智能手機(jī)下一波趨勢(shì)將帶火哪些傳感器？

智能手機(jī)上那些我們習(xí)以為常的功能，背后都離不開(kāi)傳感器的默默支持，不論是指紋識(shí)別、運(yùn)動(dòng)計(jì)步還是GPS導(dǎo)航等等……那么，智能手機(jī)的最新趨勢(shì)有哪些？又有可能帶火哪些傳感器？

ams執(zhí)行副總裁兼總經(jīng)理、全球先進(jìn)光學(xué)傳感器事業(yè)部Jennifer Zhao認(rèn)為，智能手機(jī)最新三大趨勢(shì)是：配備真無(wú)線立體聲耳機(jī)、具備攝影增強(qiáng)功能、向全面屏發(fā)展。

趨勢(shì)一：智能手機(jī)周邊這兩年最顯著的趨勢(shì)莫過(guò)于真無(wú)線耳機(jī)（True Wireless Stereo，TWS）的爆發(fā)，根據(jù)SAR Insight & Consulting、SensiAnReseayrch Limited 2018年第4季度發(fā)布的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)耳機(jī)市場(chǎng)到2023年將保持27%的年復(fù)合增長(zhǎng)率，屆時(shí)無(wú)線耳機(jī)會(huì)超過(guò)所有其他無(wú)線和有線產(chǎn)品類別，成為全球最受歡迎的耳機(jī)類型。隨著耳機(jī)行業(yè)向真無(wú)線方向的變革，要求傳感器提供入耳檢測(cè)、光學(xué)滑塊音量調(diào)整等功能。

趨勢(shì)二：攝影效果成為當(dāng)今所有手機(jī)廠商都注重的功能體驗(yàn)，需要通過(guò)傳感器來(lái)提升攝影效果。例如在強(qiáng)光或昏暗環(huán)境下幫助攝像頭更好地對(duì)焦、實(shí)現(xiàn)AR/VR、自動(dòng)白平衡、光源閃變檢測(cè)等等。

趨勢(shì)三：主流手機(jī)廠商都開(kāi)始走全面屏路線，去年屏占比從60%、70%，發(fā)展到80%，今年很多新的智能手機(jī)屏占比甚至達(dá)到90%、95%。因?yàn)槿嫫恋耐七M(jìn)，很多傳感器類似ALS和接近傳感器等都開(kāi)始放到屏下。

大顯身手的光學(xué)傳感器

ams主要聚焦于三大類別傳感器：光學(xué)傳感器、音頻傳感器和圖像傳感器，致力于引領(lǐng)傳感器市場(chǎng)的創(chuàng)新，特別是在光學(xué)傳感器領(lǐng)域，全球排名第一。面向?qū)鞲衅餍枨笸⒌募?xì)分市場(chǎng)，ams主要聚焦于通信、消費(fèi)電子與計(jì)算市場(chǎng)、汽車、工業(yè)與醫(yī)療市場(chǎng)，提供傳感器解決方案、傳感器IC/傳感器接口、相關(guān)算法和應(yīng)用軟件。針對(duì)智能手機(jī)最新的三大趨勢(shì)，ams可提供如下支持：

數(shù)字紅外接近傳感器應(yīng)對(duì)TWS耳機(jī)需求

Jennifer Zhao表示，TWS耳機(jī)對(duì)傳感器的主要訴求有二：一是體積要小，二是需要近距離優(yōu)化，測(cè)試耳機(jī)的佩戴位置是否正確。

ams最新推出的數(shù)字接近傳感器模塊TMD2635，號(hào)稱全球體積最小，封裝體積僅為1mm³，便于TWS音頻制造商開(kāi)發(fā)更小、更輕的工業(yè)設(shè)計(jì)耳機(jī)。在工作模式下，TMD2635的平均功耗為70μA，在睡眠模式下則為0.7μA。

它是一個(gè)完整的光-數(shù)字傳感器模塊，集成了低功率紅外VCSEL（垂直腔面發(fā)射激光器）發(fā)射器、兩個(gè)用于近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)傳感的傳感器像素，以及數(shù)字快速模式I²C接口。其中，紅外接近傳感器可以實(shí)現(xiàn)可靠無(wú)線耳機(jī)入耳/出耳檢測(cè)，一旦檢測(cè)到用戶沒(méi)有正常佩戴，就會(huì)關(guān)掉系統(tǒng)耗電部分，可以極大提高TWS耳機(jī)的使用時(shí)間。

相比之前的2合1紅外接近傳感器模塊，TMD2635的體積縮小6倍。因?yàn)榉蛛x近/遠(yuǎn)光電二極管失調(diào)發(fā)射器和檢測(cè)器的放置位置，無(wú)線耳機(jī)和其他可穿戴、便攜設(shè)備的設(shè)計(jì)人員可以更靈活地優(yōu)化工業(yè)設(shè)計(jì)所需傳感器孔徑的大小和形狀，以及優(yōu)化產(chǎn)品的舒適性和性能——采用1.5mm直徑圓孔或1mmx2mm橢圓孔。

據(jù)了解，TMD2635在如此小的體積中達(dá)到這樣的性能，主要得益于ams先進(jìn)的光學(xué)設(shè)計(jì)和高性能激光發(fā)射器的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力。優(yōu)化的串音抑制性能和高環(huán)境光干擾抗性，通過(guò)高效的算法，可以將紅外光測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為準(zhǔn)確的接近檢測(cè)結(jié)果，其接近監(jiān)測(cè)性能甚至可與智能手機(jī)制造商早先使用的大型模塊媲美，而體積遠(yuǎn)小于這些模塊，非常適合空間很小的可穿戴設(shè)備。

高靈敏度顏色傳感器消除手機(jī)攝影光源閃爍困擾

雖然高分辨率智能手機(jī)相機(jī)的像素?cái)?shù)量不斷增加，能夠以非凡的細(xì)節(jié)和清晰度捕獲圖像，但是，光源閃變的困擾也普遍存在，使得圖片或視頻效果大打折扣，出現(xiàn)閃爍條紋等問(wèn)題。

據(jù)Jennifer Zhao介紹，現(xiàn)今的手機(jī)攝像頭一般使用基本的三通道紅/綠/藍(lán)(RGB)傳感器來(lái)估算圖像增強(qiáng)系統(tǒng)中的顏色均衡，并沒(méi)有進(jìn)行Flicker檢測(cè)。在相機(jī)的滾動(dòng)快門工作期間，如果捕捉到閃變光源導(dǎo)致的可見(jiàn)光調(diào)制，那么拍攝的圖像或視頻就會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)致失真的條帶偽影。

ams新推出的TCS3408顏色傳感器，可提供比上一代TCS3707高出三倍的片上光源閃爍檢測(cè)靈敏度，與競(jìng)品相比，具備10倍ALS靈敏度和僅為一半的功耗。它包含一個(gè)Flicker檢測(cè)引擎，用于檢測(cè)通常由白熾燈或熒光燈產(chǎn)生的50Hz或60Hz光源閃變。檢測(cè)到光源閃變時(shí)，由器件的內(nèi)部狀態(tài)寄存器捕捉和報(bào)告，數(shù)字I²C接口則通過(guò)外部處理快速報(bào)告輸出信息。既知存在光源閃變，攝像頭的視頻處理器將快門與場(chǎng)景中相對(duì)環(huán)境光輸出的“開(kāi)啟”部分同步。利用TCS3408提供的額外信息，視頻處理器可以消除失真的條帶偽影，真實(shí)還原出用戶眼中看到的圖像。

此外，在可見(jiàn)的未來(lái)LED光源會(huì)越來(lái)越普及，而閃變頻率在以脈寬調(diào)制(PWM) 為基礎(chǔ)的LED光源無(wú)處不在。因此，TCS3408還提供將一系列閃變測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器的選項(xiàng)，使智能手機(jī)攝像頭的視頻處理器可以檢測(cè)高階閃變頻率（最高2kHz）。

在消除光源閃爍時(shí)，有些通過(guò)軟件或AI算法也可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，那么TCS3408的優(yōu)勢(shì)是什么？ams大中華區(qū)市場(chǎng)應(yīng)用工程總監(jiān)Spencer Bai表示，采用芯片對(duì)于光源閃變是進(jìn)行硬件處理，好處是功耗低，可以及時(shí)響應(yīng)。雖然軟件處理也可以實(shí)現(xiàn)，這樣看起來(lái)還節(jié)省了硬件成本，但是它需要主處理器參與，軟件成本非常大，而且響應(yīng)時(shí)間不見(jiàn)得能夠滿足應(yīng)用要求。

全面屏帶來(lái)的屏下傳感器趨勢(shì)

對(duì)于智能手機(jī)來(lái)說(shuō)，將傳感器放置在OLED屏下，可以確保最大屏占比。但是，技術(shù)上的挑戰(zhàn)主要包括：如何在屏下獲得更好的ALS的性能、出色的紅外(IR)抑制，如何避免對(duì)屏下射光的影響，如何得到非失真的真實(shí)傳感等等。

ams可提供環(huán)境光傳感器/接近光傳感器等，有二合一、三合一等類型。今年年初，ams就發(fā)布了一款RGB 光傳感器和紅外接近傳感器TCS3701，可以精確測(cè)量 OLED 屏后環(huán)境光強(qiáng)度。由于前置邊框通常是環(huán)境光/接近傳感器所在的位置，使用這款傳感器可以消除前置邊框，因此能夠最大化智能手機(jī)的顯示區(qū)域。

據(jù)了解，雖然傳感器在發(fā)光 OLED 顯示屏后的運(yùn)行受到限制，但它仍能感應(yīng)到穿過(guò)顯示屏、疊加到傳感器正上方的顯示屏像素發(fā)出的光線中的環(huán)境光。通過(guò)獨(dú)特的算法，能夠在不需要知道傳感器上方顯示屏像素亮度的情況下精確檢測(cè)環(huán)境光水平。

將傳感器放置在屏幕下方，一個(gè)必然的路徑就是和屏廠更加緊密的合作。據(jù)了解，ams已經(jīng)開(kāi)始在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)努力拓展與屏廠的合作，目前已經(jīng)與一兩家主流的OLED屏廠展開(kāi)了合作，例如改進(jìn)OLED下面的分層，便于更好地放置傳感器。從市場(chǎng)需求來(lái)看，目前OLED全面屏的應(yīng)用主要在智能手機(jī)，以及一些較為高端的大屏電子設(shè)備，未來(lái)有望拓寬至其他應(yīng)用領(lǐng)域。