通過類似于3D Touch這樣的壓力觸控/觸覺反饋技術消除物理按鍵，為用戶提供一個額外維度的人機交互界面，正成為現在消費類電子產品新的、重要的設計趨勢。Qorvo MEMS解決方案事業部總監Julius Tsai日前在接受《國際電子商情》獨家專訪時指出，推動這一趨勢的主要因素是對未來工業設計的需求，以及此設計可提供的組合優勢，例如防水/防塵、意圖檢測和新的用戶體驗。

　　“我們估計這個市場的總規模可以輕松達到數十億美元。”他說。

　　3D Touch為何沒能一炮而紅

　　但讓人們感到好奇的是，3D Touch技術被用于智能手機、智能手表和電子設備中的時間其實并不短，不過似乎沒有掀起多大的波瀾。沒有一炮而紅的原因，有行業分析人士認為一是與它在應用上沒有太多剛需場景有關。比如，對消費者來說，直接用力按壓app圖標執行操作，與點擊打開app再執行操作，兩者之間其實并沒有特別大的差別；另外一個原因，則是現有方案的一些限制，阻礙了它們的進一步普及。

　　追溯到2015年蘋果在iPhone 6S上推出的3D Touch功能就能發現，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的方案除了擁有一個傳感器外，還需要一個額外的控制器。有行業人士指出，市場上一些采用“傳感器+MCU”的設計不但需要搭配多塊的長條形FPC模組，還要在在單個模組中擺放2顆壓感sensor，造成中框開大孔，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。此外，壓感材料印刷還易導致微裂縫，一致性、良率不如硅材質。

　　Julius Tsai對此的看法是，3D Touch是一項新型傳感技術，涉及到機械、工業、用戶體驗和軟件等多個學科的融合，需要在方案設計的早期階段便參與其中。由于這項技術較為復雜，需要很長的設計周期才能推向市場，而擴大適用范圍的關鍵，就在于確定正確的殺手級應用以及適當的客戶群。

　　于是，他將票投給了手游和汽車兩大市場。

　　IDTtechEx的數據表明，在過去的十年中，每個設備的“觸覺花費”和帶有觸覺功能的設備的百分比都得到顯著增長。而Markets and Markets的預測則指出，展望未來，觸覺技術市場到2022年將達到195.5億美元，2016年至2022年之間的復合年增長率為16.2%；Market Research Future等其他機構也發布了相似的數據。智能手機、PC觸控板、可穿戴設備和VR/AR系統等消費電子設備中對觸覺越來越多的需求，成為推動市場增長的主要驅動力。

圖片來源：IDTtechEx

　　如果繼續加以細分，以手游市場為例，數據分析平臺Sensor Tower最新公布的數據顯示，2021年全球手游市場（包括App Store和Google Play雙渠道）內購收入就達到了896億元，超過70%的手機線上交易是在游戲中完成的。手機制造商肯定無法忽視線上交易的趨勢，因此，如何向玩家提供極致的操控體驗，自然成為手機廠商和芯片廠商關注的重點。

　　當前，手機越來越大、越來越薄，傳統操控方式特別是用單手操控很難，需要找到替代方案。同時，手機游戲越來越多，玩家在屏幕上過多的操作以及由此帶來的操作延遲，會嚴重影響游戲體驗，需要更專業、體驗更好的操控方式。

　　以第一人稱射擊游戲為例，在諸如瞄準和射擊這樣的生死關頭，瞄準和射擊之間的反應時間就是決定成敗的關鍵。“與其說我們應該制作一款游戲專用手機，不如說我們應該制作一款能夠滿足游戲需求的手機。”Julius Tsai認為，3D Touch技術就可以提供非常直觀且快速的響應，同時使用起來十分自然，極具前景。

　　目前，Qorvo產品已經被廣泛應用到Google-Fitbit、Philips、黑鯊和魅族等移動設備中，并在特斯拉、奇瑞、吉利和高合等車型上實現量產。

　　3D Touch的新玩家

　　面對這樣的“新風口”，Qorvo在2021年5月完成了對NextInput公司的收購。成立于2012年NextInput是一家為移動應用、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MEMS傳感器解決方案的廠商，其MEMS力度傳感器和紅外（IR）檢測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，打造了新的用戶接口可能性。

　　按照Qorvo方面的說法，通過該收購，Qorvo MEMS技術產品組合得到了進一步擴充，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。

　　QM98000是一顆在3D Touch市場極具話題度的芯片。作為一顆使用MEMS工藝打造的標準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。其采樣頻率最高可達1KHz，擁有自動補償校準、超低功耗、內置溫度傳感器和溫度補償邏輯等功能，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芯片的長條形模組可以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。

　　“無論任何設計，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，客戶的關注點也各不相同，有的關注靈敏度，有的關注功耗。”Julius Tsai說這給他們的設計工作帶來了極大的挑戰——既要實現不同要素間的平衡，更要努力提供最小型、最低功耗和最高靈敏度的高品質力度傳感器。當然，價格因素也不能忽略，要確保所有產品均在可承受的價格范圍內。

　　“很幸運，我們做到了，我們可以提供獨特的功能組合，使傳感器能夠以不同的尺寸、功耗、形狀和ASP實施。并且，Qorvo傳感器是唯一能夠在從30美元的耳塞式耳機到超過10萬美元的電動汽車中均有所應用的產品。”他說。

　　汽車，觸覺應用新熱點

　　在汽車設計領域，電動汽車設計猶如一張白紙。新的市場參與者可以自由地重新設計人們如何使用汽車以及如何與汽車互動。自動駕駛可為駕駛員或乘客提供更多的空閑時間來處理工作或娛樂。人們會更加注重舒適性、內部設計和使用體驗。所有這些需求都將成為未來工業設計的驅動力，而力度感測則是一個關鍵的促成因素。

　　在過往的汽車設計中，無論是出于安全還是保守的緣故，大多數汽車內部的控制功能幾乎都由機械按鍵加以完成。但隨著智能汽車的興起，中控屏、智能后視鏡、多功能方向盤、座椅控制，包括壓力傳感器（force sensor）、電容觸控、振動反饋、更大的顯示屏、各種新材料在內的智能表面產品，被越來越多的引入汽車內部。

　　例如方向盤的按鍵就可以從“物理”按鍵變成“虛擬”按鍵；同時，許多研究表明，有了觸覺反饋，可以減少駕駛員眼睛在觸摸屏上的停留時間，減少事故發生的次數，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規級解決方案：“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易被干擾而導致誤觸發的問題。

圖源：Qorvo

　　如今，這兩種實現方式在方向盤、門開關和中央控制臺中均有所運用，但不會針對應用本身設定特定的實現方式，更多的是要考慮價格范圍、機械結構、以及如何用最簡的設計實現最優的體驗等。

　　但，“寶馬和梅賽德斯奔馳的觸覺體驗是有所不同的”，如何提供那種流淌在指尖的精準觸感和差異化方案，是Julius Tsai及其團隊需要面對的挑戰。他解釋說，Qorvo的做法是與OEM和一級供應商合作，以確保功能的出色整合。其中，面向不同目標用戶群設置的觸摸體驗由OEM 和一級供應商定義，Qorvo傳感器負責通過數字編程特性來實現差異化體驗。

　　結語

　　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。但其實，總體來看，技術的進化很像人類的生物進化，不可能是單一性質，非此即彼，更多的時候是協同發展，未來的人機交互技術一定會呈現百家爭鳴的良性競爭狀態。