MEMS(Microelectromechanical Systems)微機電系統(tǒng)，將微電子技術(shù)與機械工程融合到一起的一種工業(yè)技術(shù)，它的操作范圍在微米范圍內(nèi)，能夠把力轉(zhuǎn)化成電信號。MEMS器件應用在手機，健身手環(huán)、打印機、汽車、無人機以及VR/AR頭戴式設(shè)備等日常電子產(chǎn)品中，MEMS在我們的生產(chǎn)生活可謂無處不在。
一般MEMS的生產(chǎn)方式是在基質(zhì)上堆積物質(zhì)層，然后使用平板印刷和蝕刻的方法來讓它形成各種需要的結(jié)構(gòu)，使用的材料主要是硅，采用類似于集成電路批處理式的微制造技術(shù)。這樣制造出來的MEMS就是我們常見的剛性MEMS，一般與對應的IC封裝在一起，但你知道什么是柔性MEMS嗎?
一、柔性MEMS誕生的目的
力的交互，和電的交互或聲的交互不一樣，它需要有一個作用表面。為了把表面的信息準確地傳達到傳感器里面，傳感器本身一定要是柔性的，才能檢測用戶觸摸操作時所產(chǎn)生的微小形變。 “紐迪瑞是真正全球首家將柔性MEMS概念商業(yè)化的公司，”紐迪瑞公司創(chuàng)始人兼CEO 李灝博士介紹到，“其實我們也是做了好多年之后才發(fā)現(xiàn)，原來這就是柔性MEMS?！?
人和機器進行交流，首先機器要理解人的意愿。從按鍵到觸摸屏，是人對機器輸入更簡單流暢的演進過程，李灝認為，這個交互過程要用傳感器真正地把人的意圖翻譯進去，一定要用到壓力這個維度，柔性MEMS技術(shù)就是為了解決目前交互面臨的兩大問題：
傳感器必須是柔性的。雖然現(xiàn)在很多交互的作用表面已經(jīng)是柔性的，但傳感器本身為了配合任何種類的作用面，也必須讓表面是柔性的;
即貼即用。可穿戴設(shè)備最大的成本是組裝成本，力的交互和傳導與結(jié)構(gòu)強相關(guān)，需要把傳感器做得像創(chuàng)可貼一樣，撕掉背膠貼上就可以使用，降低組裝難度，提高良率。
二、完備了TWS耳機的交互語言
據(jù)悉，紐迪瑞的產(chǎn)品主要應用在三大方向，分別是手機(Mobile)，可穿戴(Wearable)，以及可測量(Measurable)。
近些年來的標志性客戶及產(chǎn)品有：2015年配合中興發(fā)布第一款3D Touch手機 Axon Mini;2017年配合谷歌發(fā)布第一款Edge Sense邊緣觸控手機Pixel 2;2019年配合vivo發(fā)布第一款無按鍵手機NEX 3;2020年配合華為發(fā)布第一款國內(nèi)/安卓系統(tǒng)壓感TWS耳機FreeBuds Pro。
拿可穿戴產(chǎn)品來說，使用時都是緊貼人體的，但由于人體都是導電的，所以交互往往非常困難的。例如耳朵導電，手指也一樣導電，手指去觸碰TWS耳機，和耳朵接觸的信號是會互相混淆的，所以壓力是解決交互問題的關(guān)鍵。
但是此前壓力交互技術(shù)一直不理想，比如戴著TWS耳機想要調(diào)音量，就一定要把手機拿出來調(diào);交互也只有一種交互語言——敲兩下，因為敲一下會很多誤觸，敲三下對于用戶的要求太高，所以只能實現(xiàn)聽歌、接電話等簡單的操作。直到AirPods Pro采用壓感技術(shù)加入了捏一下、捏兩下、長捏和短捏等，才基本完備了交互語言。
華為最新的FreeBuds Pro則實現(xiàn)了在耳機上壓力加電容滑動調(diào)節(jié)音量?！拔覀儼堰@叫傳感器融合，把電容交互和壓感交互全部放到了一個非常小的傳感器里面，“李灝說到，”捏一下就可以聽歌、降噪，上下滑動就可以調(diào)節(jié)音量，也實現(xiàn)了完備的交互語言和更好的用戶體驗?！?
三、在手機中重新崛起
紐迪瑞公司市場銷售副總裁任璐佳表示，柔性MEMS并不單單是一種材料，還要告訴客戶怎么做才能商業(yè)化。“從材料、算法、模組到一體化的實現(xiàn)和量產(chǎn)工具，都是紐迪瑞自己開發(fā)的。目前累積出貨量已經(jīng)超過5000萬，品牌滲透率方面11家中有9家已經(jīng)量產(chǎn)，在很多手機上已經(jīng)實現(xiàn)了傳感器陣列。“
2015年，蘋果iPhone 6S曾經(jīng)最早將壓力傳感3D TOUCH功能用在了手機屏幕下，但隨后幾代產(chǎn)品卻默默地取消了這一功能，李灝認為這主要是基于向下兼容和成本的考量?，F(xiàn)在手機越來越薄、無孔化和全面屏的同時，廠商還在不斷追求游戲體驗，但是現(xiàn)在手機既有的一些交互方式已經(jīng)不能滿足了。比如游戲按鍵，屏幕方向變化的話會誤觸，所以一些手機廠商會在屏下加壓力傳感器;5G需要更多的天線，留給實體按鍵的位置越來越少了，壓力觸控交互或許可以重新在智能手機上崛起，成為一個大家都需要的功能。
在筆記本行業(yè)中，蘋果MacBook的觸控板沒有實體按鍵，但按下去會有馬達反饋。相比蘋果筆記本的交互設(shè)計，微軟系的筆記本交互曾經(jīng)做得比較差——觸控板小，還有兩個實體按鍵。雖然沒有微軟的支持，但現(xiàn)在聯(lián)想和華為已經(jīng)開始用壓力去替代實體的左右鍵?！凹~迪瑞可以做到線性輸出、滿足多維度輸入需求(輕按、重按、短按、長按)?！叭舞醇颜f到，”現(xiàn)在windows的筆記本上出現(xiàn)的方案還不具備這些功能。“
可測量產(chǎn)品除了觸控板，還有很多應用場景，比如蘋果、微軟、華為、三星等頭部企業(yè)都推出的壓力筆，在數(shù)字繪畫的應用上需要4096、8192這樣的壓力分級，據(jù)悉紐迪瑞已經(jīng)實現(xiàn)了這項技術(shù)的落地。
四、用標準化提升性價比，滿足不同用戶
消費類市場是最有挑戰(zhàn)性的市場，因為光做得好不夠，還要讓別人用得起，不能期待蘋果用的東西別人都用得起。所以紐迪瑞這類供應商，一定要用標準化去把模組的性價比做高，任璐佳表示，“性價比分為成本和性能，成本目前我們已經(jīng)做到了接近于實體按鍵，而性能主要看輸出和輸入。輸入方面紐迪瑞已經(jīng)實現(xiàn)壓力數(shù)據(jù)、算法實現(xiàn)和大規(guī)模量產(chǎn)的一致性?！?
在TWS耳機領(lǐng)域，紐迪瑞的客戶大致分成三類：一是手機的品牌做耳機，二是傳統(tǒng)的音頻品牌，三是高仿，這些耳機有不同的價位區(qū)間。目前TWS耳機的主芯片趨勢是高度集成，任璐佳認為壓感功能一定會在有“主動降噪 “級別的TWS耳機中成為標配，這類產(chǎn)品的價格基本上是399元到1299元。目前紐迪瑞有Micro LoadCell、貼合式電容+壓感、PCB Sensor+彈片三種專用于TWS交互的壓感觸控解決方案，主要就是在性價比上滿足不同用戶。
與紐迪瑞的方案不同，目前市面上有一些采用電容做壓力觸控的方案，但這類的技術(shù)有一些硬傷。電容壓力感應的原理是基于兩層面板，上面一層面板被壓的時候產(chǎn)生形變，這時候它到底下這一層的距離就改變了，通過改變的數(shù)值可以計算出受力大小。“這個變量是基于底層面板不動的假設(shè)下，但在實際應用中，底層面板一定是會動的?！? 李灝解釋到，“曾經(jīng)一家抽油煙機廠商做了電容觸控的壓力操控板，位置在金屬面板的后面，在實驗室里面測得很好，但貨送到用戶家用螺絲一擰，電容之間的距離就發(fā)生變化了，整個都不好用了。由此可見在要求抗跌落能力比較強，或者抗安裝比較強的，電容方案非常受限制?！?
五、未來愿景
而與其他同類壓感傳感器廠商相比，紐迪瑞優(yōu)勢首先體現(xiàn)在份額上面。據(jù)李灝介紹，在除蘋果之外的方案中，紐迪瑞占所有剩余方案的98%?！斑@也是即貼即用方案經(jīng)過市場檢驗之后的結(jié)果，紐迪瑞解決最大的問題就是易組裝?！?
展望未來，紐迪瑞希望在現(xiàn)有產(chǎn)品方案上持續(xù)迭代升級，逐步開發(fā)新產(chǎn)品線，以不斷豐富應用領(lǐng)域和場景，實現(xiàn)更低成本、更高性能以及功能電路的整合。
未來有望籍由消費電子的人機交互，再把壓力交互引入到所謂物機應用中，實現(xiàn)多功能復合傳感器，例如溫度、體征傳感以及在汽車和軌道上的應用。
以后的萬物互聯(lián)不僅包括聲光電，壓力一定也是互聯(lián)的一部分。比如機器人拿東西，機器對于物體的感知是一定需要有壓力反饋的，雖然現(xiàn)在還處在非常早期，但這是未來的大趨勢。
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