多年以來，設(shè)計(jì)師嘗試消滅實(shí)體按鍵的努力就沒有停止過。據(jù)說喬布斯之所以為智能手機(jī)引入電容觸摸屏技術(shù)來解決按鍵問題，就是因?yàn)樗救朔浅２幌矚g按鍵，而直到人臉識別和屏下指紋技術(shù)真正成熟后，Home鍵才宣告消失。eoxesmc

接下來，面對消亡命運(yùn)的實(shí)體按鍵還有電源鍵和音量鍵，如何在消失的情況下保留按鍵原有功能和操作體驗(yàn)？設(shè)計(jì)師將目光投向了手機(jī)邊框、背板和雙側(cè)壓感屏，并準(zhǔn)備將其進(jìn)一步打造成為智能化的可交互區(qū)域。eoxesmc

喬布斯的路，為什么只走了一半？

“2019年開始出現(xiàn)的各種手機(jī)屏幕類型至少說明在這個(gè)市場上大家已經(jīng)不滿足于原有的交互方式，都在考慮如何實(shí)現(xiàn)更好的人機(jī)交互，這是好事。”顯通科技總裁兼首席執(zhí)行官李政揚(yáng)回顧了整個(gè)人機(jī)交互的發(fā)展歷史：從只能夠進(jìn)行非常有限操作的鍵盤開始，市場容量也就每年1000萬臺左右；之后進(jìn)入個(gè)人電腦時(shí)代，人機(jī)交互開始進(jìn)入鼠標(biāo)操控時(shí)代，提供了更好的人機(jī)互動性；隨后，人機(jī)交互引入到全新觸摸屏?xí)r代，操控更簡單、便捷，一年需求突破10億部。eoxesmc

但到目前為止，“我相信喬布斯只走了一半的路。”李政揚(yáng)說，原因在于盡管電容式觸摸屏技術(shù)在手機(jī)正面屏幕上帶來了革命性的操控體驗(yàn)，但在手機(jī)邊框和背板處，由于大量塑料、金屬和玻璃材質(zhì)的使用，使得電容式觸控技術(shù)毫無用武之地。而且觸摸屏通常只有一極而不是兩極觸控，碰到即操作，誤操作是難免的。eoxesmc

另一方面，如果追溯到2015年蘋果在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，蘋果不得不給手機(jī)帶來一個(gè)堅(jiān)實(shí)的背板來承載電容傳感陣列。同時(shí)，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。eoxesmc

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iPhone 6S的 3D Touch電容式觸摸傳感器eoxesmc

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。有行業(yè)人士指出，市場上一些采用“傳感器+MCU”的設(shè)計(jì)不但需要搭配多塊的長條形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(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)。eoxesmc

李政揚(yáng)認(rèn)為未來這種人機(jī)交互革新的驅(qū)動力將來源于三方面：一是手機(jī)越來越大、越來越薄，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；二是手機(jī)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(yán)重影響游戲體驗(yàn)，需要更專業(yè)、體驗(yàn)更好的操控方式；三是手機(jī)品牌旗艦機(jī)型追求玻璃一體化的設(shè)計(jì)，原有的按鍵功能交互區(qū)受限。eoxesmc

IDTtechEx的數(shù)據(jù)表明，在過去的十年中，每個(gè)設(shè)備的觸覺“花費(fèi)”和帶有觸覺功能的設(shè)備的百分比都得到顯著增長。而Markets and Markets的預(yù)測則指出，展望未來，觸覺技術(shù)市場到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)備中對觸覺越來越多的需求，成為推動市場增長的主要驅(qū)動力。eoxesmc

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圖片來源：IDTtechExeoxesmc

如果繼續(xù)加以細(xì)分，以手游市場為例，數(shù)據(jù)分析平臺Sensor Tower最新公布的數(shù)據(jù)顯示，2021年全球手游市場(包括App Store和Google Play雙渠道)內(nèi)購收入就達(dá)到了896億元，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)。eoxesmc

怎么讓實(shí)體按鍵消失？

將觸覺反饋技術(shù)用于智能手機(jī)、智能手表和電子設(shè)備中并不是什么新鮮事，已經(jīng)有很長一段時(shí)間了。不過，最近幾年的觸覺技術(shù)發(fā)生了顯著的變化，或者說，在開發(fā)未來觸覺技術(shù)的創(chuàng)新方向上出現(xiàn)了重大的轉(zhuǎn)變。eoxesmc

顯通科技(Sentons)

作為一家軟件定義智能表面交互領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)廠商，顯通科技近三年來的主要精力都聚焦于手機(jī)市場，從2019年7月為華碩ROG 2游戲手機(jī)提供AirTriggers功能，到2020年再度為華碩ROG 3游戲手機(jī)和聯(lián)想首款游戲手機(jī)“拯救者”提供SDS GamingBar解決方案，他們希望通過打造一套適用于任何設(shè)備/各種表面的高精度觸控和壓力傳感技術(shù)，為移動設(shè)備市場帶來全新交互體驗(yàn)的戰(zhàn)略目標(biāo)非常清晰。 eoxesmc

SDS GamingBar的工作原理類似聲吶，如下圖所示。其中，采用16個(gè)內(nèi)核架構(gòu)的DSP處理器SDSWave承擔(dān)了“司令塔”的角色，所有的計(jì)算、運(yùn)算功能都集成在該芯片中，負(fù)責(zé)指揮隱藏在表面下的傳感器陣列分工處理超聲波的發(fā)射與接受，并做出相應(yīng)的分析與讀取，具備高速處理、超低功耗和低延遲特性。與2019年推出的SurfaceWave處理器相比，架構(gòu)沒有發(fā)生變化，支持32個(gè)傳感器，但在算法上進(jìn)行了創(chuàng)新，以支持更好的用戶體驗(yàn)。eoxesmc

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圖源：顯通科技eoxesmc

2021年底，顯通科技又面向大型顯示屏(15-24英寸)和小型可穿戴設(shè)備(耳機(jī)、智能手表、智能眼鏡)推出了兩款超聲波觸控解決方案：超低功耗和高精度的SNT8255處理器；手勢識別引擎，可以精確識別力度和手勢來啟動虛擬控制操作設(shè)備中的應(yīng)用程序和內(nèi)置功能。eoxesmc

Qorvo

Qorvo的相關(guān)技術(shù)源自2021年5月對NextInput的收購。成立于 2012 年NextInput是一家為移動應(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。eoxesmc

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(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(dá)1KHz，擁有自動補(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。eoxesmc

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(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_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(jì)要求。eoxesmc

Cirrus Logic

CS40L25是Cirrus Logic推出的觸覺驅(qū)動器解決方案，集成了一個(gè)高性能觸覺驅(qū)動器、一個(gè)數(shù)字信號處理器和一個(gè)升壓轉(zhuǎn)換器，能讓用戶感到“真實(shí)的按鍵感”，并以更清脆、更少的“嗡嗡聲”實(shí)現(xiàn)有力且一致的觸覺。 eoxesmc

Cirrus Logic產(chǎn)品市場經(jīng)理Shahram Tadayon此前在接受本刊采訪時(shí)表示，通過觸覺反饋消除物理按鍵，正成為現(xiàn)在消費(fèi)類電子產(chǎn)品的重要設(shè)計(jì)趨勢，智能手機(jī)就是其中最主要的驅(qū)動力，幾乎所有的智能手機(jī)都具有觸覺反饋，并且消費(fèi)者已經(jīng)習(xí)慣了這種體驗(yàn)。eoxesmc

而觸覺之所以在手機(jī)中排名第一，是因?yàn)楦鼤r(shí)尚的設(shè)計(jì)。有了觸覺反饋，就不再需要HOME健和其他按鍵，設(shè)計(jì)更時(shí)尚的同時(shí)，原有的功能都還可以得以保留。目前，有超過數(shù)億部的手機(jī)配備了觸覺功能，用不了多久，觸覺功能也會在可穿戴設(shè)備、游戲設(shè)備、AR、VR和車載市場等領(lǐng)域大行其道，因?yàn)橄M(fèi)者對更美觀設(shè)計(jì)的期待是永無止境的，所有這些設(shè)備對每個(gè)行業(yè)而言可能都是億萬美元，因此這將是一個(gè)非常大的市場。eoxesmc

“幾年前，觸覺更像是一種消費(fèi)者不是很喜歡的營銷噱頭，消費(fèi)者的體驗(yàn)也不是很好。” Shahram Tadayon說，時(shí)至今日，觸覺卻是一種非常不錯(cuò)的體驗(yàn)，技術(shù)使觸覺成為人們想要擁有的非常美好的體驗(yàn)。其次，產(chǎn)品為鈴聲、游戲和手表添加觸覺功能。舉例來說，玩賽車游戲時(shí)就真的像在開車一樣；即使手機(jī)處于靜音狀態(tài)，也能通過識別不同的鈴聲知道是誰打來的電話。 eoxesmc

汽車，成為觸覺應(yīng)用新熱點(diǎn)

李政揚(yáng)表示，現(xiàn)有的手機(jī)正面觸控屏市場，目前為止每年的市場容量約為60億美元。而另一個(gè)更廣泛的觸控領(lǐng)域市場差不多也有60億美元的市場容量，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有被發(fā)掘，而汽車就是其中最具代表性的領(lǐng)域之一。eoxesmc

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圖源：顯通科技eoxesmc

在過往的汽車設(shè)計(jì)中，無論是出于安全還是保守的緣故，大多數(shù)汽車內(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(nèi)的智能表面產(chǎn)品，被越來越多的引入汽車內(nèi)部。eoxesmc

例如方向盤的按鍵就可以從“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。eoxesmc

為此，Qorvo也推出了兩款包括傳感器和模擬前端的車規(guī)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(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)的問題。eoxesmc

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圖源：Qorvoeoxesmc

但，“寶馬和梅賽德斯奔馳的觸覺體驗(yàn)是有所不同的，所以我們必須要能提供那種流淌在指尖的精準(zhǔn)觸感。”Shahram Tadayon說。eoxesmc

其實(shí)，總體來看，技術(shù)的進(jìn)化很像人類的生物進(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，相信未來的人機(jī)交互技術(shù)一定會呈現(xiàn)百家爭鳴的狀態(tài)，這是良性競爭。eoxesmc