從手機到汽車,3D Touch重返臺前

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 設備的主屏幕上通過使用不同的壓力按壓來得到不同的結果。用技術解釋，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，伴隨著技術的升級和新應用需求的興起，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，與它在應用上沒有太多剛需場景有關。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)和結構設計帶來的新挑戰(zhàn)和要求也阻礙了該技術的發(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，考慮到結構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構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。

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。關于蘋果這個設計，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致微裂縫，一致性、良率不如硅材質。

正是在上述種種因素的影響下，3D Touch 不如預期已成為意料之中。

然而，進入最近幾年，手游市場的逐漸火熱，又給了這個技術一次機會。數(shù)據(jù)分析平臺 Sensor Tower 于 1 月 11 日發(fā)布的預估數(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 重新被關照的原因。因為和普通應用不一樣，在游戲操作上，一點點操作延遲帶來的結果是完全不同，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。同樣的轉變也發(fā)生再電動自行車和摩托車行業(yè)，就給相應的參與者帶來了機會。

掃清技術障礙，

為未來做好準備

站在這個“新風口”的供應商，尤其是面向手機 3D Touch 的供應商能否取得成功，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 5 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 在技術和產(chǎn)品方面的領先地位，還為下一代人機接口解決方案帶來了新的機遇。”

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。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 1.33 x 1.43 x 0.22mm 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。據(jù)了解，他們是 3D Touch 游戲手機應用的開創(chuàng)者，而在客戶服務方面，除了硬件以外，他們還提供包括軟件、結構、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)被廣泛應用到多個品牌的智能手機上。

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，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用實現(xiàn)體驗升級。

具體到實際應用上，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，force sensor 能在適當?shù)?a href="http://srfitnesspt.com/tags/寄存器/" target="_blank">寄存器配置后，實現(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?！癋orce sensor + 電容觸控”方案則可以從根本上解決單一電容觸控技術易被干擾而導致誤觸發(fā)的問題。

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，人類與設備的交互方式在過去十幾年里發(fā)生了巨大的轉變。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。

原文標題：3D Touch 的新機遇!

文章出處：【微信公眾號：Qorvo半導體】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

審核編輯：湯梓紅