2.6.2　系统级封装集成在可穿戴设备中的应用

目前，智能可穿戴电子设备是受到极大关注的硬件创新领域之一，在物联网时代背景下，应用场景涉及社会生活的各个方面。为了便于人体穿戴，电子产品必须拥有更小的体积和更轻的质量。此外，柔性也是该类产品需要考虑的方面。系统级封装技术与可穿戴设备的产品需求是一致的，通过系统集成将各个模块的芯片封装在一起，充分利用3D空间，形成整体的功能模块，大大缩小贴装面积，为可穿戴设备提供更高的设计灵活性。可以预见，随着可穿戴设备市场规模的扩大，系统级封装集成技术将迎来很好的市场前景。

1. 智能手表

2015年，苹果公司推出了第一款智能手表（Apple Watch）。随后，华为、三星、LG等科技巨头纷纷在智能手表领域加快产品创新。目前，功能复杂、各式各样的智能手表已经在生活中随处可见。和所有可穿戴电子设备类似，芯片和集成封装技术是智能手表硬件开发创新的主要手段。Apple Watch Series 1的芯片内部包含30个独立元器件，置入了一整套计算机架构，包括处理器、内存、闪存及其他模块，占用面积约为26mm×28mm。Apple Watch Series 1芯片中较为重要的一部分模块包括主处理器（APL0778）、4GB（512MB）SRAM内存芯片、8GB闪存、NFC信号放大器、NFC控制器、无线充电器、触摸控制器、电源控制器、半导体传感器、加速计、陀螺仪、Wi-Fi/蓝牙/NFC/FM四合一无线芯片等，在普通手表大小的空间内完成了集成封装。

Apple Watch真正体现了封装集成应用在未来可穿戴设备的潜力，其中集成了数个核心芯片，以及上百个电阻、电容等元器件。这些元器件有序、紧密地排列在主板上，实现了智能手表的各项系统功能。

2. 智能眼镜

2012年，谷歌公司发布了谷歌智能眼镜，人们可以通过语音控制其智能微处理器，利用镜片上的微型显示屏，实现上网阅览、处理信息，甚至进行视频通话和地图导航等增强现实的功能。

谷歌智能眼镜的主要组成装置：能量来源——电池；数据处理核心——微处理器模组；人机交互部分（传感器）——触控板、摄像头、话筒等；增强现实设备——镜片与微型显示屏等。谷歌智能眼镜的处理核心及许多模块都集成在条形主板封装体中。谷歌智能眼镜的内部射频模组是环旭电子股份有限公司的产品。触摸模组由Synaptics制造，由Synaptics T1320A触摸控制器控制。处理器是德州仪器公司的OMAP4430芯片。存储器分别使用了16GB SanDisk闪存芯片和尔必达公司（Elpida）的DRAM芯片。它们共同构成了复杂的系统。

如今，网络技术、通信技术等快速发展，以谷歌智能眼镜为代表的新一代智能可穿戴设备已经应用到了社会生活的各个领域，先进系统级封装技术在其中发挥了重要作用，把这种技术运用到智能终端上，以满足多样化的需要，也是下一步开发和改进的方向和重点。

3. 智能医疗可穿戴设备

智能可穿戴设备的实时监测、环境感知、通信连接等功能已经获得了市场的认可。智能可穿戴设备最被看好的应用领域是医疗健康，以进一步延伸和拓展人体的机能。在目前信息技术与医疗健康技术不断融合的趋势下，医疗健康终端设备也向着便携化、网络化、集成化不断发展，可穿戴医疗设备的巨大需求同时推动着柔性材料和集成技术的不断发展。

在神经学领域，常常需要采集人的脑电图（Electroencephalogram，EEG）信号，而传统的复杂EEG系统需要由专业人士来操作，并且不能实时进行，可穿戴的EEG采集设备是解决这些问题的关键。例如，癫痫病的诊断等可以通过可穿戴的EEG耳机实现；Nihon Konden（日本光电）开发的无线头戴式耳机专门用于在重症监护病房环境中快速、便捷地评估大脑活动。

IMEC开发的一款智能健康补丁是一种集成度非常高的轻型可穿戴设备，具备检测心电图（Electro Cardio Gram，ECG）信号等功能。这款智能健康补丁集成了ECG SoC、低功耗蓝牙、3轴加速度计和用于数据记录的Micro SD卡，以及与人体接触的ECG电极等，所采集到的数据可以在本地进行处理和分析，相关的信息可以实现实时传输或存储在Micro SD卡上。此设备还可以与个人电脑或智能手机连接。由于采用了非常先进的芯片和系统级封装集成技术，因此这款智能健康补丁具有非常小的尺寸和很轻的质量，功耗极低，使用400mA的锂电池，可实现长期监控。

上述可穿戴电子设备均受到了微电子小型化的驱动，系统级封装集成技术在其中发挥的作用十分明显，推动实现集成度更高的可穿戴传感器，也有助于实现超低功耗的系统设计（这是有限的电池空间所必需的）。