终端市场最具活力的系统。

两大巨头在支离破碎的生态系统中独领风骚

近 80% 的可穿戴设备传感器和执行器市场（按价值计算）由 15 家公司占据。传感器制造商——通常专注于特定解决方案，如 IMU、加速度计和麦克风——引领市场。到 2022 年，博世是领先的公司，在消费市场的价值份额为 24%，在医疗市场的价值份额为 15%。Knowles 则是领先的公司，在医疗市场的价值份额为 23%，在医疗市场的份额为 5% 。博世和意法半导体凭借智能手表、健身手环和 TWS 耳塞中的惯性传感器和加速度计引领消费市场。考虑到仅由传感器和执行器产生的收入，Knowles 和 Sonion 凭借用于助听器的 MEMS 麦克风（与其他传感器相比，平均售价较高）引领医疗市场。

一些可穿戴设备市场非常开放，而另一些市场则围绕大公司展开。例如，许多初创企业将可听设备的新技术带到桌面上，吸引更大的参与者（例如，博世收购的 Arioso Systems）。虽然智能戒指市场主要由小公司驱动，但大玩家仍在等待进入这个市场的良机。随着多个长期趋势，新市场将在未来几年内分配给利益相关者。因此，创新和适当的生态系统发展对于确保强大的市场地位至关重要。

下一个可穿戴设备浪潮的有前途的技术

随着时间的推移，工业、消费和医疗应用的终端系统之间的差异趋于模糊。主要目的之一是告知用户他们的整体医疗保健、睡眠质量和健康状况。然后，用户就可以根据自己的生活方式采取行动。

预计有四种主要技术趋势。人们正在努力改进和组合来自不同传感器的信号。例如，PPG 信号与 IMU 和 ECG 耦合，以提高准确性并提高信噪比。为了将 PPG 模块集成到更小的系统中，例如 TWS 或智能戒指，正在对这些模块进行改进，以减小尺寸和功耗并提高灵敏度。能够监测血糖水平的无创技术正在开发中，以便将它们集成到智能手表、可听设备或智能贴片中。此外，一些技术可以扩展到检测其他分子，例如酮、乳酸盐和酒精的浓度。最后，MEMS 技术在消费和医疗耳戴式设备应用中的渗透率越来越高。

专用于可穿戴终端系统的传感器和执行器面临多项挑战。它们必须具有尽可能低的功耗、小尺寸、高精度，并且应该在传感器级别集成越来越多的智能，从而赋予它们额外的功能。