MEMS(Microelectromechanical Systems)微機(jī)電系統(tǒng)，將微電子技術(shù)與機(jī)械工程融合到一起的一種工業(yè)技術(shù)，它的操作范圍在微米范圍內(nèi)，能夠把力轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。MEMS器件應(yīng)用在手機(jī)，健身手環(huán)、打印機(jī)、汽車、無人機(jī)以及VR/AR頭戴式設(shè)備等日常電子產(chǎn)品中，MEMS在我們的生產(chǎn)生活可謂無處不在。

一般MEMS的生產(chǎn)方式是在基質(zhì)上堆積物質(zhì)層，然后使用平板印刷和蝕刻的方法來讓它形成各種需要的結(jié)構(gòu)，使用的材料主要是硅，采用類似于集成電路批處理式的微制造技術(shù)。這樣制造出來的MEMS就是我們常見的剛性MEMS，一般與對(duì)應(yīng)的IC封裝在一起，但你知道什么是柔性MEMS嗎?

一、柔性MEMS誕生的目的

力的交互，和電的交互或聲的交互不一樣，它需要有一個(gè)作用表面。為了把表面的信息準(zhǔn)確地傳達(dá)到傳感器里面，傳感器本身一定要是柔性的，才能檢測(cè)用戶觸摸操作時(shí)所產(chǎn)生的微小形變。 “紐迪瑞是真正全球首家將柔性MEMS概念商業(yè)化的公司，”紐迪瑞公司創(chuàng)始人兼CEO 李灝博士介紹到，“其實(shí)我們也是做了好多年之后才發(fā)現(xiàn)，原來這就是柔性MEMS?！?/p>

人和機(jī)器進(jìn)行交流，首先機(jī)器要理解人的意愿。從按鍵到觸摸屏，是人對(duì)機(jī)器輸入更簡(jiǎn)單流暢的演進(jìn)過程，李灝認(rèn)為，這個(gè)交互過程要用傳感器真正地把人的意圖翻譯進(jìn)去，一定要用到壓力這個(gè)維度，柔性MEMS技術(shù)就是為了解決目前交互面臨的兩大問題：

傳感器必須是柔性的。雖然現(xiàn)在很多交互的作用表面已經(jīng)是柔性的，但傳感器本身為了配合任何種類的作用面，也必須讓表面是柔性的;

即貼即用?？纱┐髟O(shè)備最大的成本是組裝成本，力的交互和傳導(dǎo)與結(jié)構(gòu)強(qiáng)相關(guān)，需要把傳感器做得像創(chuàng)可貼一樣，撕掉背膠貼上就可以使用，降低組裝難度，提高良率。

二、完備了TWS耳機(jī)的交互語言

據(jù)悉，紐迪瑞的產(chǎn)品主要應(yīng)用在三大方向，分別是手機(jī)(Mobile)，可穿戴(Wearable)，以及可測(cè)量(Measurable)。

近些年來的標(biāo)志性客戶及產(chǎn)品有：2015年配合中興發(fā)布第一款3D Touch手機(jī) Axon Mini;2017年配合谷歌發(fā)布第一款Edge Sense邊緣觸控手機(jī)Pixel 2;2019年配合vivo發(fā)布第一款無按鍵手機(jī)NEX 3;2020年配合華為發(fā)布第一款國內(nèi)/安卓系統(tǒng)壓感TWS耳機(jī)FreeBuds Pro。

拿可穿戴產(chǎn)品來說，使用時(shí)都是緊貼人體的，但由于人體都是導(dǎo)電的，所以交互往往非常困難的。例如耳朵導(dǎo)電，手指也一樣導(dǎo)電，手指去觸碰TWS耳機(jī)，和耳朵接觸的信號(hào)是會(huì)互相混淆的，所以壓力是解決交互問題的關(guān)鍵。

但是此前壓力交互技術(shù)一直不理想，比如戴著TWS耳機(jī)想要調(diào)音量，就一定要把手機(jī)拿出來調(diào);交互也只有一種交互語言——敲兩下，因?yàn)榍靡幌聲?huì)很多誤觸，敲三下對(duì)于用戶的要求太高，所以只能實(shí)現(xiàn)聽歌、接電話等簡(jiǎn)單的操作。直到AirPods Pro采用壓感技術(shù)加入了捏一下、捏兩下、長捏和短捏等，才基本完備了交互語言。

華為最新的FreeBuds Pro則實(shí)現(xiàn)了在耳機(jī)上壓力加電容滑動(dòng)調(diào)節(jié)音量。“我們把這叫傳感器融合，把電容交互和壓感交互全部放到了一個(gè)非常小的傳感器里面，“李灝說到，”捏一下就可以聽歌、降噪，上下滑動(dòng)就可以調(diào)節(jié)音量，也實(shí)現(xiàn)了完備的交互語言和更好的用戶體驗(yàn)?！?/p>

三、在手機(jī)中重新崛起

紐迪瑞公司市場(chǎng)銷售副總裁任璐佳表示，柔性MEMS并不單單是一種材料，還要告訴客戶怎么做才能商業(yè)化。“從材料、算法、模組到一體化的實(shí)現(xiàn)和量產(chǎn)工具，都是紐迪瑞自己開發(fā)的。目前累積出貨量已經(jīng)超過5000萬，品牌滲透率方面11家中有9家已經(jīng)量產(chǎn)，在很多手機(jī)上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了傳感器陣列?！?/p>

2015年，蘋果iPhone 6S曾經(jīng)最早將壓力傳感3D TOUCH功能用在了手機(jī)屏幕下，但隨后幾代產(chǎn)品卻默默地取消了這一功能，李灝認(rèn)為這主要是基于向下兼容和成本的考量?，F(xiàn)在手機(jī)越來越薄、無孔化和全面屏的同時(shí)，廠商還在不斷追求游戲體驗(yàn)，但是現(xiàn)在手機(jī)既有的一些交互方式已經(jīng)不能滿足了。比如游戲按鍵，屏幕方向變化的話會(huì)誤觸，所以一些手機(jī)廠商會(huì)在屏下加壓力傳感器;5G需要更多的天線，留給實(shí)體按鍵的位置越來越少了，壓力觸控交互或許可以重新在智能手機(jī)上崛起，成為一個(gè)大家都需要的功能。

在筆記本行業(yè)中，蘋果MacBook的觸控板沒有實(shí)體按鍵，但按下去會(huì)有馬達(dá)反饋。相比蘋果筆記本的交互設(shè)計(jì)，微軟系的筆記本交互曾經(jīng)做得比較差——觸控板小，還有兩個(gè)實(shí)體按鍵。雖然沒有微軟的支持，但現(xiàn)在聯(lián)想和華為已經(jīng)開始用壓力去替代實(shí)體的左右鍵?！凹~迪瑞可以做到線性輸出、滿足多維度輸入需求(輕按、重按、短按、長按)?！叭舞醇颜f到，”現(xiàn)在windows的筆記本上出現(xiàn)的方案還不具備這些功能。“

可測(cè)量產(chǎn)品除了觸控板，還有很多應(yīng)用場(chǎng)景，比如蘋果、微軟、華為、三星等頭部企業(yè)都推出的壓力筆，在數(shù)字繪畫的應(yīng)用上需要4096、8192這樣的壓力分級(jí)，據(jù)悉紐迪瑞已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了這項(xiàng)技術(shù)的落地。

四、用標(biāo)準(zhǔn)化提升性價(jià)比，滿足不同用戶

消費(fèi)類市場(chǎng)是最有挑戰(zhàn)性的市場(chǎng)，因?yàn)楣庾龅煤貌粔?，還要讓別人用得起，不能期待蘋果用的東西別人都用得起。所以紐迪瑞這類供應(yīng)商，一定要用標(biāo)準(zhǔn)化去把模組的性價(jià)比做高，任璐佳表示，“性價(jià)比分為成本和性能，成本目前我們已經(jīng)做到了接近于實(shí)體按鍵，而性能主要看輸出和輸入。輸入方面紐迪瑞已經(jīng)實(shí)現(xiàn)壓力數(shù)據(jù)、算法實(shí)現(xiàn)和大規(guī)模量產(chǎn)的一致性。“

在TWS耳機(jī)領(lǐng)域，紐迪瑞的客戶大致分成三類：一是手機(jī)的品牌做耳機(jī)，二是傳統(tǒng)的音頻品牌，三是高仿，這些耳機(jī)有不同的價(jià)位區(qū)間。目前TWS耳機(jī)的主芯片趨勢(shì)是高度集成，任璐佳認(rèn)為壓感功能一定會(huì)在有“主動(dòng)降噪 “級(jí)別的TWS耳機(jī)中成為標(biāo)配，這類產(chǎn)品的價(jià)格基本上是399元到1299元。目前紐迪瑞有Micro LoadCell、貼合式電容+壓感、PCB Sensor+彈片三種專用于TWS交互的壓感觸控解決方案，主要就是在性價(jià)比上滿足不同用戶。

與紐迪瑞的方案不同，目前市面上有一些采用電容做壓力觸控的方案，但這類的技術(shù)有一些硬傷。電容壓力感應(yīng)的原理是基于兩層面板，上面一層面板被壓的時(shí)候產(chǎn)生形變，這時(shí)候它到底下這一層的距離就改變了，通過改變的數(shù)值可以計(jì)算出受力大小?！斑@個(gè)變量是基于底層面板不動(dòng)的假設(shè)下，但在實(shí)際應(yīng)用中，底層面板一定是會(huì)動(dòng)的?！?李灝解釋到，“曾經(jīng)一家抽油煙機(jī)廠商做了電容觸控的壓力操控板，位置在金屬面板的后面，在實(shí)驗(yàn)室里面測(cè)得很好，但貨送到用戶家用螺絲一擰，電容之間的距離就發(fā)生變化了，整個(gè)都不好用了。由此可見在要求抗跌落能力比較強(qiáng)，或者抗安裝比較強(qiáng)的，電容方案非常受限制。”

五、未來愿景

而與其他同類壓感傳感器廠商相比，紐迪瑞優(yōu)勢(shì)首先體現(xiàn)在份額上面。據(jù)李灝介紹，在除蘋果之外的方案中，紐迪瑞占所有剩余方案的98%?！斑@也是即貼即用方案經(jīng)過市場(chǎng)檢驗(yàn)之后的結(jié)果，紐迪瑞解決最大的問題就是易組裝。“

展望未來，紐迪瑞希望在現(xiàn)有產(chǎn)品方案上持續(xù)迭代升級(jí)，逐步開發(fā)新產(chǎn)品線，以不斷豐富應(yīng)用領(lǐng)域和場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)更低成本、更高性能以及功能電路的整合。

未來有望籍由消費(fèi)電子的人機(jī)交互，再把壓力交互引入到所謂物機(jī)應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)多功能復(fù)合傳感器，例如溫度、體征傳感以及在汽車和軌道上的應(yīng)用。

以后的萬物互聯(lián)不僅包括聲光電，壓力一定也是互聯(lián)的一部分。比如機(jī)器人拿東西，機(jī)器對(duì)于物體的感知是一定需要有壓力反饋的，雖然現(xiàn)在還處在非常早期，但這是未來的大趨勢(shì)。