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行业观察
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2022-07-21
想做行业标杆的高通骁龙 W5+/W5 可穿戴平台，到底有几把刷子？
增强型的混合架构、4 纳米制程工艺，带来性能跃升、特性增加、尺寸缩小，与 OPPO 和出门问问合作的首批全智能手表即将上市
过去近十年的时间里，可穿戴设备市场高速发展，主流智能手表、儿童智能手表、老年可穿戴设备、健康可穿戴设备以及企业级可穿戴设备等细分市场的关注度都在不断提升。
我们如今可以用智能手表做很多事情，比如打电话、听音乐、导航、开车门等等。伴随着使用频率的增长，智能手表的必要性也日益增长。
高通公司的可穿戴设备业务是在中国市场起步的，过去五年来，在多个可穿戴设备细分市场耕耘，支持 OPPO、小米、小天才等 75 个品牌推出商用产品，同时与中国移动、中国联通、中国电信等运营商展开合作。
2016 年，高通推出骁龙 2100 可穿戴设备平台，2018 年推出集成全新协处理器的骁龙 3100 可穿戴设备平台，2020 年推出骁龙 4100/4100+ 可穿戴设备平台。
进入 2022 年，高通全新可穿戴平台系列逐渐浮出水面。
7 月 20 日凌晨，高通重新命名的第一代骁龙 W5+ 和 W5 可穿戴平台正式发布，它专门面向下一代可穿戴设备打造，在系统级芯片（SoC）、协处理器、电源管理集成电路（PMIC）和调制解调器等方面进行了全面技术革新，实现了全面的性能跃升。
平台的所有子系统均进行了全新设计——SoC 使用 4 纳米制程工艺，协处理器使用 22 纳米制程工艺，这是目前全球领先的制程技术。而在 SoC 端，则采用了增强型混合架构，以支持全新任务负载的处理用例。
增强型的混合架构
第一代骁龙 W5+/W5 可穿戴平台采用大、小核的处理架构，可以有效地分配任务，用不同的核心处理不同的任务负载，实现节省功耗的目的。
大核 SoC 和协处理器是专门为可穿戴设备打造的两款全新芯片。
大核 SoC 面向 Wear OS 和 AOSP 操作系统研发，会承担如通信、LTE、调制解调器等功能，以及一些 Android 应用的运行，包括摄像头和射频的处理任务。
而协处理器是基于 FreeRTOS 系统，集成了更多功能，包括显示、运动健康传感器、以及这一代新加入的对音频处理和通知推送等功能的支持，这几大功能和应用可以完全满足目前用户对可穿戴产品的需求。
低功耗蓝牙架构：
与前代平台相比，新平台升级到了蓝牙 5.3，并且将蓝牙功能模块从大核转移到了协处理器上，将低功耗做到了极致，同时也可以确保蓝牙始终开启。
低功率岛的设计架构：
芯片分很多功能模块，包括 GPS、Wi-Fi、音频等，设立低功率岛的作用就是将这些模块分别供电，当用户使用 GPS 时，GPS 模块就会上电工作，不用时就会下电，避免浪费电量，最大程度降低功耗。
低功耗状态：
这是高通的创新设计，目前业界只有高通能够支持。它引入了深度睡眠和休眠这两个工作机制。
在深度睡眠模式下，将所有与 Android 相关的内容存放到 RAM 里，将大核做断电处理。在这种工作模式下，功耗可以控制得很好。而在休眠模式下，整体功耗会小于 0.5mA。
系统架构设计：
在电源芯片端、射频端，专门为可穿戴设备研发了全新的芯片；在终端参考设计方面，将整体电路板布板面积设计得非常小，使得电池尺寸可以做得更大，这也会为可穿戴设备电池续航带来很大提升。
功耗降低，续航提升
通过在超低功耗晶体管、功耗优化的 SoC 端、系统架构设计以及终端参考设计上的努力，新平台的功耗大大降低。
在很多典型的应用场景，包括飞行模式、始终开启的屏幕、LTE 待机、后台通知、蓝牙音乐、LTE 音乐播放、GPS 定位、屏幕滚动和 VoLTE 通话，骁龙 W5+ 相比骁龙 4100+ 功耗可降低 30% 到 60%。
举个例子，比如后台通知，如手机端收到微信消息时，会推送到手表端，上一代平台会消耗 6mA 左右电量，而 W5+ 仅消耗 2.6mA，整整降低了 57%。
而在一天 24 小时的典型日常使用场景下，电池续航也能实现超 50% 的提升。
拿一款带有 600mAh 的 4G 联网运动手表举例，在上一代平台上大概能使用 48 小时，即两天；而基于骁龙 W5+ 平台，它的使用时间则可以达到 72 小时，即三天，电池续航提升达到 50%。
大小核协同，支持丰富的用户体验
骁龙 W5+ 的大核拥有非常强的性能，采用 1.7GHz 四核 Cortex A53 架构，支持 LPDDR4X 内存，1GHz GPU，支持双 ISP 的摄像头设计。
协处理器采用 Cortex M55 架构，搭载 2.5D GPU，拥有 HiFi5 DSP，也集成了蓝牙 5.3 以及 Wi-Fi 模块。
更重要的是，还有一个用于机器学习的 U55 核心进行传感器的算法处理任务。
在强大的硬件能力下，骁龙 W5+ 可以支持更多应用，满足更多新需求。
当大核 SoC 处于工作状态时，基于 AOSP 或 Wear OS，可以支持 3D 表盘、响应迅速的应用滚动、流畅的视频播放、3D 地图导航、实时图像识别、LTE 双向视频通话等体验。并且，基于大核强大的处理能力，应用体验非常流畅。
当超低功耗的协处理器单独运行时，屏幕显示、2.5D 表盘刷新、跑步时听音乐、关键词唤醒、蓝牙消息推送（短消息、微信通知等），均能得到支持。
而对于日常使用最频繁的运动健康监测，也都放在了低功耗协处理器上。运动健身、安稳睡眠、安全监测，以及心电图、血氧、睡眠监测、心率监测、跌倒侦测等算法都是由这颗协处理器的 U55 机器学习核心进行处理。
高集成的轻薄设计
包括主芯片加电源芯片在内，骁龙 4100+ 芯片面积是 128mm²，而骁龙 W5+ 平台的芯片面积是 90mm²，尺寸下降 30%。
芯片组这一层，包括射频、蓝牙、Wi-Fi 芯片等，骁龙 W5+ 集成度再次提升，面积节省了 35% 左右。
而在核心 PCB 板层面，整体面积可缩小 40%。这样一来，手表可以变得更小，ID 设计更容易，手表厚度进一步降低。
最终，骁龙 W5+ 整体功耗相比骁龙 4100+ 降低超 50%，整体处理能力提升两倍以上，特性增加两倍以上，芯片 SoC 和 PMIC 的整体面积也实现了提升，芯片尺寸缩小 30% 以上。
首批搭载骁龙 W5+ / W5 的设备商
OPPO 成为首个应用新平台的企业，并将于今年 8 月率先发布搭载全新骁龙 W5 可穿戴平台的 OPPO Watch 3 系列。
出门问问成为首个应用骁龙 W5+ 和 Wear OS 操作系统的企业。
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此外，目前还有 25 款基于骁龙 W5/W5+ 可穿戴平台的终端设计正在开发，支持 Wear OS 或 AOSP 操作系统。这 25 款终端设计涵盖了不同的细分市场领域，包括手机和消费电子、时尚和奢侈品、运动、健康与保健以及儿童市场。
高通还发布了分别由仁宝电脑与和硕打造的两款参考设计，展示了全新的平台功能和与生态合作伙伴的协作，助力客户加速产品开发进程。
对操作系统的支持
架构方面，骁龙 W5+ 包括 SoC 和协处理器，而骁龙 W5 只有一个 SoC，设备商可以灵活地选择不使用协处理器或使用自己的协处理器。
此外，SoC 支持运行安卓系统或 Google Wear OS，而协处理器使用的是 FreeRTOS 系统。
高通还推出了两款参考设计，一款支持 Wear OS，另一款支持 Android 系统。
骁龙 W5+ 既能支持打造基于 Google Wear OS 和 Android 系统的全功能智能手表，也能通过协处理器支持打造基于 FreeRTOS 的轻智能手表。
对传感器的支持
传感器处理有三个非常重要的考量因素：第一是性能，传感器的数据处理速度；第二是数据处理的准确度；第三是传感器的低功耗处理能力。
骁龙平台的传感器处理运行在始终开启的协处理器之上，使其一直保持非常低的功耗。传感器相关算法由协处理器的 Cortex M55 核心进行处理，它的运算速度非常可观。协处理器还同时利用 U55 机器学习内核，使算法处理更加精准。
协处理器旨在满足下一代传感器处理需求，支持目前市面上所看到的、以及未来几年中可能会出现的几乎全部类型的传感器，无论是心率监测、心电图、睡眠还是血压监测等，它的设计具有非常强的前瞻性。
对儿童手表的支持
最初的儿童手表只是能戴在手腕上的通信工具，能够打电话就足够了。之后市场中出现了加入 GPS 功能的儿童手表，实现地理围栏的功能。
随着 4G 的发展，儿童手表能够支持更多基于互联网的用例，比如视频通话、游戏等，设备中能够提供更多的浏览内容。
总结儿童手表市场未来的发展趋势：
第一，儿童手表将成为学习平台，提供教育功能和学习资源；
第二，中国的儿童手表厂商，例如小天才和华为，正在引领着儿童手表细分市场的发展，并将在未来推动儿童手表产品在全球其他地区的发展。
特别的，当前的美国和欧洲市场对儿童手表产生了很大兴趣，小天才等中国儿童手表厂商正在不断扩展海外市场并取得成功。
第三，当前儿童手表的典型受众一般是 4 岁到 10 岁之间的儿童，未来这一品类的用户年龄层会进一步扩大，从 4~10 岁儿童扩展至 4~14/15 岁的儿童和青少年群体，与此同时，更加广泛的年龄覆盖也会推动产品用例的变化发展。
值得一提的是，初期的儿童手表完全符合了家长的购买需求，但往往会忽略掉真正的使用者，也就是儿童的需求。现在国内的厂商就在针对儿童用户的需求不断地开发新功能，不只是满足家长的通话、定位需求，同时满足儿童的学习、社交需求等。
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凭借骁龙可穿戴平台强大的处理能力和机器学习能力，儿童手表将能够支持更多的应用，包括像拍照识物、实时语音翻译等。
对竞品的评价
当前，三星、华为等设备厂商也在制造自己的手表芯片，以支持操作系统和传感器更高效的协同。与竞品相比，高通具备独有的优势，表现在以下四个方面：
1、在 SoC 的低功耗表现上，高通认为骁龙 W5+/W5 目前在市场上处于绝对领先的水平；
2、在 SoC 和协处理器的性能上，针对 CPU、GPU、摄像头、视频、Wi-Fi、蓝牙、机器学习和 GNSS 实现了大幅提升，在市场上处于领先地位；
3、基于全新的封装工艺和高集成度，高通能够显著地缩小芯片尺寸，为行业树立全新标杆；
4、高通的 4G LTE 调制解调器能在全球通用，与 100 多个全球运营商开展合作，也包括中国运营商中国电信、中国移动和中国联通。高通在 4G 连接上有着超低功耗和超高效率的优势，同样领先竞品。
总而言之，高通将进一步在功耗、性能、芯片尺寸和调制解调器等方面实现行业突破，树立全新行业标杆。
本文基于高通可穿戴设备业务媒体沟通会整理
受访人：高通技术公司产品市场高级总监、智能可穿戴设备全球负责人 Pankaj Kedia、高通技术公司资深产品经理丁勇。
主笔：周全 / 深圳湾
编辑：陈述 / 深圳湾
