对于熟悉手机行业的读者来说,3D Touch这不是什么新鲜事。例如,早在2015年,苹果就推出了3D Touch功能的iPhone 6S,给用户带来不同的互动体验。
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从应用的角度来看, 3D Touch为用户提供额外维度的人机交互界面,人们可以支持3D Touch在设备的主屏幕上使用不同的压力来获得不同的结果。技术解释意味着除了x轴和y轴的移动外,智能手机触摸屏上还有z轴选项,为消费者提供更多的选择。
据了解,主流3D Touch有两种实现方法。第一种是电容触摸 force sensor在这种模式下,电容触摸负责XY量,force负责Z量;第二种模式全部使用force sensor实现的“force sensor only”方案。在这个方案下,通过多个方案sensor 算法实现XYZ量的识别。这两种模式各有优缺点,如前者force sensor数量少,成本相对便宜,但适用场景有限;后者需要更高的成本,但理论上可以适应许多场景,包括金属、厚手套和水操作,这是前者无法做到的。
毫无疑问,该技术可以给消费者带来前所未有的新体验。但由于这样那样的原因,3D Touch早年,我在智能手机领域经历了从热到冷的过程。然而,随着技术的升级和新应用需求的兴起,3D Touch又迎来了一波新的机遇。
从手机到汽车,3D Touch重返台前
过去有分析师表示,3D Touch它之所以不是一炮而红,是因为它在应用中没有太多的刚性场景。诚然,对于用户来说,直接用力按压app图标执行操作,单击打开app虽然再执行操作有差距,但这些秒的差距并没有那么大。
此外,早期3D Touch该方案的硬件成本及其对生产和结构设计的新挑战和要求也阻碍了该技术的发展。当年第一次实现3D touch智能手机苹果iPhone 6S为例。据了解,为了实现这个计划,苹果不得不给手机带来一个坚实的背板来承载电容传感阵列。同时,考虑到结构变形可能会显著改变其灵敏度,制造商可能必须在结构上做出更多的投资和思考。更重要的是,3D Touch投资会带来更高的成本,这让很多厂商望而却步Anpec代理步。
iPhone 6S的 3D Touch 电容式触摸传感器
具体到组件,如上图所示,iPhone 6S除了传感器,还需要额外的控制器。除此之外,作者还没有得到太多关于苹果息。然而,一些业内人士指出,市场上使用了传感器 MCU设计不仅需要搭配多条长条FPC模块,还要在中框开大孔,不利于散热,其功耗和成本也很高。更有甚者,相关模块是开发人员根据项目需要定制的尺寸,通用性差。压感材料印刷容易导致微裂纹,一致性和良率不如硅材料。
在上述因素的影响下,3D Touch出乎意料的是,不如预期。
然而,近年来,手机游戏市场逐渐火爆,给了这项技术一个机会。数据分析平台Sensor Tower根据1月11日发布的预测数据,2021年全球手机游戏市场(包括App Store和Google Play双渠道,下同)内购收入将达到896亿,未来增长速度也是喜人。因此,如何抓住这个机会,成为手机厂商工作的重点。这也是3D Touch重新照顾的原因。与普通应用程序不同,在游戏操作中,一点操作延迟的结果是完全不同的,这是3D Touch优势。
除了手机市场,智能汽车的兴起也给这项技术带来了新的机遇。作为近年来的全球热点之一,这一变化给汽车设计带来了翻天覆地的变化,无论是摄像头、激光雷达、车联网、车内大屏幕,都给汽车用户带来了新的体验。所以,和以前的智能手机一样。我们正从传统汽车向智能汽车迈进。智能表面作为智能汽车的产物之一,也引起了越来越多汽车制造商的关注。
众所周知,在过去的汽车设计中,大多数汽车内部控制几乎都是由机械按钮控制的,无论是安全还是保守。但在近年来新兴造车势力的推动下,发生了新的变化。从中央控制屏幕到智能后视镜,再到多功能方向盘和座椅控制,汽车开始引入越来越多的智能表面产品,包括关键产品force sensor,以及越来越大的显示屏、电容触摸、振动反馈、各种新材料等。电动自行车和摩托车行业也发生了同样的变化,给相应的参与者带来了机会。
清除技术障碍,为未来做好准备
站在这个新风口的供应商,尤其是手机3D Touch供应商能否成功取决于他们的人机接口(HMI)传感解决方案能否取得突破,成为该技术能否回归主舞台的原因。
正如前面所说,前面的3D Touch创建方案有很多困难。Qorvo收购的NextInput最近表示,通过其极具竞争力的方案,可以给行业带来新的帮助。
资料显示,NextInput 成立于 2012 年,移动应用,真正的无线立体声 (TWS)、基于微电子机械系统的消费、汽车、物联网、机器人、医疗和工业市场 (MEMS) 传感器解决方案。NextInput的 MEMS 强度传感器和红外 (IR) 检测传感器取代了按钮和电容式触摸解决方案,创造了新的用户界面可能性。
2021年五月,Qorvo宣布完成对NextInput收购。按照他们的说法,通过这次收购,Qorvo 的 MEMS 进一步扩大了技术产品组合,公司也可以利用它 MEMS 加快部署传感器强度感知解决方案。
Qorvo移动产品事业部总裁 Eric Creviston 更直言:更直言:NextInput 团队为Qorvo移动产品业务带来的客户,移动产品业务带来了新的力量 MEMS 传感器创新产品。NextInput 不但巩固了 Qorvo 领先的技术和产品也为下一代人机接口解决方案带来了新的机遇。”
例如,面对手机市场,他们提供了多种优势的解决方案,主要依赖于它QM98000芯片。
据介绍,这是一种使用MEMS工艺创造标准IC,具有自动补偿校准、超低功耗、内置温度传感器、温度补偿逻辑等特点和功能,具有线性度、一致性和高可靠性;最高采样频率为1KHz超快响应。值得一提的是,该芯片不仅集成了传感器和模拟前端MCU;它还具有极好的灵敏度,只能使用一个Sensor 信号可以覆盖半屏。再叠加1.33x1.43x0.22mm最小尺寸的行业包装,Qorvo这颗芯片在3D Touch市场很有话题性。
Qorvo还指出,基于芯片的长条模块直接取代了现有的市场解决方案。其提供的Standoff设计可以在中间保护设备,防止极端碰撞。因为中框开孔只露出来QM考虑到芯片尺寸小,98000芯片使该方案具有开孔小、散热方便等特点。此外,其信号强度支持单芯片覆盖半屏,因此模块距上框仅15mm,符合新一代手机压感设计要求。
能够拥有如此优越的产品性能,NextInput过去的经历有关。据了解,他们是3D Touch在客户服务方面,游戏手机应用的先驱除了硬件外,还提供软件、结构、算法和生产测试等全方位支持。在此方案的加持下,Qorvo该产品已广泛应用于多个品牌的智能手机。
乘着这个气势,Qorvo还推出了汽车规级解决方案。据了解,该方案是最早通过汽车行业的同类产品AEC-Q100认证和国际知名认证Tier 1厂商PPAP level 3.认证,除了超高质量,灵敏度、线性、超低功耗、小尺寸都是性能的最高水平。产品包括基线自动补偿校准、超低功耗控制、内置温度传感器和温度补偿逻辑等关键算法的传感器和模拟前端,客户可以直接获得数字信号量,无需开发信号转换和处理算法。由于设计如此简单成熟,Qorvo它可以很容易地帮助汽车的多个应用程序实现体验升级。
在实际应用中,如文章开头所说,Qorvo实现汽车有两种不同的方式。与传统机械按钮的开关不同,force sensor在适当的寄存器配置后,可以通过检测力值实现单个按钮的多级触发或识别用户意图,真正实现智能表面功能,也可以提供整个系统的功能安全(ISO262622)等级,尤其是安全功能要求的汽车按钮。
Qorvo进一步指出,在汽车应用中,Force sensor only它还可以支持更多样化的表面材料(包括金属)、厚手套和水环境操作。Force sensor 电容触摸方案可以从根本上解决单个电容触摸技术容易干扰和误触发的问题。
截至目前,Qorvo该产品已获得全球20多个汽车品牌的定点,其中10多家国内外汽车制造商已大规模生产,未来几年将越来越多地使用Qorvo国内外品牌车量产。
在过去的十年里,人与设备的交互方式发生了巨大的变化,从按钮到传统的触摸屏。展望未来,3D Touch在这一交互进化过程中必然发挥重要作用。Qorvo必然会成为重要的推动者之一。
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