物聯(lián)網(wǎng)(IoT)領(lǐng)域建立在云計算以及由移動、虛擬和即時連接搭建的數(shù)據(jù)采集傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)之上，并且有望到2020年成為一個1.7萬億美元的市場。IoT已經(jīng)滲透至各行各業(yè)：從工廠自動化到點播娛樂和可穿戴設(shè)備。
IoT無疑是推動半導(dǎo)體行業(yè)和嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的新動力。它的誕生推升了市場對眾多新使能技術(shù)的需求，其中包括：
· 新一代超低功耗IC
· 全新的無線通信協(xié)議
· 用于分析及云計算的全新數(shù)據(jù)處理技術(shù)
隨著互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)以艾字節(jié)為單位流動，物聯(lián)網(wǎng)正不斷推動對低功耗、高性能存儲器的需求，而這種存儲器還必須具有引腳數(shù)少的特點以適應(yīng)且外形小巧的應(yīng)用。通過結(jié)合特殊的低功耗模式(如深度低功耗和深度睡眠)，微控制器已經(jīng)適應(yīng)了這一新要求。此外，這些微控制器的性能(時鐘頻率和功能集)還會隨著更新?lián)Q代而不斷提高。為緊跟這一步伐，存儲器設(shè)計人員必須不斷進行調(diào)整，使客戶不必?fù)?dān)心性能與功耗之間的權(quán)衡。
零售業(yè)作為物聯(lián)網(wǎng)增長日益突出的領(lǐng)域，本文是聚焦于關(guān)注該領(lǐng)域內(nèi)半導(dǎo)體存儲器發(fā)展趨勢的系列報道中的最后一篇。大型商店已經(jīng)開始使用物聯(lián)網(wǎng)與他們的客戶群展開互動，并且能夠針對個人購物者量身打造個性化購物體驗。整個商店的零售人員都可將設(shè)備彼此相連，還可連接到公司總部和云資源。最終目標(biāo)是部署這類技術(shù)，利用收集的數(shù)據(jù)來推動銷售、建立客戶忠誠度、管理庫存并提高運營效率。
在之前的文章中，我們探討了零售領(lǐng)域中最早采用物聯(lián)網(wǎng)的兩個裝置——銷售終端機和電子貨架標(biāo)簽。最新一代智能 POS 終端通常是零售商跟蹤客戶購物習(xí)慣、管理庫存并通過促銷來提升忠誠度的第一步。所有主要的 POS 終端供應(yīng)商都已推出可實現(xiàn)這些功能的型號。這些型號往往功能強大、外形小巧，可由電池供電且安全性極高。相應(yīng)地，這些要求也為裝置中所采用的半導(dǎo)體芯片帶來了挑戰(zhàn)。您可以在本站學(xué)習(xí)本系列第一部分有關(guān) POS 終端的文章 。電子貨架標(biāo)簽是許多商店正在使用的相對較新的設(shè)備類型。這些貨架裝置可進行編程，能夠根據(jù)促銷和庫存來更新標(biāo)價并跟蹤消費者的購物行為。它們還會自動執(zhí)行繁瑣任務(wù)，同時消除差異和延遲。因此，這些裝置可以相對較低的投資為零售商提供重要的分析信息。您可在此閱讀有關(guān)電子貨架標(biāo)簽的文章。
在本文中，我們將介紹最后一項技術(shù)，這項技術(shù)已在多家商店中引入，并且在不久之后將繼續(xù)被廣泛采用。這些裝置將為消費者帶來更具吸引力的購物體驗，同時幫助零售商實現(xiàn)庫存管理和改善客戶服務(wù)。
可穿戴技術(shù)可能是隨著物聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展而出現(xiàn)的最普遍(和宣傳力度最大)的技術(shù)。它們不但在日常生活的許多方面都非常有用，包括記錄您的健身數(shù)據(jù)、接聽電話和發(fā)送通知，并且他們還可以整合我們生活中許多其他方方面面活動?？纱┐髟O(shè)備可為智能零售業(yè)帶來極大優(yōu)勢。例如，可以向購物者提供定制優(yōu)惠、完成付款，甚至還可根據(jù)購物清單引導(dǎo)購物者逛商店。此外，這些零售商店的工作人員也可以用這些裝置更高效的完成工作，從而提高完成量。部分可穿戴設(shè)備的應(yīng)用可在庫存管理和客戶關(guān)系管理方面簡化員工的工作效率。
相較于大多數(shù)其他的智能購物應(yīng)用，可穿戴設(shè)備中對半導(dǎo)體的需求截然不同。這類半導(dǎo)體主要受功率、帶寬和尺寸影響，而這也正是該系列所特有的要求。這一點也同樣適用于要求小巧外形、低功耗和高帶寬的存儲器。
可穿戴設(shè)備中的 PCB 尺寸極小，可放入人的掌心或戴在手腕上。這意味著存儲器的尺寸要求盡可能小巧，最好不超過裸片。除晶片尺寸封裝外，其他手段難以實現(xiàn)這種尺寸。此外，現(xiàn)如今的可穿戴設(shè)備的功能需求幾乎與移動設(shè)備一樣，同樣需要配備高清顯示屏、能夠運行功能強大的應(yīng)用程序、從多個傳感器不斷采集數(shù)據(jù)，同時還可以運行大量后臺任務(wù)。這種嚴(yán)苛的需求導(dǎo)致高端處理器和外圍設(shè)備不可或缺。
由于可穿戴設(shè)備只能采用小型電池運行高速進程，因此其功耗也必須極低。對于較小的可穿戴設(shè)備，其電池使用壽命至少應(yīng)為一天。若加大電池尺寸，則會導(dǎo)致可穿戴設(shè)備的重量和尺寸增加，導(dǎo)致設(shè)備美觀度的降低。
圖1：典型的可穿戴架構(gòu)
圖 1 顯示了可穿戴設(shè)備的典型組件。功耗最大的組件是顯示屏。不過，功耗的差異很大，具體取決于顯示屏是 LCD(功耗最高)、OLED 還是電子墨水屏(最低)。其余組件的一般架構(gòu)在所有可穿戴設(shè)備中基本類似。Cortex M4 是使用最廣泛的控制器之一，具有較低的功耗和出色的性能。Cortex M4 控制器的內(nèi)部 RAM 大小介于 384KB 到 768KB 之間。 盡管這些設(shè)備體積小巧，但它們可執(zhí)行復(fù)雜的任務(wù)，并從各種傳感器收集大量數(shù)據(jù)。機載 RAM 可以較低的待機電流備份數(shù)據(jù)，支持設(shè)備存儲傳感器數(shù)據(jù)、構(gòu)建用于藍(lán)牙傳輸?shù)膮f(xié)議包或者在屏幕喚醒期間存儲當(dāng)前顯示屏內(nèi)容。
市面上提供的幾種活動追蹤器可顯示它們所連接的智能手機上的短信、電話通知和日歷活動，而這些均需要系統(tǒng)提供額外的存儲空間。低功耗且具有 4 到 8 Mb 空間的擴展 RAM(易失性或非易失性)可解決這類難題。表 1 顯示了這些常見組件的功耗比較。
序號 | 功能/組件 | 典型工作電流消耗 | 典型最低電流消耗 |
1 | 控制器 (Cortex M4) | 18mA – 23mA | 8uA |
2 | 陀螺 加速度計 | 3.5mA – 4mA 3.5mA – 4mA | 8uA |
3 | BLE | 20mA – 50mA（掃描期間的峰值） | 50uA – 100uA |
4 | 電源管理 (PMIC) | 30uA – 50uA | |
5 | 電池充電（氣壓計） | 40uA – 50uA | 2uA – 5uA |
6 | 程序閃存 | 15mA – 20mA | 100uA – 120uA |
7 | 顯示屏控制器 | 10mA – 15mA | 20uA – 30uA |
8 | GPS | 40mA – 50mA（數(shù)據(jù)采集期間的峰值） | 25uA – 30uA |
9 | 擴展內(nèi)存（RAM：4Mb） | 3mA – 10mA | 0.5uA – 4uA |
10 | 心率監(jiān)視器 | 1mA – 5mA | 2uA – 4uA |
表 1：可穿戴設(shè)備組件的典型電流消耗
可穿戴設(shè)備使用各種存儲器實現(xiàn)不同功能。常見的存儲器類型是非易失性存儲器和 RAM。雖然 NOR 閃存是最常見的非易失性存儲器類型，但 DRAM 和 SRAM 也可用于隨機存取任務(wù)，如緩存和緩沖。大型智能手表、智能眼鏡和虛擬現(xiàn)實頭盔等高端可穿戴設(shè)備通常采用 DRAM，因為其存儲密度較高。活動跟蹤器和小型智能手表等較小的設(shè)備通常采用 SRAM 來實現(xiàn)比高密度存儲器更低的功耗。由于它們采用的電池較小，且預(yù)期續(xù)航時間要長于較大的可穿戴設(shè)備，因此它們不能采用因刷新而導(dǎo)致功耗較高的 DRAM。在 DRAM 和 SRAM 之間進行選擇時，需要對容量和功耗做出權(quán)衡。
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