從手機到汽車,3D Touch重返臺前

對于熟悉手機行業的讀者來說，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。

據了解，主流的 3D Touch 的實現方式有兩種。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 實現的“force sensor only”方案。在這種方案下，通過多顆 sensor+ 算法實現 XYZ 量的識別。這兩種模式各有各的優缺點，如前者用的 force sensor 數量少，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歷了從大熱到遇冷的過程。但在從業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 圖標執行操作，與點擊打開 app 再執行操作雖然有差距，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和結構設計帶來的新挑戰和要求也阻礙了該技術的發展。以當年首次實現 3D touch 的智能手機蘋果 iPhone 6S 為例。據了解，為了實現該方案，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，相關模組是開發人員根據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。數據分析平臺 Sensor Tower 于 1 月 11 日發布的預估數據顯示，2021 年全球手游市場(包括 App Store 和 Google Play 雙渠道，下同)內購收入將達 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，還是車聯網、車內大屏，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。我們正在從傳統汽車向智能汽車邁進，智能表面作為汽車智能化的產物之一，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，大多數汽車內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品，其中需要的關鍵產品就有 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。同樣的轉變也發生再電動自行車和摩托車行業，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、物聯網、機器人、醫療和工業市場提供基于微電子機械系統 (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移動產品事業部總裁 Eric Creviston 更是直言：“NextInput 團隊為 Qorvo 的移動產品業務帶來了新生力量，可為現有和新市場上的客戶提供基于 MEMS 傳感器的創新型產品。NextInput 不但鞏固了 Qorvo 在技術和產品方面的領先地位，還為下一代人機接口解決方案帶來了新的機遇?！?/p>

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

據介紹，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。

能擁有這樣優越的產品表現，這與 NextInput 過往的經歷有關。據了解，他們是 3D Touch 游戲手機應用的開創者，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、算法和產測在內的全方位支持。在這樣的方案加持下，Qorvo 的產品已經被廣泛應用到多個品牌的智能手機上。

乘著這個氣勢，Qorvo 也推出了車規級解決方案。據了解，該方案是同類產品中最早通過汽車行業 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，小尺寸方面都是業績最高水準。產品包括傳感器和模擬前端，內部集成關鍵算法，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，客戶無需再開發信號轉化和處理的算法，能直接獲取數字信號量。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方式。據介紹，不同于傳統機械按鍵的開和關，force sensor 能在適當的寄存器配置后，實現單一按鍵的多級觸發或者通過檢測力值去識別用戶意圖，真正意義上實現智能表面的功能，同時也可以提供整個系統的功能安全(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的問題。

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

從按鍵、按鈕到傳統觸控屏，人類與設備的交互方式在過去十幾年里發生了巨大的轉變。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