下一代可穿戴设备应兼顾功耗与安全防护

　　减少功率消耗一直是可穿戴设备的努力目标，若再将重要的资料安全防护纳入考量，则可穿戴设备的能源管理将变得更加棘手。随着可穿戴设备与物联网(IoT)即将在未来几年内跃升为最大的半导体市场，相关的芯片设计也将出现典范转移(paradigm shift)。重要的是，设备能源足迹(energy footprint)如要达到最小化，还需软硬体相互配合，发展共同设计技术。

　　据Semiconductor Engineering网站报导，业者为减少功耗、足迹以及物料清单，今日的连线设备已开始从多个无线整合芯片，逐渐朝主要应用处理器整合。在这种趋势下，针对特定低功率用途的智能型系统单芯片(SoC)，将会取代单一的多用途芯片。

　　低功率设计成为必要条件，适当的能源管理也需在系统层次下进行。举例而言，物联网无线感应节点SoC需能应付多种操作模式，为减少能源消耗随时切换内部资源的运用方式。为达成这个目标，芯片需有能力适应多个功率岛(power island)、不同形式的基体偏压(body bias)、保留模式等各种节能设计。

　　由于所有节点或多或少都需依赖充电式能源，因此如何使类比区块达到超节能，便成为重要课题。为使低功耗计量与以低功耗为前提的软体堆叠紧密结合，还需提出新的设计方式。此外，环境中的RF、光、风等能源，也成为低能量设计下手的目标。

　　健康手环处理器需随时分析感应资料，因此无法在工作模式下进入长时间休眠。这时，能够在低功耗状态下进行MIPS/MHz高速运算的处理器，便成为这类穿戴设备的首选。微控制器(MCU)的设计中，有很多选项可以达成这个目标，像是暂存器(register)种类选择、逻辑闸(gate count)、中断数量、设计层数，都可进行调整达到所需的结果。

　　可扩展性(extensibility)是可穿戴设备与一般自动化设备一项关键的设计参数，处理器需能连接算数共同处理区块等大量外部元件，去中心(decentralization)俨然成为低功耗设备主要的设计理念。这代表健康手环的处理器仅需负责核心功能，而蓝牙传输、数值计算的浮点处理、感应介面的过滤整理功能，都落入扩展的向量范围。

　　然而设备的安全防护需求往往与低功耗设计背道而驰，因此还需借助缜密的分析与设计方法，达成完善的系统效能。虽然业者也可透过软体加强防护功能，但最理想的安全防护仍需与硬体结合。

　　可穿戴设备可分为时常连线，与偶尔连线两种。不论是哪种设备，对于电池续航力与安全防护都有相同的需求，但时常连线的可穿戴设备需支援各种通讯形式，因此较类似于物联网设备。

　　在耗电与安全防护的双重考量下，物联网设备需配合电力相关作业行使明确的安全、通讯、频率事件设定。随着物联网网路成为开放空间，安全防护设计的复杂程度也将再升一级。

　　目前物联网低功耗设备的安全防护设计还处于初步阶段，但可以肯定的是，最终将会发展出可行的模式与方向。但最大的问题在于，这个模式是否可赶在重大安全漏洞出现之前被提出。 新闻辞典：能源足迹能源足迹(energy footprint)是指，计算在化石燃料燃烧后所产生的二氧化碳排放量，需要多少森林面积净化。而能源足迹的计算对象，是满足一个地区的居民消费直接、间接需求的初级能源。故若能降低最终能源消费量，或调整、改善初级能源，皆有助于大幅降低生态赤字。也就是说，只要改善能源足迹，就可改善一个地区对于资源的消耗，废弃物制造的负荷能力。