[EDITION ABONNES] Le marché des dispositifs électroniques portés sur soi (les fameux « wearables » en novlangue branchée) a de quoi exciter les appétits des fabricants de semi-conducteurs les plus féroces. Le CES 2016 qui s'est tenu début janvier n'a fait que confirmer un peu plus les ambitions de certaines sociétés, grands groupes ou start-up. ...

 

Selon une étude IDTechEx de 2015, le marché des wearables, estimé déjà à 20 milliards de dollars en 2015, va plus que tripler dans les dix ans qui viennent pour approcher les 70 milliards de dollars en 2025. Sachant que la santé (médical, sport, bien-être…) attirera la plus grande partie des ventes sur la période considérée. Si les annonces de microcontrôleurs, de microprocesseurs, de circuits intégrés de type SoC et de plates-formes de référence pour dispositifs électroniques portés sur soi se succèdent à intervalles réguliers depuis de nombreux mois (lire nos articles ici, ici, ici ou ici), le salon CES qui s’est tenu début janvier à Las Vegas n’a fait que confirmer cette fébrilité.

Une plate-forme pour wearables signée Atmel

Ainsi la société Atmel, dont le rachat par Microchip est en cours de finalisation, a dévoilé lors de la manifestation une offre qui, selon ses dires, répond aux besoins des fabricants de wearables en quête de solutions à faible consommation, d’implémentation aisée et dotées de fonctionnalités de base comme une interface utilisateur simple, des capacités de calcul pour la récupération des données et la présence de capteurs pour le suivi de l’environnement et de l’activité. Dans la pratique, la plate-forme d’Atmel s’articule autour de deux composants électroniques clés : le microcontrôleur à cœur ARM Cortex-M0+ Smart SAM L21 et le circuit Bluetooth Smart BTLC1000. Le premier est le plus éco-efficace de sa catégorie avec un record de 185 au banc d’essai ULPBench et le second est présenté comme le plus sobre et le plus compact des SoC Bluetooth Smart.

Aux dimensions de 30 x 40 mm, la plate-forme propose également une interface de détection tactile capacitive, un circuit de cryptographie, un OS temps réel et des piles logicielles ainsi qu’un capteur de mouvements six axes BHI160 et un capteur environnemental BME280, tous deux d’origine Bosch Sensortec. Compatible avec l’environnement de développement Studio 7 de la société, le tout peut être alimenté par une simple pile bouton, précise Atmel.

Toshiba s'accroche

De son côté, Toshiba a continué d’étoffer son portefeuille de processeurs d’application ApP Lite TZ1000 pour objets connectés et dispositifs électroniques portés sur soi. Le fabricant nippon va lancer dans le courant de l’été 2016 la production en volume d’un circuit intégré (TZ1201XBG) à cœur ARM Cortex-M4F cadencé jusqu’à 120 MHz, caractérisé par la présence à bord de 2,2 Mo de SRam et d’interfaces eMMC/SDIO pour la connexion de mémoires externes variées (NOR SPI, Nand SPI, eMMC). Côté expérience utilisateur, le microcontrôleur dispose d’interfaces audio, d’un accélérateur graphique 2D et d’un pilote d’écran compatible Mipi. Il peut par ailleurs collecter, traiter, voire stocker, des données issues de divers capteurs de mouvement ou environnementaux reliés au circuit via les interfaces intégrées USB, I2C, UART et SPI (et un moteur de compression/décompression embarqué). En outre, la présence d’un CAN sigma delta 24 bits à frontal analogique contribue à réduire l'encombrement et les coûts système, assure Toshiba. Côté consommation, le cœur ARM Cortex-M4F du TZ1201XBG affiche 78 µA/MHz en mode actif.

Un SoC dédié, conçu par la start-up Ineda

Sur le CES, la jeune société indo-américaine Ineda Systems, licenciée de l’architecture Mips d’Imagination Technologies, a annoncé pour sa part la disponibilité en production de volume de son SoC WPU (Wearable Processing Unit) Séries I3, connu auparavant sous le nom de Dhanush-Micro (lire Les dispositifs portés sur soi ont besoin de circuits intégrés SoC qui leur sont dédiés !). Affichant une consommation de seulement 29 µA/MHz en mode normal et de moins de 30 µA en sommeil avec fonctions de détection toujours actives, ce circuit s’articule autour de deux cœurs Mips microAptiv, l’un cadencé à 240 MHz, l’autre à 80 MHz, développant une puissance de 500 DMips. On y trouve aussi 1,1 Mo de mémoire SRam, des accélérateurs cryptographiques (AES, DES, 3DES, RC4 et SHA) et tout un jeu de périphériques : contrôleur d’écran LCD TDT, décodeur MP3, interfaces mémoire (flash Nand, flash SPI, SD/eMMC) et interfaces USB OTG, SDIO, I2S, conversion A/N, etc. Avec son architecture de traitement hiérarchique, le SoC WPU Séries I3, proposé avec une pile logicielle complète (dont l’OS temps réel Nucleus), garantirait une autonomie de plus de 30 jours avec une batterie de 300 mAh. Marchés visés : les bracelets de fitness, les capteurs « intelligents », les thermostats et les applications médicales portées sur soi.

Samsung lance un premier "bioprocesseur" 

Le marché en pleine croissance de l’automesure de paramètres physiologiques – ce que l’on nomme en anglais le quantified self ou la quantified health – intéresse aussi Samsung. Pour bien marquer ses intentions, le fabricant coréen a développé un circuit intégré tout-en-un aujourd’hui en production de volume qui cible les dispositifs électroniques portés sur soi et adaptés aux besoins des utilisateurs qui souhaitent surveiller quotidiennement leur état de santé et de forme, et pas seulement leur fréquence cardiaque.

De fait, le "bioprocesseur" de Samsung, architecturé autour d’un cœur de microcontrôleur, d’un DSP, d’une unité de gestion de l’alimentation et d’une mémoire flash, embarque aussi cinq frontaux analogiques (AFE) aptes à mesurer les signaux biométriques sans composants de traitement externes. A ce titre, il intègre un impédancemètre bioélectrique (BIA), un photopléthysmographe (PPG), un électrocardiographe (ECG), un capteur de température cutanée et un capteur de conductance cutanée (GSR) mesurant la masse graisseuse et musculaire, la fréquence et le rythme cardiaque, la température de la peau et le niveau de stress. Des données de forme physique qui peuvent en outre couvrir d’autres cas d’usage une fois combinées. Selon Samsung, l’intégration de toutes ces fonctions sur une seule puce permet de réduire de 75% l’encombrement sur le circuit imprimé par rapport à des solutions concurrentes bâties sur des composants distincts. Le bioprocesseur, qui pourrait faire son apparition dans des dispositifs de santé et de bien-être dès le premier semestre 2016, est également proposé sur des plates-formes de référence (bracelet, patch, carte, etc.).

Enfin, on notera que la firme asiatique MediaTek, déjà positionnée sur les produits Android Wear, a dévoilé sous la référence MT2523 un boîtier SiP (System-in-Package) pour montres connectées, une offre présentée comme la première de sa catégorie à embarquer à la fois un microcontrôleur à cœur Cortex-M4, une unité de gestion de l’alimentation (PMIC), la géolocalisation GPS, la connectivité Bluetooth Low Energy bimode et une interface pour écran haute résolution compatible Mipi-DSI. Selon MediaTek, l’ensemble de ces fonctions occupent sur le circuit imprimé une surface 41% inférieure à celle des solutions concurrentes. La disponibilité du SiP MT2523 est prévue dans le courant du premier semestre 2016.