3D Touch的新機(jī)遇！

對于熟悉手機(jī)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(jī)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(jī)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(fèi)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(fù)責(zé)XY量，force負(fù)責(zé)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(fèi)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(jī)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(jī)遇。

從手機(jī)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(biāo)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(dāng)年首次實現(xiàn)3D touch的智能手機(jī)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(jī)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。

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(jìn)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(jī)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(dá)896億，未來的增長速度也是喜人。因此如何抓住這個機(jī)遇，就成為了手機(jī)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(jī)市場以外，智能汽車的興起，也給這種技術(shù)帶來了新的機(jī)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(dá)，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(jī)一樣。我們正在從傳統(tǒng)汽車向智能汽車邁進(jìn)，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(jī)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(jī)會。

掃清技術(shù)障礙，為未來做好準(zhǔn)備

站在這個“新風(fēng)口”的供應(yīng)商，尤其是面向手機(jī)3D Touch的供應(yīng)商能否取得成功，就在于他們的人機(jī)接口（HMI）傳感解決方案能否取得突破性的進(jìn)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(fèi)、汽車、物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器人、醫(yī)療和工業(yè)市場提供基于微電子機(jī)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(jìn)一步擴(kuò)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(tuán)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(jī)接口解決方案帶來了新的機(jī)遇?！?/p>

如面向手機(jī)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(biāo)準(zhǔn)IC，擁有線性度，一致性和可靠性高等特點擁有自動補(bǔ)償校準(zhǔn)、超低功耗以及內(nèi)置溫度傳感器和溫度補(bǔ)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(hù)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(qiáng)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(jī)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(jī)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(jī)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(rèn)證以及獲得國際知名Tier 1廠商PPAP level 3的認(rèn)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(zhǔn)。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(bǔ)償校準(zhǔn)、超低功耗控制以及內(nèi)置溫度傳感器和溫度補(bǔ)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(jī)械按鍵的開和關(guān)，force sensor能在適當(dāng)?shù)?a href="http://www.brongaenegriffin.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(jìn)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?！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(shù)易被干擾而導(dǎo)致誤觸發(fā)的問題。