AI加持、智能戒指火爆！设备升级带来技术难题，蓝牙芯片解锁低功耗潜力

电子发烧友网报道（文/莫婷婷）2024年，全球可穿戴设备市场随着消费电子市场的复苏迎来增长，智能戒指等新品类的出现成为带动该市场持续增长的新动力。蓝牙芯片作为可穿戴设备的关键半导体器件，随着可穿戴设备的不断升级和发展，蓝牙芯片既迎来了巨大的机遇，也面临着诸多挑战。


智能手环/手表AI加持，蓝牙芯片突破功耗新难题

智能手表、智能手环等品类依旧是可穿戴设备的主流产品，也是出货量最大的品类之一。针对这两大类产品，功耗一直是主控芯片不断追求的方向。Nordic Semiconductor 亚太区销售与营销副总裁 Bjørn Åge “Bob” Brandal在接受电子发烧友网采访时表示，功耗始终是最关键的设计考虑因素，因为它决定了产品的可用性。

Bjørn Åge “Bob” Brandal提到了两个影响功耗的因素，一是外形尺寸。有限的外形尺寸限制了可使用电池的尺寸和重量，也因此限制了电池的最大容量。从而为可穿戴设备的功耗带来了极大的挑战。

二是AI技术。越来越多可穿戴设备选择使用人工智能和机器学习 (ML)技术，以进一步提高其准确性和智能性。但人工智能和机器学习必须在可穿戴设备本身的本地执行，这是因为持续将数据发送到云端进行人工智能分析需要消耗大量电池电量，而可穿戴设备由于体积小、电池少，根本不具备这样的条件。

目前，可穿戴设备的AI技术已经从传统AI向生成式AI、多模态大模型等方向迭代。业内人士认为，智能手表是生成式AI落地最为快速的可穿戴设备品类之一，目前三星、苹果、Zepp Health、谷歌 (Fitbit)、Whoop、360等厂商的智能手表都已经宣布要用上生成式AI。除了智能手表，AR/VR设备等可穿戴设备也纷纷植入生成式AI，这都要求处理器要有更强大的性能，需要更加强大执行复杂的算法和任务，并且需要更高的集成度。

也就是说，主控芯片的功耗挑战随着可穿戴设备的升级也需要解决更多的问题，从穿戴设备尺寸限制、功能增加，到AI技术的加速渗透，都成为主控芯片在设计时必须考量的因素。如何在提升通信能力时，又做到低功耗？

数据显示，2023年低功耗蓝牙芯片市场中，可穿戴设备领域占据10%。目前，该领域的芯片厂商中，以Nordic、Silicon Labs、Ambiq、TI、高通等国际厂商占据主要市场，国内厂商中以泰凌微、杰理科技等厂商为代表的蓝牙芯片企业也在技术、市场等多个方面取得进展。

作为低功耗蓝牙芯片行业的领导者，Nordic 最新的系统级芯片(SoC) 将先进的性能与超低功耗相结合，最大限度地延长了电池寿命，缩小了电池体积，从而降低了成本。这意味着可穿戴设备无论使用量有多大，都可以全天使用电池供电。

Silicon Labs也推出了多款小体积、超低功耗且高性能的低功耗蓝牙芯片，例如BG22系列、BG27系列等。BG22系列在0dBm输出功率的条件下，TX电流为4.1mA。

面向可穿戴设备的蓝牙芯片功耗性能的提升，将带来多个方面的优势。一方面，功耗水平的提升成为智能手表等可穿戴设备获得消费者青睐的关键，市场规模不断扩大的关键因素之一。
另一方面，在可穿戴设备的应用上，蓝牙芯片支持更低的功耗，意味着设备可以用上更小的电池，这为有限的可穿戴设备体积提供了更大的设计空间，使得制造商能够在保持或增加功能的同时，实现更加紧凑和轻便的设计，提高了设计灵活性。


智能戒指海外市场火爆，蓝牙芯片功耗、集成度大PK

随着技术的发展以及市场需求的出现，可穿戴设备的产品品类更为多元化，应用场景细分化。

从原来的智能手表、智能手环、耳机等产品，衍生至智能戒指、智能衣服、智能眼镜、智能头盔、智能手套、医疗级脑机设备等可穿戴医疗设备，以及“元宇宙”等。

Gnitive的报告显示，全球智能戒指市场规模在2023年达到2.1亿美元，预计到2032年将翻涨至10亿美元。其中，亚太地区将是增长快速的市场之一。可以看到在2024年，智能戒指在海外市场实现了快速的增长。

这也成为国内智能戒指厂商出海的机会。今年8月，智能解决品牌RingConn上线众筹平台Kickstarter，8小时拿下100万美元的众筹资金。在这之前，该品牌在2022年上线众筹平台Indiegogo，50天完成了120万美金的众筹资金。数据显示，该品牌于2023年累计销售超两万只智能戒指，全球范围内积累了4万用户。从RingConn的成绩可以看到智能戒指市场的机会有多大。

智能戒指产业链企业向电子发烧友网表示，公司的智能戒指产品以出口海外居多，该品类在海外有着较大的市场。目前在功能上，主要还是以祷告、倒计时等基础功能，以及血氧监测等健康监测功能居多，另外有少数智能戒指实现了与AR智能眼镜等设备的互联，具备操控功能。

但总体来看，目前智能戒指具备的功能还是较少，这主要是受限于比智能手环更小的内部空间。当然，也有具备了多种健康监测功能的智能戒指，例如友宏医疗推出了JCRing智能戒指具备了 Vo2max、血氧饱和度、血糖风险评估、体温、心率、心率变异性 (HRV) 以及睡眠和活动数据等多种健康监测功能。

蓝牙芯片在智能戒指中的作用是多方面的，它为智能戒指提供了与其它设备无线通信的能力，使得智能戒指能够实现多种功能，包括稳定的数据传输、与AR/VR设备的交互增强、控制指令等。

但智能戒指作为新品类，给蓝牙芯片的设计带来了一系列新的挑战，包括如何必须将大量传感器和先进算法整合到极小的尺寸中，同时兼顾佩戴舒适程度？这对芯片的集成度以及封装技术都有了新的要求，特别是随着功能的丰富，对集成度、小型化要求更高的情况下。

受限于技术挑战，进入智能戒指领域的蓝牙芯片厂商并不多，目前主要有Ambiq、Nordic、瑞昱、dialog、汇顶科技等等。根据介绍，Ambiq推出的 Apollo3 Blue/Plus系列、Nordic的 nRF54 系列和 nRF5340 SoC 等、汇顶科技的GH3026健康监测芯片等产品均可用于智能戒指中。

QuzzZ Ring智能戒指正是搭载了Apollo3 Blue Plus （AMA3B），集成浮点单元(FPU)和TurboSPOT™技术，具备低功耗的优势，6uA/MHz@3.3V。

为了满足智能戒指的对低功耗、存储的要求，蓝牙主控芯片都不断通过技术迭代，提高产品的性能和竞争优势。Nordic的nRF54 系列和 nRF5340 SoC 可提供下一代处理能力、超低功耗运行和大容量存储器，并且可以使用新的人工智能和 ML 算法。

Bjørn Åge “Bob” Brandal向电子发烧友网介绍，上述提到的JCRing智能戒指用到的是Nordic的nRF52840 SoC，采用晶圆级芯片尺寸封装（WLCSP）支持其成本和空间受限的智能戒指设计。加之Nordic 的无线射频具有高灵敏度，可确保蓝牙 LE 连接的稳定性和稳健性，实现了数据的安全传输。

Dialog的 DA14531也已经用在华嘟科技的智能戒指中。WLCSP封装尺寸为1.7mm×2.0mm，休眠电流可做到仅有150-240nA。

蓝牙芯片作为智能戒指的核心组件之一，其性能的提升和成本的降低将推动智能戒指市场的进一步发展。

小结：

总体来看，可穿戴设备市场在2024年有着两大重要的发展趋势，一是技术的迭代升级，特别是AI的出现给可穿戴设备带来了新的机会，大语言模型带来的个性化体验提升了用户体验。二是智能戒指等新品类的快速成长拓展了可穿戴设备市场规模。

对芯片厂商而言，这是机会也是挑战，为了抓住机遇并应对挑战，蓝牙芯片厂商需要不断创新和升级技术，提高产品的性能和集成度。当前，新一代的蓝牙芯片的升级主要体现在功能增强、能耗优化、通信能力提升以及与其他技术的融合等方面。