可穿戴式設備正成為電子產品領域的創新亮點，其前景被業界看好，許多實力雄厚的業界巨擘紛紛投入可穿戴式設備的研發，有些產品已經問世，如Google Glass眼鏡；還有處在研發階段就備受矚目的蘋果iWatch，以及憑借此類產品由名不見經傳迅速崛起的PebbleWatch智慧手表。

　　特別是在如今產品創新乏善可陳的電子產品市場，可穿戴設備的出現，為業界廠商帶來一個新的利潤成長機會，各家廠商躍躍欲試，準備開始在這一新興戰場展開廝殺。

　　根據Juniper公司最新發表的研究報告預測，包括智能眼鏡和其它頭戴式顯示器在內的可穿戴運算市場將在未來幾年內實現超過15億美元的市場規模，其驅動力主要來自健身、多功能設備和醫療保健等方面的消費支出。

　　可穿戴設備屬于“未來的外形”設計，Juniper表示，像蘋果和Google等大廠已經在這個領域做出重大策略行動。

　　隨著Nike+和Fibbit Tracker等應用的推出，今年可穿戴設備市場已經達到8億美元。這些應用讓用戶在運動健身的同時，透過電腦收集處理其健身數據。

　　上述報告還指出，雖然每年售出的健身和運動設備在數量上較保健護理設備更多，但保健領域的零售價格更高一些。

　　現有可穿戴無線運動用品與無線供應商，如Polar、Garmin、Nike和Adidas等，在2012年期間都進一步擴充其可穿戴無線感測器產品線，同時也有許多新創企業成立，進一步拓展了這類產品收集數據的用途和潛能。

　　生物MEMS發展受益

　　MEMS 感測器在可穿戴設備中扮演重要角色，MEMS感測器市場將獲得巨大的成長，并帶動生物MEMS獲益。根據法國Yole Developpement的調查指出，全球生物MEMS市場規模可望在未來幾年內成長三倍，從2012年的19億美元成長到2018年的66億美元，移動護理應用將對這種成長做出巨大的貢獻。

　　微系統設備有4大保健護理應用市場，分別是制藥、體外診斷、醫療設備和醫療家庭護理。在Yole公司發表的題為“BioMEMS 2013”的最新報告中，Yole認為每個市場都有相對應的企業、發展動態和市場驅動力。

生命科學領域的生物MEMS及微系統市場

　　MEMS 感測器供應商也致力于發展可穿戴設備市場，為此類產品提供技術支持。例如意法半導體（STMicroemectronics）為Preventice公司開發的最新BodyGuardian遙控監視系統，能提供可穿戴身體感測器技術。這種系統適用于非住院病人、非致命性心率失調疾病的偵測和監控。

　　這種感測器可收集許多重要的數據，包括病人的心電圖、心率、呼吸速率和活動量，并透過移動動電話技術把這些數據發送給醫師，使他們能在iPad或可移動設備上監控病人。BodyGuardian RMS中的可穿戴身體感測器采用了意法半導體公司的許多硬件和軟件技術，包括復雜的MEMS、低功耗STM32微控制器、類比元件以及先進的專有演算法。

　　遠端病人照護系統降低了病人支出并改變了護理方式，這促進了無線監護應用的快速成長，而且這種成長還可望持續到未來幾年。

　　另外，Xsens公司也開始涉足這一領域。Xsens是3D運動追蹤技術和產品公司，并與意法半導體公司合作開發首款可穿戴的無線3D運動追蹤系統。這種系統采用消費級MEMS組合感測器，并在德國慕尼黑舉行的Electronica 2012上進行展示。

　　Xsens制作的上述展示產品整合了Xsens公司獲得專利的感測器融合演算法和無線協議，以及意法半導體公司的iNEMO-M1，后者是一種9軸智能感測系統，整合了意法半導體的iNEMO MEMS運動組合感測器和STM32微處理器。

　　Xsens 的產品采用意法半導體的運動MEMS技術，顯示其靈活運用原本為運動科學和電影產業專業市場（B2B）開發IP的策略。該公司已經為許多好萊塢電影（如愛麗絲夢游仙境、鋼鐵人2和X戰警）提供了運動擷取技術，目前這種技術還延伸到消費電子領域中的合作伙伴，協助他們制作獨特的下一代3D運動追蹤的用戶體驗和解決方案。

　　“利用運動MEMS在游戲系統、智能手機和平板電腦中增加擴增實境（AR）功能以取得巨大成功之后，現在是鼓勵和引導新興應用的時候了。”意法半導體公司類比、MEMS和感測器部門執行副總裁兼總經理Benedetto Vigna指出，“Xsens的獨特3D運動追蹤技術可協助客戶創新，并為其運動、健身、保健護理和游戲用戶提供新的解決方案。”

　　可穿戴無線3D身體運動追蹤技術將在云端連接的可穿戴式運動、健身、保健護理和用于智慧手機的游戲感測器配件領域帶來新一波創新浪潮。

　　可撓性電路促進可穿戴設備發展

　　除了感測技術以外，可撓性電路對于可穿戴設備的發展也具有重要作用。 IBM推出了一種在可撓性塑膠基板上制造硅基電路的最新低成本技術。雖然IBM坦承這種制程目前還存在一些電晶體性能衰減的問題，但根據其研究報告認為，IBM已能在室溫下利用傳統制程制造出價格合理的可撓性電路。

　　這種方法與可撓性電路的其它一維和二維材料相較，“其它材料在低阻觸點、可靠的閘極電介質方面仍存在許多問題。”IBM公司T.J. Watson研究中心研究助理員Davood Shhrjerdi表示。其它方法也可能采用非傳統制程或材料，或者在制造過程中要求高溫步驟。

IBM的設計方法示意圖

　　IBM的方法是受控剝落或片狀剝落，在今年稍早這種方法被描述為硅、鍺和111V層的‘無切口’去除法。因此IBM正使用這種技術實現低功耗的光電產品。

　　這種方法極其簡單─只要元件基本斷裂并且硅基板被剝離之后，元件就可以傳送給可撓性塑膠基頻。元件的閘極長度不到30nm，閘極間距為100nm。

　　據IBM透露，該公司生產的功能性SRAM單元的VDD低至0.6V，而且其環形振蕩器在0.9V時的一級延遲僅為16ps，據稱這是已知可撓性電路所能實現的最佳值。

　　具體制程是這樣的：IBM先做出一個基板來，這種基板是特別薄的SOI-ETSOI。然后在這種基板上沈積一層鎳應力層，厚度大約為5至6um。（ETSOI元件是使用22nm CMOS制程在300mm晶圓上制造出來的。）

　　IBM接著再在應力層上使用一層可撓性聚亞胺帶層。隨后研究人員于室溫環境下在一邊產生一個‘應力中斷’，并以‘機械可受控的’方式將前破裂面沿表面傳播，Shahrjerdi表示。

　　IBM表示使用ETSOI有兩個理由。首先，它的特性中包含一個超薄體（60埃），允許30nm以下的通道調整，“因此能獲得很高的組裝密度”，Shahrjerdi指出。第二個特性是非滲雜通道，能夠減少可變性。這種特性允許在晶片上實現靈活的電壓調整，他補充道。

　　用于靈敏感知的新材料

　　可穿戴式設備因其特殊性，在許多方面的要求往往有別于一般設備的特殊技術，如一項為期三年半且得到EPSRC ICASE獎資助的博士研究計劃，主要研究可穿戴技術的需求領域和應用方式，它以一種高度創新的方式將這個產業和學術的專業技術集中在一起。

　　Peratech公司執行長David Lussey表示，“我們的QTC材料在許多年前就用來提供衣服中的開關，因此我們知道它能承受惡劣的磨損和洗涮環境。這個計劃整合了技術、設計和用戶需求，能夠幫助人們充分了解可穿戴技術這個成長中領域的發展道路。”

　　QTC技術的核心是：當被施加一個力（如壓力）時，QTC材料會改變其電阻。將QTC墨水印刷到紡織品上形成簡單的通/斷開關，但更讓人感興趣的是，因為阻值變化正比于力的大小，所以衣服的一些地方可以變得具有觸控感應性，或者可以把它做成可識別的壓力輸入面。

衣服中的感測器可監測疾病信號，并能在穿戴者處于危險化學成分環境下發出警告

　　“市場上已經有可提供電腦顯示器的眼鏡了，”David Lussey解釋說，“但它們缺少一種輸入并與之交互的簡單方式。利用我們的技術，你可以將鍵盤印刷到衣袖上，或印刷到手套的背面，并透過藍牙與眼鏡連接起來。或者將一個方塊觸控感應的QTC材料作為觸控板，用于回應人們在智能手機和平板電腦上已非常熟悉的捏、伸、拂等多點觸控手勢輸入。

　　可穿戴設備目前正成為業界的熱門話題，圍繞這項產品的各種材料和技術正緊鑼密鼓的研發中，從它作為一個新的產品創新與獲利的觀點來看，這種可穿載式的設備預計將在不久后為如今的電子產業格局帶來新一波的變化。