觸控IC技術(shù):如何平衡高靈敏度與抗干擾?
觸控IC群雄逐鹿,降成本大勢所趨
本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/201807/383972.htm據了解,目前全球有不下30家觸控IC廠(chǎng)商,競爭非常激烈。經(jīng)歷了數年積累,國內IC設計廠(chǎng)商在本地化支援和成本控制上開(kāi)始取得優(yōu)勢,與國際大廠(chǎng)的技術(shù)差距也在不斷縮小,進(jìn)入觸控IC領(lǐng)域的廠(chǎng)商日益增多。目前Atmel,Synaptics和Cypress等國際大廠(chǎng)仍然占據了全球高端品牌手機60%以上的觸控IC份額,但在整體出貨量上國內廠(chǎng)商已經(jīng)逐漸追了上來(lái)。
根據《旭日顯示與觸摸》提供的數據,截至2013年11月,新思、敦泰、匯頂三家成為月出貨量排名前三甲。除ATMEL、義隆、賽普拉斯等老廠(chǎng)商外,包括迅駿、艾為、奇景、貝萊特、聯(lián)詠、集創(chuàng )北方、美法思、聯(lián)陽(yáng)、矽創(chuàng )、奕力等新晉廠(chǎng)商出貨量均維持在KK級左右,2014年觸控IC業(yè)將再次出現群雄逐鹿的場(chǎng)面。
其中國際廠(chǎng)商新思一直針對高端市場(chǎng),在品牌、技術(shù)和資金三方面的優(yōu)勢下,一直占據領(lǐng)頭羊的位置;敦泰則專(zhuān)注中低端市場(chǎng),并在業(yè)內搶先推出Incell產(chǎn)品,開(kāi)始向高端市場(chǎng)滲透;匯頂則背靠大樹(shù)好乘涼,憑借COB技術(shù)以及MTK的支持,主要服務(wù)于中小手機品牌及方案商。由于中小廠(chǎng)商對于降成本的要求越來(lái)越高,而消費者在使用中使用單指的頻率非常高,憑借更低成本的單指+手勢方案,Mstar和思立微迅速填補了2013年春秋兩季由于敦泰及新思缺貨造成的市場(chǎng)空間。
在芯片領(lǐng)域,國際上極少會(huì )出現單顆芯片報價(jià)超過(guò)1美元以上的情況,而唯有在觸控IC方面,單顆芯片報價(jià)高達3~5美元,少數如Atmel等報價(jià)更超過(guò)5美元。不過(guò)到2013年下半年,由于來(lái)自新的企業(yè)日益激烈的競爭及前三企業(yè)市場(chǎng)容量的漸變,觸控IC市場(chǎng)價(jià)格開(kāi)始下滑,業(yè)內預計到2014年將整體下降20~30%。
隨著(zhù)2013年國內千元以下中低端智能手機的迅速放量,手機廠(chǎng)商對成本控制的需求也不斷升高。而觸控筆記本的滲透率一直不達預期也令各筆記本廠(chǎng)商傷透腦筋,唯有力圖尋求更低價(jià)的觸控屏解決方案?;仡?013年,在保證更低成本的同時(shí)提供更好的用戶(hù)體驗,成為各大觸控IC廠(chǎng)商共同努力的方向。
受降成本的要求影響,由于可以節省ITO、膜和屏蔽材料成本,并且大大簡(jiǎn)化生產(chǎn)成本,業(yè)內對于單層ITO(G1F)的多點(diǎn)觸控方案要求大增。除此之外,觸控IC廠(chǎng)商還通過(guò)去掉Flash(如思立微)或MCU(如集創(chuàng )北方)的方式來(lái)進(jìn)一步節省成本。
傳統電容式觸摸屏控制芯片普遍采用“SENSOR檢測模塊+MCU(內嵌Flash)”單芯片解決方案,芯片內部集成觸摸識別、坐標計算、縮放等算法。而隨著(zhù)智能手機平臺處理能力越來(lái)越強,MTK、展訊等主平臺處理器主頻均已達到1GHz以上,雙核、四核CPU運算能力富足,完全可以將觸摸數據的計算處理放到AP中,傳統架構中內嵌的MCU+Flash似乎已顯多余。
針對電容式觸控模組低成本化趨勢,艾為推出eTouch電容式多點(diǎn)觸摸控制器系列。eTouch系列創(chuàng )新地采用“SENSOR檢測模塊+Finger識別處理器”架構,芯片負責采樣整屏數據,而觸摸坐標計算等處理在主控芯片內完成;獨創(chuàng )E-Island?(Extract Island)觸摸映射專(zhuān)利技術(shù),高效上報觸摸數據。北京集創(chuàng )北方科技有限公司技術(shù)副總陳馗表示,集創(chuàng )北方的ICN838系列最開(kāi)始的定義就是無(wú)MCU,不過(guò)在具體的產(chǎn)品推廣中發(fā)現,主控芯片的工程師一般不會(huì )幫助客戶(hù)來(lái)進(jìn)行調試,比如干擾問(wèn)題的解決。“我們也跟主控廠(chǎng)商討論過(guò)這個(gè)問(wèn)題,純Sensor版本,很多模擬的部分很多主控廠(chǎng)商是不愿意去做的。”陳馗表示,Touch的環(huán)境太復雜,而且牽涉到的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節太多,主控廠(chǎng)商還是更傾向于將MCU外包出去。
為了提供更好的用戶(hù)體驗,觸控IC正在追求更高靈敏度、更低功耗的過(guò)程中,也在努力增加如被動(dòng)手寫(xiě)筆、手套觸控、懸空識別、防水觸控等越來(lái)越多的附加功能。Atmel公司日前就宣布針對3.2至8.3的下一代智能手機和平板電腦,推出最新maXTouch T系列觸摸屏控制器產(chǎn)品mXT640T、mXT336T和mXT224T。T系列集成了許多特殊的性能,例如支持1毫米maXStylus Gen II主動(dòng)/被動(dòng)式手寫(xiě)筆、20-25mm懸空識別能力、防潮以及多指3.0毫米厚度手套觸控、5.0毫米單指手套觸控等,旨在提升移動(dòng)設備的性能與價(jià)值。據Jon Kiachian透露說(shuō),Atmel目前正在與多家ITO和LCD制造商緊密合作,以支持包括OGS、G1、GF、On-Cell在內的多種結構,并計劃于2014年初實(shí)現量產(chǎn)。
隨著(zhù)觸控屏越來(lái)越多采用On-cell、In-cell等薄型觸控方案,由于LCD中直接貼合觸控模組,來(lái)自顯示面板以及充電器的干擾問(wèn)題越來(lái)越嚴重。為提綱抗干擾能力,賽普拉斯日前發(fā)布了TrueTouch Gen5觸控IC,強化了LCD屏幕掃描速度以及干擾防護能力,同時(shí)支援業(yè)界最高40伏的峰值電壓(Vpp)、自適應跳頻(AFH)功能,可鎖定1~500kHz充電器雜訊頻率范圍,提供絕佳的電源雜訊免疫力。不過(guò)陳馗表示,這種做法雖然能夠有效抗干擾,但是瞬間功耗下不來(lái),而觸控IC目前最被人詬病的不是抗干擾性而是功耗。功耗低的話(huà)信號也低,抗干擾能力就差,如何平衡兩者之間的關(guān)系是需要下工夫的。陳馗表示,目前這方面做得比較好的是新思的ClearPad 3400,不僅縮短觸控反應延遲時(shí)間,更大幅提升訊噪比(SNR),強化抗LCD、充電器干擾功能。此外,集創(chuàng )北方的ICN85系列觸控芯片采用獨有的窄帶濾波器技術(shù),1KHz超精細的可控驅動(dòng)頻率,大大提高了芯片的干擾抑制能力,達到國際一線(xiàn)品牌的產(chǎn)品的水平,整體表現及客戶(hù)體驗優(yōu)于國內主流競爭廠(chǎng)商。
陳馗表示,被動(dòng)筆觸控以及手套觸控方式需要高靈敏度,而手指觸控則需要低靈敏度,這兩種模式需要流暢的進(jìn)行切換,這也是業(yè)內公認的難點(diǎn)。集創(chuàng )北方的ICN85系列觸控芯片在雜訊抑制、跳頻工作方式、算法和功耗四個(gè)方面取得了顯著(zhù)創(chuàng )新,且處理性能遠高于國內廣泛采用的同類(lèi)觸控芯片,理想地滿(mǎn)足了用戶(hù)在防水、懸浮、戴手套、接近感應及極度溫差下的觸控使用需求。
隨著(zhù)可穿戴設備越來(lái)越火,對于觸控屏的要求也與傳統的手機、平板觸控有了很大的不同,比如針對曲面的屏幕其算法與過(guò)去平面觸控方式截然不同,而ICN85系列在功耗和觸控算法上也針對可穿戴設備進(jìn)行了支持。高信噪比(SNR)和專(zhuān)為弧面設計的算法保證了手指在弧面上觸摸時(shí)接觸面積不停變化的情況下依然能計算出精準的坐標(中心坐標偏差≤1mm)。
除了以上提到的功能外,日前MTK與匯頂合作推出一項HotKnot技術(shù),以觸控芯片為主要感測的媒體,再通過(guò)P sensor(光感應原件)、G sensor(重力感應原件)來(lái)進(jìn)行輔助的傳輸資料。只要兩臺設備裝備有Hotknot技術(shù)的觸摸屏相互接觸即可簡(jiǎn)單的進(jìn)行資料傳輸及付款。這種數據傳輸方式由于無(wú)需增加硬件成本,號稱(chēng)“窮人的NFC”。目前,此款芯片功能被TCL y900型號手機和聯(lián)想notebook所采用。國內兩大互聯(lián)網(wǎng)巨頭騰訊與阿里巴巴紛紛表示,Hotknot不僅能帶來(lái)全新的觸控體驗,更蘊藏著(zhù)無(wú)限商機。不過(guò)也有業(yè)內人士表示,目前HotKnot聯(lián)盟的入會(huì )門(mén)檻很高,盡管不少觸控IC廠(chǎng)商也有類(lèi)似技術(shù),但需要交納高昂的聯(lián)盟會(huì )費。“既然MTK可以這么做,展訊其實(shí)也可以聯(lián)合觸控IC廠(chǎng)商來(lái)建立類(lèi)似的聯(lián)盟。”陳馗表示。
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