對(duì)于熟悉手機(jī)行業(yè)的讀者來(lái)說(shuō)，3D Touch并不是什么新玩意。例如早在2015年，蘋(píng)果就推出了帶有3D Touch功能的iPhone 6S，給用戶帶來(lái)不同的交互體驗(yàn)。
從應(yīng)用上看， 3D Touch為用戶提供了一個(gè)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(guò)使用不同的壓力按壓來(lái)得到不同的結(jié)果。用技術(shù)解釋?zhuān)瑒t代表著在智能手機(jī)觸控屏上除了有x軸和y軸的移動(dòng)以外，還有一個(gè)z軸選項(xiàng)，給消費(fèi)者提供更多的選擇。
據(jù)了解，主流的3D Touch的實(shí)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(shí)現(xiàn)的“force sensor only”方案。在這種方案下，通過(guò)多顆sensor+算法實(shí)現(xiàn)XYZ量的識(shí)別。這兩種模式各有各的優(yōu)缺點(diǎn)，如前者用的force sensor數(shù)量少，所以成本相對(duì)便宜，但適用的場(chǎng)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(gè)場(chǎng)景，這是前者所不能做到的。
毫無(wú)疑問(wèn)，該技術(shù)能夠給消費(fèi)者帶來(lái)前所有未有的新體驗(yàn)。但因?yàn)檫@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(guò)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(jí)和新應(yīng)用需求的興起，3D Touch又迎來(lái)了一波新的機(jī)遇。
從手機(jī)到汽車(chē)，3D Touch重返臺(tái)前
有分析師在過(guò)去曾經(jīng)表示，3D Touch之所以并沒(méi)有一炮而紅，與它在應(yīng)用上沒(méi)有太多剛需場(chǎng)景有關(guān)。誠(chéng)然，對(duì)于一個(gè)用戶來(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)行操作雖然有差距，但這些秒級(jí)的差距也沒(méi)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(jì)帶來(lái)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(shí)現(xiàn)3D touch的智能手機(jī)蘋(píng)果iPhone 6S為例。據(jù)了解，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(huì)帶來(lái)更高的成本，這就讓不少?gòu)S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(gè)傳感器外，還需要一個(gè)額外的控制器。關(guān)于蘋(píng)果這個(gè)設(shè)計(jì)，除此以外，筆者并沒(méi)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(jì)不但需要搭配多塊的長(zhǎng)條形的FPC模組，還要在中框開(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。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(chǎng)的逐漸火熱，又給了這個(gè)技術(shù)一次機(jī)會(huì)。數(shù)據(jù)分析平臺(tái)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(chǎng)(包括App Store和Google Play雙渠道，下同)內(nèi)購(gòu)收入將達(dá)896億，未來(lái)的增長(zhǎng)速度也是喜人。因此如何抓住這個(gè)機(jī)遇，就成為了手機(jī)廠商工作的一個(gè)重點(diǎn)。這也是3D Touch重新被關(guān)照的原因。因?yàn)楹推胀☉?yīng)用不一樣，在游戲操作上，一點(diǎn)點(diǎn)操作延遲帶來(lái)的結(jié)果是完全不同，而這正是3D Touch所能帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)。
除了手機(jī)市場(chǎng)以外，智能汽車(chē)的興起，也給這種技術(shù)帶來(lái)了新的機(jī)會(huì)。作為近年來(lái)的全球熱點(diǎn)之一，這個(gè)變革給汽車(chē)的設(shè)計(jì)帶來(lái)了翻天覆地的變化，無(wú)論是攝像頭、激光雷達(dá)，還是車(chē)聯(lián)網(wǎng)、車(chē)內(nèi)大屏，這些前所未有的變革正在給汽車(chē)使用者帶來(lái)了全新體驗(yàn)。于是，和之前的智能手機(jī)一樣。我們正在從傳統(tǒng)汽車(chē)向智能汽車(chē)邁進(jìn)，智能表面作為汽車(chē)智能化的產(chǎn)物之一，也引起越來(lái)越多汽車(chē)廠商的重視。
眾所周知，在過(guò)往的汽車(chē)設(shè)計(jì)中，無(wú)論是因?yàn)榘踩€是保守，大多數(shù)汽車(chē)內(nèi)部的控制幾乎都是都是使用機(jī)械按鍵來(lái)控制的。但這在最近幾年新興造車(chē)勢(shì)力的倒逼下，發(fā)生了新的變化。從中控屏開(kāi)始，到智能后視鏡，再到多功能方向盤(pán)以及座椅控制，汽車(chē)開(kāi)始引入越來(lái)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(dòng)反饋，各種新材料等等。同樣的轉(zhuǎn)變也發(fā)生再電動(dòng)自行車(chē)和摩托車(chē)行業(yè)，就給相應(yīng)的參與者帶來(lái)了機(jī)會(huì)。
掃清技術(shù)障礙，為未來(lái)做好準(zhǔn)備
站在這個(gè)“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(xiàng)技術(shù)能否回到主舞臺(tái)的原因。
正如前文所說(shuō)，之前的3D Touch方案創(chuàng)存在重重困難。而被Qorvo收購(gòu)的NextInput最近表示，通過(guò)其極具競(jìng)爭(zhēng)性的方案，能給行業(yè)帶來(lái)新助力。
資料顯示，NextInput 成立于 2012 年，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(cè)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(duì)NextInput的收購(gòu)。按照他們的說(shuō)法，通過(guò)這個(gè)收購(gòu)，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(cè)解決方案的部署。
Qorvo移動(dòng)產(chǎn)品事業(yè)部總裁 Eric Creviston 更是直言：“NextInput 團(tuán)隊(duì)為Qorvo的移動(dòng)產(chǎn)品業(yè)務(wù)帶來(lái)了新生力量，可為現(xiàn)有和新市場(chǎng)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(lái)了新的機(jī)遇。”
如面向手機(jī)市場(chǎng)，他們就提供了擁有多方面優(yōu)勢(shì)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(diǎn)擁有自動(dòng)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(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。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(chǎng)極具話題度。
Qorvo也指出，基于這個(gè)芯片長(zhǎng)條形模組直接替代市場(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。
能擁有這樣優(yōu)越的產(chǎn)品表現(xiàn)，這與NextInput過(guò)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(kāi)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(cè)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(gè)品牌的智能手機(jī)上。
乘著這個(gè)氣勢(shì)，Qorvo也推出了車(chē)規(guī)級(jí)解決方案。據(jù)了解，該方案是同類(lèi)產(chǎn)品中最早通過(guò)汽車(chē)行業(yè)AEC-Q100的認(rèn)證以及獲得國(guó)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(jī)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(dòng)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(wú)需再開(kāi)發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)化和處理的算法，能直接獲取數(shù)字信號(hào)量。正因?yàn)閾碛辛嗽O(shè)計(jì)如此簡(jiǎn)單且成熟的解決方案，Qorvo能夠輕而易舉地幫助汽車(chē)的多個(gè)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)體驗(yàn)升級(jí)。
具體到實(shí)際應(yīng)用上，如文章開(kāi)頭如說(shuō)，Qorvo給汽車(chē)帶來(lái)兩種不同的實(shí)現(xiàn)方式。據(jù)介紹，不同于傳統(tǒng)機(jī)械按鍵的開(kāi)和關(guān)，force sensor能在適當(dāng)?shù)募拇嫫髋渲煤?，?shí)現(xiàn)單一按鍵的多級(jí)觸發(fā)或者通過(guò)檢測(cè)力值去識(shí)別用戶意圖，真正意義上實(shí)現(xiàn)智能表面的功能，同時(shí)也可以提供整個(gè)系統(tǒng)的功能安全(ISO262622)等級(jí)，尤其是對(duì)于安全功能需求的汽車(chē)按鍵。
Qorvo進(jìn)一步指出，在汽車(chē)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。“Force 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(wèn)題。
截至目前，Qorvo的產(chǎn)品在全球已經(jīng)獲得超過(guò)20個(gè)汽車(chē)品牌的定點(diǎn)，其中有10余款國(guó)內(nèi)外汽車(chē)廠商已經(jīng)在量產(chǎn)，在未來(lái)幾年會(huì)有越來(lái)越多的采用Qorvo產(chǎn)品的國(guó)內(nèi)外品牌車(chē)量產(chǎn)。
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。展望未來(lái)，3D Touch必將在這個(gè)交互進(jìn)化進(jìn)程中扮演重要角色。而Qorvo則勢(shì)必會(huì)成為其中一個(gè)重要推動(dòng)者。
（轉(zhuǎn)載）
