Qorvo Sensor Fusion如何革新HMI体验

iPhone 16的一个亮点就是增加了“相机滑动控制”按键。这个按钮不仅能让用户迅速启动拍照或录像模式，还能单手调节变焦、曝光、景深等高级参数，为摄影爱好者带来了极大的便利。这一按键看似简单，实则是电容触控、压力感应和机械结构的集大成者，也体现了工程设计上和技术成熟的进步。

电容触控的使用已经非常广泛，对压力传感器的组合则是一个新的趋势。因为电容触控技术擅长在X+Y平面上实现精确定位，而压力传感器则能在Z轴上提供精确的压力反馈，两者结合使用可以有效避免误操作，提升用户体验。而且，当智能终端的操作界面开始向金属，皮革，ABS，木料等介质扩充时，压力传感器则是一个非常有益的补充。甚至在某些应用场合，压力传感器还能完全取代电容触控。

Qorvo公司正在积极推进MEMS压力传感器在人机界面（HMI）领域的应用。其产品已经迭代到第3代产品，以丰富先进广泛的产品组合，超高的灵敏度、超低功耗、极小的封装尺寸而闻名业界。本文将详细介绍Qorvo公司的Sensor Fusion（传感器融合）解决方案的优势。

Qorvo Sensor Fusion实现真正的“无间隙”设计

电容触摸感测是HMI领域中最主流的技术之一。这种技术通常被集成到显示屏中，通过感测接触带来的微小电容变化来确定手指在屏幕上的精确位置。但是，电容触控非常“娇气”，如果使用者佩戴手套、手指被弄湿或受到其他环境影响时，响应度就会大打折扣。

此外，电容式触控技术与其他技术结合使用时，也会增加机械设计的复杂性。例如，为了确保物理和机械按钮具有良好的防尘和防水性能，设计时往往需要加入密封措施，这无疑增加了设计难度和成本。

MEMS压力传感器的引入，为应对这些挑战带来了全新的思路。通过在任何材质的表面下方集成高灵敏度的力敏元件，可以实现“无间隙”设计，即使是在厚度超过两英寸（5.08cm）的表面下也能正常工作。这种力敏技术不仅消除了对传统机械按钮的需求，简化了设计流程，还能够在各种条件下（如佩戴手套、使用手写笔或铅笔，以及在潮湿、干燥或多尘的环境中）提供可靠的触控响应。

无间隙设计不仅解决了设计人员和用户面临的一些常见问题，还消除了对密封件的需求及其有效性测试的必要性。它用光滑的表面替代了传统的柔性材料按钮，避免了灰尘和细菌的积聚，这对于医疗和洁净室应用尤其重要。此外，这种设计使得清洁和维护变得更加方便。

MEMS压力传感器最大的优势还是高灵敏度。比如，Qorvo的MEMS压力传感器能够检测到覆盖材料表面微米乃至纳米级别的细微变化，无论是平面还是曲面。而且由于采用了先进的硅工艺，这些体积微小的芯片可以轻松地集成到任何设计中，而且功耗极低，非常适合手机和可穿戴设备等移动与便携式设备。

通过将压力感测与电容式触控技术相结合，可以创造出无缝、高效的功能界面，有效地结合用户意图与触控位置，大幅降低误操作的概率。这种结合不仅提升了用户体验，还为设计师提供了更多创新的可能性。

更纤薄智能的消费电子

除了在新一代手机上的创新应用，笔记本电脑的触控板也非常适合MEMS压力传感器。传统的触控板表面必须具有足够的柔韧性，才能在按压时移动机械致动臂，而使用MEMS压力传感器之后，制造商能够选择更为坚硬且多样化的材料，如玻璃、铝、钛或高强度透明塑料，这不仅有助于实现产品轻薄化的目标，也为设计带来了更大的自由度。而且MEMS压力传感器能够解决电容触控无法解决的误触问题，带来更好的客户体验。

这种传感器技术的引入，为设计师提供了增加新功能的空间，比如加大电池容量或是集成更多的功能组件，而无需牺牲设备的便携性。此外，MEMS压力传感器可以轻易地嵌入笔记本电脑的顶盖或触控板下，搭配电容触摸，用于实现额外的交互功能，无需额外的物理按键或复杂的机械结构，这为设备的设计和功能扩展提供了新的可能性。

MEMS压力传感器还能够识别不同级别的按压力度，为用户提供了一种全新的交互方式。用户可以通过调节按压的力度来执行不同的命令，比如轻触以浏览网页，稍重一点的按压来打开应用程序，最重的按压则可以执行特定的功能或调整设置。这种多级压力感应技术，使得触控板的操作更加直观和高效，同时也为设备的个性化定制提供了基础。

Qorvo提供的MEMS压力传感器解决方案，正在重新定义笔记本电脑触控板的设计标准。它们不仅克服了传统设计中的局限，为更轻薄、更具创新性的产品设计铺平了道路，而且还为未来的交互体验提供了无限的想象空间。

实现汽车中的智能表面

近年来，汽车行业掀起了一股“智能表面”的潮流。所谓智能表面，是指汽车内部和外部的部件集成了多种传感器、执行器和显示技术，不仅能与用户互动，还能收集环境数据，帮助优化车辆性能，让驾车体验更加智能、安全和舒适。

在驾驶舱里，智能表面的应用尤为亮眼。方向盘上的智能表面替代了传统的物理按钮，通过触摸感应和手势识别技术，让驾驶员可以在保持视线不离开路面的情况下，轻松调整音量、切换音乐等。中控台的智能表面更是集多功能于一身，不仅支持多点触控和压力感应，还能在透明的显示屏上灵活显示导航信息或车辆状态，既时尚又实用。车门把手和座椅也不甘落后，采用了智能表面技术，车门把手结合了无钥匙进入和启动功能，利用生物识别技术验证车主身份，增强了安全性和便利性。

汽车制造商们最初希望通过整合触控显示屏与专有的操作系统，来复制那种流畅的用户体验。然而，这条路并不平坦。复杂的导航操作、不同环境条件下的显示问题，以及缺乏物理按键带来的触觉反馈，都成为了前行路上的绊脚石。比如，电阻式触控屏在阳光下难以看清，而电容式触控屏在寒冷天气很难操作。

工业设计师们开始探索未来的设计方向，将仪表盘上的独立按键重新设计成智能表面，这些表面看起来就像平滑无缝的实木或碳纤维板，但可以根据驾驶员的需求动态显示控制选项。这样的设计不仅美观，还极大提升了用户体验。

在这个过程中，Qorvo的基于MEMS的传感技术脱颖而出。这项技术不仅灵敏度高，能够穿透任何材料准确感知用户的操作意图，还符合AEC-Q100车规标准，确保了系统的稳定性和可靠性。目前，已有电动汽车制造商采用Qorvo的固态非侵入式解决方案，成功地替换了传统的方向盘按键并实现量产。与此同时，多家汽车制造商也在积极探索Qorvo技术在方向盘、3D触控显示屏和车门面板控制等领域的应用。Qorvo正通过其创新技术，为智能表面的广泛应用铺设道路，引领汽车行业向更智能、更安全的方向迈进。

拓展更多应用空间

不仅限于手机、笔记本电脑和汽车，在所有涉及人机交互的场景中，MEMS压力传感器都能找到广泛应用。例如，在平板电脑和智能手机配备的触控笔（Stylus Pen）中，压力传感器是其关键组件之一。触控笔的笔身通常在手指按压区域采用金属材质，这种设计下，用户施加的压力较小，因此非常适合使用压力传感器来检测和响应。在可穿戴设备领域，为了实现复杂的手指按压、触摸、长按及滑动等操作，压力传感器同样扮演着监测和识别这些动作的关键角色。

最近，特斯拉发布了Optimus机器人，该机器人展现了惊人的灵活性，能够执行调酒、玩石头剪刀布等任务，不仅能提起重达20磅的物品，还能准确抓取细小的物体，展示了几乎与人类双手相媲美的灵巧度。Optimus机器人的手部配备了触觉传感器，这些传感器能够感知物体的形状、硬度和重量等信息，从而实现精细的抓握与操控。

目前，实现触觉传感功能主要依赖两种技术路径：一种是阵列形式的高精度触觉传感器，另一种是压电式压力传感器。前者的优势在于拥有较大的感应面积，不过由于性能稳定性不足、技术不够成熟以及高昂的成本，大规模生产面临挑战。相比之下，压电式压力传感器技术更为成熟，尽管单独使用时可能需要与其他传感器协同工作以全面感知物体特性。总的来说，这两种技术都有各自的优势，未来的发展趋势可能是将两者结合，通过不断的迭代优化，推动触觉传感技术的进步。

Qorvo Sensor Fusion解决方案

针对上述应用场景，Qorvo的MEMS压力传感器提供了优秀的解决方案。例如，Qorvo推出的一款数字压感按键，作为目前市场上体积最小的集成压阻传感器（尺寸仅为0.91mm×1.27mm×0.25mm，采用6引脚CSP封装），集成了超低功耗、高信噪比的单通道模拟前端AFE，并支持通过行业标准的I2C接口直接与主处理器通信。

该数字压感芯片具备一个中断引脚，可用于替代传统按钮开关的功能，具有独立设置的触发上升和下降阈值。当触发力达到预设值时，可通过中断信号唤醒系统。此外，该传感器还具备自动校正偏移的功能，开机10ms后即可进入全功能感应模式，无需预先配置，使用极为便捷。在全功能感应模式下，其功耗极低，仅为9uA@30Hz，远低于大多数MCU的功耗水平。

面对多样化和复杂的使用环境，Qorvo不仅提供了丰富的堆叠结构设计方案，还能依据客户的特定需求定制软件算法，并在生产前进行仿真验证，提供一站式的交钥匙解决方案。Qorvo与客户紧密合作，从项目初期的概念构思直至最终的产品生产，全程协助客户完成电气、机械、软件及装配等各环节的工作，确保传感器能够无缝集成到客户的系统和应用中，帮助客户实现产品性能的显著提升。