通過(guò)類(lèi)似于3D Touch這樣的壓力觸控/觸覺(jué)反饋技術(shù)消除物理按鍵，為用戶(hù)提供一個(gè)額外維度的人機(jī)交互界面，正成為現(xiàn)在消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品新的、重要的設(shè)計(jì)趨勢(shì)。Qorvo MEMS解決方案事業(yè)部總監(jiān)Julius Tsai日前在接受《國(guó)際電子商情》獨(dú)家專(zhuān)訪時(shí)指出，推動(dòng)這一趨勢(shì)的主要因素是對(duì)未來(lái)工業(yè)設(shè)計(jì)的需求，以及此設(shè)計(jì)可提供的組合優(yōu)勢(shì)，例如防水/防塵、意圖檢測(cè)和新的用戶(hù)體驗(yàn)。

　　“我們估計(jì)這個(gè)市場(chǎng)的總規(guī)模可以輕松達(dá)到數(shù)十億美元?！彼f(shuō)。

　　3D Touch為何沒(méi)能一炮而紅

　　但讓人們感到好奇的是，3D Touch技術(shù)被用于智能手機(jī)、智能手表和電子設(shè)備中的時(shí)間其實(shí)并不短，不過(guò)似乎沒(méi)有掀起多大的波瀾。沒(méi)有一炮而紅的原因，有行業(yè)分析人士認(rèn)為一是與它在應(yīng)用上沒(méi)有太多剛需場(chǎng)景有關(guān)。比如，對(duì)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，直接用力按壓app圖標(biāo)執(zhí)行操作，與點(diǎn)擊打開(kāi)app再執(zhí)行操作，兩者之間其實(shí)并沒(méi)有特別大的差別；另外一個(gè)原因，則是現(xiàn)有方案的一些限制，阻礙了它們的進(jìn)一步普及。

　　追溯到2015年蘋(píng)果在iPhone 6S上推出的3D Touch功能就能發(fā)現(xiàn)，為了實(shí)現(xiàn)該方案，蘋(píng)果不得不給手機(jī)帶來(lái)一個(gè)堅(jiān)實(shí)的背板來(lái)承載電容傳感陣列。同時(shí)，考慮到結(jié)構(gòu)變形可能會(huì)讓其靈敏度發(fā)生明顯變化，廠商就必須從結(jié)構(gòu)上做更多的投入和思考。更重要的是，3D Touch的投入會(huì)帶來(lái)更高的成本，這就讓不少?gòu)S商望而卻步。

　　iPhone 6S的方案除了擁有一個(gè)傳感器外，還需要一個(gè)額外的控制器。有行業(yè)人士指出，市場(chǎng)上一些采用“傳感器+MCU”的設(shè)計(jì)不但需要搭配多塊的長(zhǎng)條形FPC模組，還要在在單個(gè)模組中擺放2顆壓感sensor，造成中框開(kāi)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(kāi)發(fā)人員根據(jù)項(xiàng)目需求定制的尺寸，通用性差。此外，壓感材料印刷還易導(dǎo)致微裂縫，一致性、良率不如硅材質(zhì)。

　　Julius Tsai對(duì)此的看法是，3D Touch是一項(xiàng)新型傳感技術(shù)，涉及到機(jī)械、工業(yè)、用戶(hù)體驗(yàn)和軟件等多個(gè)學(xué)科的融合，需要在方案設(shè)計(jì)的早期階段便參與其中。由于這項(xiàng)技術(shù)較為復(fù)雜，需要很長(zhǎng)的設(shè)計(jì)周期才能推向市場(chǎng)，而擴(kuò)大適用范圍的關(guān)鍵，就在于確定正確的殺手級(jí)應(yīng)用以及適當(dāng)?shù)目蛻?hù)群。

　　于是，他將票投給了手游和汽車(chē)兩大市場(chǎng)。

　　IDTtechEx的數(shù)據(jù)表明，在過(guò)去的十年中，每個(gè)設(shè)備的“觸覺(jué)花費(fèi)”和帶有觸覺(jué)功能的設(shè)備的百分比都得到顯著增長(zhǎng)。而Markets and Markets的預(yù)測(cè)則指出，展望未來(lái)，觸覺(jué)技術(shù)市場(chǎng)到2022年將達(dá)到195.5億美元，2016年至2022年之間的復(fù)合年增長(zhǎng)率為16.2%；Market Research Future等其他機(jī)構(gòu)也發(fā)布了相似的數(shù)據(jù)。智能手機(jī)、PC觸控板、可穿戴設(shè)備和VR/AR系統(tǒng)等消費(fèi)電子設(shè)備中對(duì)觸覺(jué)越來(lái)越多的需求，成為推動(dòng)市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力。

圖片來(lái)源：IDTtechEx

　　如果繼續(xù)加以細(xì)分，以手游市場(chǎng)為例，數(shù)據(jù)分析平臺(tái)Sensor Tower最新公布的數(shù)據(jù)顯示，2021年全球手游市場(chǎng)（包括App Store和Google Play雙渠道）內(nèi)購(gòu)收入就達(dá)到了896億元，超過(guò)70%的手機(jī)線上交易是在游戲中完成的。手機(jī)制造商肯定無(wú)法忽視線上交易的趨勢(shì)，因此，如何向玩家提供極致的操控體驗(yàn)，自然成為手機(jī)廠商和芯片廠商關(guān)注的重點(diǎn)。

　　當(dāng)前，手機(jī)越來(lái)越大、越來(lái)越薄，傳統(tǒng)操控方式特別是用單手操控很難，需要找到替代方案。同時(shí)，手機(jī)游戲越來(lái)越多，玩家在屏幕上過(guò)多的操作以及由此帶來(lái)的操作延遲，會(huì)嚴(yán)重影響游戲體驗(yàn)，需要更專(zhuān)業(yè)、體驗(yàn)更好的操控方式。

　　以第一人稱(chēng)射擊游戲?yàn)槔?，在諸如瞄準(zhǔn)和射擊這樣的生死關(guān)頭，瞄準(zhǔn)和射擊之間的反應(yīng)時(shí)間就是決定成敗的關(guān)鍵?！芭c其說(shuō)我們應(yīng)該制作一款游戲?qū)Ｓ檬謾C(jī)，不如說(shuō)我們應(yīng)該制作一款能夠滿(mǎn)足游戲需求的手機(jī)?！盝ulius Tsai認(rèn)為，3D Touch技術(shù)就可以提供非常直觀且快速的響應(yīng)，同時(shí)使用起來(lái)十分自然，極具前景。

　　目前，Qorvo產(chǎn)品已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到Google-Fitbit、Philips、黑鯊和魅族等移動(dòng)設(shè)備中，并在特斯拉、奇瑞、吉利和高合等車(chē)型上實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

　　3D Touch的新玩家

　　面對(duì)這樣的“新風(fēng)口”，Qorvo在2021年5月完成了對(duì)NextInput公司的收購(gòu)。成立于2012年NextInput是一家為移動(dòng)應(yīng)用、真正無(wú)線立體聲（TWS）、消費(fèi)、汽車(chē)、物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器人、醫(yī)療和工業(yè)市場(chǎng)提供基于MEMS傳感器解決方案的廠商，其MEMS力度傳感器和紅外（IR）檢測(cè)傳感器能夠以出色的性能取代按鈕和電容式觸摸解決方案，打造了新的用戶(hù)接口可能性。

　　按照Qorvo方面的說(shuō)法，通過(guò)該收購(gòu)，Qorvo MEMS技術(shù)產(chǎn)品組合得到了進(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(cè)解決方案的部署。

　　QM98000是一顆在3D Touch市場(chǎng)極具話題度的芯片。作為一顆使用MEMS工藝打造的標(biāo)準(zhǔn)IC，QM98000采用1.33x1.43x0.22mm的封裝尺寸，不但集成了傳感器和模擬前端，無(wú)需MCU，還擁有極其出色的靈敏度，可以只用單顆Sensor的信號(hào)就能覆蓋半屏。其采樣頻率最高可達(dá)1KHz，擁有自動(dòng)補(bǔ)償校準(zhǔn)、超低功耗、內(nèi)置溫度傳感器和溫度補(bǔ)償邏輯等功能，在線性度、一致性和可靠性方面性能出色。

　　Qorvo方面指出，基于QM98000芯片的長(zhǎng)條形模組可以直接替代市場(chǎng)上的現(xiàn)有方案。其提供的Standoff設(shè)計(jì)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?yàn)橹锌蜷_(kāi)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(kāi)孔小，利于散熱等特性。加上其信號(hào)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(jì)要求。

　　“無(wú)論任何設(shè)計(jì)，要做到尺寸、功耗和性能（力度傳感器的靈敏度）的平衡都非常困難。而且，客戶(hù)的關(guān)注點(diǎn)也各不相同，有的關(guān)注靈敏度，有的關(guān)注功耗?！盝ulius Tsai說(shuō)這給他們的設(shè)計(jì)工作帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)——既要實(shí)現(xiàn)不同要素間的平衡，更要努力提供最小型、最低功耗和最高靈敏度的高品質(zhì)力度傳感器。當(dāng)然，價(jià)格因素也不能忽略，要確保所有產(chǎn)品均在可承受的價(jià)格范圍內(nèi)。

　　“很幸運(yùn)，我們做到了，我們可以提供獨(dú)特的功能組合，使傳感器能夠以不同的尺寸、功耗、形狀和ASP實(shí)施。并且，Qorvo傳感器是唯一能夠在從30美元的耳塞式耳機(jī)到超過(guò)10萬(wàn)美元的電動(dòng)汽車(chē)中均有所應(yīng)用的產(chǎn)品。”他說(shuō)。

　　汽車(chē)，觸覺(jué)應(yīng)用新熱點(diǎn)

　　在汽車(chē)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電動(dòng)汽車(chē)設(shè)計(jì)猶如一張白紙。新的市場(chǎng)參與者可以自由地重新設(shè)計(jì)人們?nèi)绾问褂闷?chē)以及如何與汽車(chē)互動(dòng)。自動(dòng)駕駛可為駕駛員或乘客提供更多的空閑時(shí)間來(lái)處理工作或娛樂(lè)。人們會(huì)更加注重舒適性、內(nèi)部設(shè)計(jì)和使用體驗(yàn)。所有這些需求都將成為未來(lái)工業(yè)設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)力，而力度感測(cè)則是一個(gè)關(guān)鍵的促成因素。

　　在過(guò)往的汽車(chē)設(shè)計(jì)中，無(wú)論是出于安全還是保守的緣故，大多數(shù)汽車(chē)內(nèi)部的控制功能幾乎都由機(jī)械按鍵加以完成。但隨著智能汽車(chē)的興起，中控屏、智能后視鏡、多功能方向盤(pán)、座椅控制，包括壓力傳感器（force sensor）、電容觸控、振動(dòng)反饋、更大的顯示屏、各種新材料在內(nèi)的智能表面產(chǎn)品，被越來(lái)越多的引入汽車(chē)內(nèi)部。

　　例如方向盤(pán)的按鍵就可以從“物理”按鍵變成“虛擬”按鍵；同時(shí)，許多研究表明，有了觸覺(jué)反饋，可以減少駕駛員眼睛在觸摸屏上的停留時(shí)間，減少事故發(fā)生的次數(shù)，極大提升駕駛的安全性。

　　為此，Qorvo也推出了兩款包括傳感器和模擬前端的車(chē)規(guī)級(jí)解決方案：“Force sensor only”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(wèn)題。

圖源：Qorvo

　　如今，這兩種實(shí)現(xiàn)方式在方向盤(pán)、門(mén)開(kāi)關(guān)和中央控制臺(tái)中均有所運(yùn)用，但不會(huì)針對(duì)應(yīng)用本身設(shè)定特定的實(shí)現(xiàn)方式，更多的是要考慮價(jià)格范圍、機(jī)械結(jié)構(gòu)、以及如何用最簡(jiǎn)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的體驗(yàn)等。

　　但，“寶馬和梅賽德斯奔馳的觸覺(jué)體驗(yàn)是有所不同的”，如何提供那種流淌在指尖的精準(zhǔn)觸感和差異化方案，是Julius Tsai及其團(tuán)隊(duì)需要面對(duì)的挑戰(zhàn)。他解釋說(shuō)，Qorvo的做法是與OEM和一級(jí)供應(yīng)商合作，以確保功能的出色整合。其中，面向不同目標(biāo)用戶(hù)群設(shè)置的觸摸體驗(yàn)由OEM 和一級(jí)供應(yīng)商定義，Qorvo傳感器負(fù)責(zé)通過(guò)數(shù)字編程特性來(lái)實(shí)現(xiàn)差異化體驗(yàn)。

　　結(jié)語(yǔ)

　　從按鍵、按鈕到傳統(tǒng)觸控屏，人類(lèi)與設(shè)備的交互方式在過(guò)去十幾年里發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)變。但其實(shí)，總體來(lái)看，技術(shù)的進(jìn)化很像人類(lèi)的生物進(jìn)化，不可能是單一性質(zhì)，非此即彼，更多的時(shí)候是協(xié)同發(fā)展，未來(lái)的人機(jī)交互技術(shù)一定會(huì)呈現(xiàn)百家爭(zhēng)鳴的良性競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)。