《電子技術(shù)應(yīng)用》
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3D Touch的新機遇!

2022-03-24
來源:電子創(chuàng)新網(wǎng)
關(guān)鍵詞: 3DTouch iPhone6s Sensor

  對于熟悉手機行業(yè)的讀者來說,3D Touch并不是什么新玩意。例如早在2015年,蘋果就推出了帶有3D Touch功能的iPhone 6S,給用戶帶來不同的交互體驗。

  從應(yīng)用上看, 3D Touch為用戶提供了一個額外維度的人機交互界面,人們可以在支持3D Touch設(shè)備的主屏幕上通過使用不同的壓力按壓來得到不同的結(jié)果。用技術(shù)解釋,則代表著在智能手機觸控屏上除了有x軸和y軸的移動以外,還有一個z軸選項,給消費者提供更多的選擇。

  據(jù)了解,主流的3D Touch的實現(xiàn)方式有兩種。第一種是“電容觸控+force sensor”模式,在這種模式下,電容觸控負責XY量,force負責Z量;第二種模式則全部用force sensor實現(xiàn)的“force sensor only”方案。在這種方案下,通過多顆sensor+算法實現(xiàn)XYZ量的識別。這兩種模式各有各的優(yōu)缺點,如前者用的force sensor數(shù)量少,所以成本相對便宜,但適用的場景有限;后者需要成本較高,但理論上可以適應(yīng)包括金屬,厚手套和帶水操作等多個場景,這是前者所不能做到的。

  毫無疑問,該技術(shù)能夠給消費者帶來前所有未有的新體驗。但因為這樣那樣的原因,3D Touch早些年在智能手機領(lǐng)域經(jīng)歷了從大熱到遇冷的過程。但在從業(yè)者持之以恒的潛心打磨以后,伴隨著技術(shù)的升級和新應(yīng)用需求的興起,3D Touch又迎來了一波新的機遇。

  從手機到汽車,3D Touch重返臺前

  有分析師在過去曾經(jīng)表示,3D Touch之所以并沒有一炮而紅,與它在應(yīng)用上沒有太多剛需場景有關(guān)。誠然,對于一個用戶來說,直接用力按壓app圖標執(zhí)行操作,與點擊打開app再執(zhí)行操作雖然有差距,但這些秒級的差距也沒有那么大。

  除此以外,早期3D Touch方案的硬件成本以及其給生產(chǎn)和結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來的新挑戰(zhàn)和要求也阻礙了該技術(shù)的發(fā)展。以當年首次實現(xiàn)3D touch的智能手機蘋果iPhone 6S為例。據(jù)了解,為了實現(xiàn)該方案,蘋果不得不給手機帶來一個堅實的背板來承載電容傳感陣列。同時,考慮到結(jié)構(gòu)變形可能會讓其靈敏度發(fā)生明顯變化,廠商也許就必須從結(jié)構(gòu)上做更多的投入和思考。更重要的是,3D Touch的投入會帶來更高的成本,這就讓不少廠商望而卻步。

  

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  iPhone 6S的 3D Touch 電容式觸摸傳感器

  具體到組件上,如上圖所示,iPhone 6S的方案除了擁有一個傳感器外,還需要一個額外的控制器。關(guān)于蘋果這個設(shè)計,除此以外,筆者并沒有獲取到太多的信息。但有行業(yè)人士指出,市面上有一些采用“傳感器+MCU”的設(shè)計不但需要搭配多塊的長條形的FPC模組,還要在中框開大孔,不利于散熱,其功耗和成本也高。更有甚者,相關(guān)模組是開發(fā)人員根據(jù)項目需求定制的尺寸,通用性差。而其壓感材料印刷易導(dǎo)致微裂縫,一致性、良率不如硅材質(zhì)。

  正是在上述種種因素的影響下,3D Touch不如預(yù)期已成為意料之中。

  然而,進入最近幾年,手游市場的逐漸火熱,又給了這個技術(shù)一次機會。數(shù)據(jù)分析平臺Sensor Tower于1月11日發(fā)布的預(yù)估數(shù)據(jù)顯示,2021年全球手游市場(包括App Store和Google Play雙渠道,下同)內(nèi)購收入將達896億,未來的增長速度也是喜人。因此如何抓住這個機遇,就成為了手機廠商工作的一個重點。這也是3D Touch重新被關(guān)照的原因。因為和普通應(yīng)用不一樣,在游戲操作上,一點點操作延遲帶來的結(jié)果是完全不同,而這正是3D Touch所能帶來的優(yōu)勢。

  除了手機市場以外,智能汽車的興起,也給這種技術(shù)帶來了新的機會。作為近年來的全球熱點之一,這個變革給汽車的設(shè)計帶來了翻天覆地的變化,無論是攝像頭、激光雷達,還是車聯(lián)網(wǎng)、車內(nèi)大屏,這些前所未有的變革正在給汽車使用者帶來了全新體驗。于是,和之前的智能手機一樣。我們正在從傳統(tǒng)汽車向智能汽車邁進,智能表面作為汽車智能化的產(chǎn)物之一,也引起越來越多汽車廠商的重視。

  眾所周知,在過往的汽車設(shè)計中,無論是因為安全還是保守,大多數(shù)汽車內(nèi)部的控制幾乎都是都是使用機械按鍵來控制的。但這在最近幾年新興造車勢力的倒逼下,發(fā)生了新的變化。從中控屏開始,到智能后視鏡,再到多功能方向盤以及座椅控制,汽車開始引入越來越多的智能表面產(chǎn)品,其中需要的關(guān)鍵產(chǎn)品就有force sensor,以及更多更大的顯示屏,電容觸控,振動反饋,各種新材料等等。同樣的轉(zhuǎn)變也發(fā)生再電動自行車和摩托車行業(yè),就給相應(yīng)的參與者帶來了機會。

  掃清技術(shù)障礙,為未來做好準備

  站在這個“新風口”的供應(yīng)商,尤其是面向手機3D Touch的供應(yīng)商能否取得成功,就在于他們的人機接口(HMI)傳感解決方案能否取得突破性的進展,這成為了這項技術(shù)能否回到主舞臺的原因。

  正如前文所說,之前的3D Touch方案創(chuàng)存在重重困難。而被Qorvo收購的NextInput最近表示,通過其極具競爭性的方案,能給行業(yè)帶來新助力。

  資料顯示,NextInput 成立于 2012 年,為移動應(yīng)用、真正無線立體聲 (TWS)、消費、汽車、物聯(lián)網(wǎng)、機器人、醫(yī)療和工業(yè)市場提供基于微電子機械系統(tǒng) (MEMS) 的傳感器解決方案。NextInput的 MEMS 力度傳感器和紅外 (IR) 檢測傳感器以其出色的性能取代了按鈕和電容式觸摸解決方案,打造了新的用戶接口可能性。

  2021年五月,Qorvo宣布完成對NextInput的收購。按照他們的說法,通過這個收購,Qorvo 的 MEMS 技術(shù)產(chǎn)品組合得到進一步擴充,公司也能夠利用基于 MEMS 的傳感器加快力度感測解決方案的部署。

  Qorvo移動產(chǎn)品事業(yè)部總裁 Eric Creviston 更是直言:“NextInput 團隊為Qorvo的移動產(chǎn)品業(yè)務(wù)帶來了新生力量,可為現(xiàn)有和新市場上的客戶提供基于 MEMS 傳感器的創(chuàng)新型產(chǎn)品。NextInput 不但鞏固了 Qorvo 在技術(shù)和產(chǎn)品方面的領(lǐng)先地位,還為下一代人機接口解決方案帶來了新的機遇?!?/p>

  如面向手機市場,他們就提供了擁有多方面優(yōu)勢的解決方案,主要就是依賴于其QM98000芯片。

  據(jù)介紹,這是一顆使用MEMS工藝打造的標準IC,擁有線性度,一致性和可靠性高等特點擁有自動補償校準、超低功耗以及內(nèi)置溫度傳感器和溫度補償邏輯等特性和功能;其采樣頻率也最高可到1KHz的超快響應(yīng)。值得一提的是,這顆芯片不但集成了傳感器和模擬前端,無需MCU;還擁有極其出色的靈敏度,可以只用單顆Sensor 的信號就能覆蓋半屏。再疊加1.33x1.43x0.22mm的業(yè)界最小尺寸封裝,Qorvo這顆芯片在3D Touch市場極具話題度。

  Qorvo也指出,基于這個芯片長條形模組直接替代市場上的現(xiàn)有方案。其提供的Standoff設(shè)計更是能將器件保護在中間,能夠防止極端情況下碰撞。又因為中框開孔僅露出QM98000芯片,考慮到該芯片的小尺寸,這就使得該方案擁有開孔小,利于散熱等特性。加上其信號強度支持單芯片覆蓋半屏,因此該模組距上邊框僅有15mm,符合新一代手機壓感設(shè)計要求。

  能擁有這樣優(yōu)越的產(chǎn)品表現(xiàn),這與NextInput過往的經(jīng)歷有關(guān)。據(jù)了解,他們是3D Touch游戲手機應(yīng)用的開創(chuàng)者,而在客戶服務(wù)方面,除了硬件以外,他們還提供包括軟件、結(jié)構(gòu)、算法和產(chǎn)測在內(nèi)的全方位支持。在這樣的方案加持下,Qorvo的產(chǎn)品已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到多家個品牌的智能手機上。

  

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  乘著這個氣勢,Qorvo也推出了車規(guī)級解決方案。據(jù)了解,該方案是同類產(chǎn)品中最早通過汽車行業(yè)AEC-Q100的認證以及獲得國際知名Tier 1廠商PPAP level 3的認證,除了超高的品質(zhì),性能方面在靈敏度,線性度,超低功耗,小尺寸方面都是業(yè)績最高水準。產(chǎn)品包括傳感器和模擬前端,內(nèi)部集成關(guān)鍵算法,比如基線自動補償校準、超低功耗控制以及內(nèi)置溫度傳感器和溫度補償邏輯等特性和功能,客戶無需再開發(fā)信號轉(zhuǎn)化和處理的算法,能直接獲取數(shù)字信號量。正因為擁有了設(shè)計如此簡單且成熟的解決方案,Qorvo能夠輕而易舉地幫助汽車的多個應(yīng)用實現(xiàn)體驗升級。

  具體到實際應(yīng)用上,如文章開頭如說,Qorvo給汽車帶來兩種不同的實現(xiàn)方式。據(jù)介紹,不同于傳統(tǒng)機械按鍵的開和關(guān),force sensor能在適當?shù)募拇嫫髋渲煤螅瑢崿F(xiàn)單一按鍵的多級觸發(fā)或者通過檢測力值去識別用戶意圖,真正意義上實現(xiàn)智能表面的功能,同時也可以提供整個系統(tǒng)的功能安全(ISO262622)等級,尤其是對于安全功能需求的汽車按鍵。

  Qorvo進一步指出,在汽車應(yīng)用上,”Force sensor only“同樣能支持更多樣化的表面材料(包括金屬),厚手套以及有水環(huán)境的操作。“Force sensor + 電容觸控”方案則可以從根本上解決單一電容觸控技術(shù)易被干擾而導(dǎo)致誤觸發(fā)的問題。

  

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  截至目前,Qorvo的產(chǎn)品在全球已經(jīng)獲得超過20個汽車品牌的定點,其中有10余款國內(nèi)外汽車廠商已經(jīng)在量產(chǎn),在未來幾年會有越來越多的采用Qorvo產(chǎn)品的國內(nèi)外品牌車量產(chǎn)。

  從按鍵、按鈕到傳統(tǒng)觸控屏,人類與設(shè)備的交互方式在過去十幾年里發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)變。展望未來,3D Touch必將在這個交互進化進程中扮演重要角色。而Qorvo則勢必會成為其中一個重要推動者。

  關(guān)于Qorvo

  Qorvo(納斯達克代碼:QRVO)長期堅持提供創(chuàng)新的射頻解決方案以實現(xiàn)更加美好的互聯(lián)世界。我們結(jié)合產(chǎn)品和領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢、以系統(tǒng)級專業(yè)知識和全球性的制造規(guī)模,快速解決客戶最復(fù)雜的技術(shù)難題。Qorvo服務(wù)于全球市場,包括先進的無線設(shè)備、有線和無線網(wǎng)絡(luò)和防空雷達及通信系統(tǒng)。我們在這些高速發(fā)展和增長的領(lǐng)域持續(xù)保持著領(lǐng)先優(yōu)勢。我們還利用我們獨特的競爭優(yōu)勢,以推進5 G網(wǎng)絡(luò)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)和其他新興的應(yīng)用市場以實現(xiàn)人物、地點和事物的全球互聯(lián)。





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