敏芯微电子借“3D Touch”春风，触压传感器“扬帆出海”
2015-12-23 12:33:35   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

微访谈：敏芯微电子CEO李刚

采访背景：2015年，iPhone 6s的3D Touch新功能吸引了众人的目光，压力度触控成为传感技术的潮流热点。苏州敏芯微电子技术有限公司（以下简称：敏芯微电子）日前推出了MST700-ASC系列Force Touch（触压）传感器。该传感器是一种新型MEMS力传感器，能为客户带来更多更好的用户体验，并开发出更多的应用。为了探究Force Touch的更多“魅力”，麦姆斯咨询采访了敏芯微电子CEO李刚博士。同时，他还将介绍敏芯微电子触压传感器的典型应用和市场前景。

麦姆斯咨询：我们知道，在苹果发布iPhone 6s的3D Touch之前，其Apple Watch已经采用了Force Touch，请问3D Touch和Force Touch有哪些相同和不同之处？另外，苹果笔记本电脑Macbook是否也采用了类似技术？

李刚：在iPhone 6s之前，Apple已经在Macbook及其配件Magic Trackpad 2、Apple Watch里面分别采用了不同技术路线的Force Touch技术。Macbook及其配件Magic Trackpad 2由于体积比较大，所以Force Touch方案采用了金属应变片技术，类似于电子秤的工作原理。

Magic Trackpad 2拆解后，可以发现四个弹性金属应变片

Apple Watch由于体积比较小，因此适合采用膜技术（压电或电容感测）。其工作原理是：当手指按压在屏幕上时，引起一圈压力感测膜的电学参数（电荷或电容）变化，从而可以感知按压的力度，并调出不同的应用功能。

Apple Watch的压力感测膜

Apple Watch的Force Touch应用示例

而iPhone 6s则是采用整层电容式压力感测薄膜技术，放置于显示屏下方，用来检测电容随外界压力的变化。我认为3D Touch与Force Touch只是不同的称呼而已，其背后的工作原理并无本质差别。

iPhone 6s采用电容式压力感测薄膜技术

麦姆斯咨询：Force Touch技术方案主要有哪几类？敏芯微电子MST700-ASC系列触压传感器属于哪种技术方案？有哪些优劣势？

李刚：在手机领域，我将Force Touch技术划分为三大类：

第一类是低成本的“假”压力触控技术。当手指按压屏幕的力度变大时，手指皮肤与屏幕的接触面积也会变大，那么利用现有的电容触摸屏及软件算法，就可以间接判断触控力的大小，进而实现压力触控功能。其缺点是对坚硬的或不导电的物体实现不了压力触控功能。我认为此类技术路线的生命周期极其短暂，毕竟用户体验不好。

第二类是压力感测膜技术。该类技术采用的膜主要有电容膜、压电膜和压阻膜三种。该技术路线是目前主流，且产业链比较成熟，容易实现快速量产。但是它也有一些缺点，例如：（1）会增加手机的厚度；（2）需要额外的驱动IC，因此会增加一定的成本；（3）灵敏度和分辨率不是很高，难以实现精确地压力测量。

第三类是敏芯微电子的MEMS力传感器技术。相比其它技术方案，MEMS力传感器技术具有如下优点：

（1）体积小。传感器尺寸为2mm x 2mm x 1mm，只需要放在屏幕四角，并不像压力感测膜技术，需要平铺于整个屏幕下方，从而增加了手机厚度。

敏芯微电子MST700-ASC系列Force Touch（触压）传感器

（2）高灵敏度以及更宽的动态范围。由于采用了MEMS技术，压力感测灵敏度以及动态范围都大大提升，尤其适合于精确测量应用，例如利用手机屏幕进行精确称重，以及绘画时的笔迹粗细控制等。

（3）灵活的应用。点应用：单颗触压传感器可以代替开关等数字按键。线应用：两颗触压传感器可形成一个线阵列，安放在手机侧边代替手机的数字键，并提供更丰富的触觉模式。面应用：四颗触压传感器的组合使用，配合以定位传感算法，用户可以进一步地计算出触压点的位置，实现“测力、定位”二合一的完整的解决方案。

（4）大屏应用。由于压力感测膜技术的成本随着屏幕面积的增加而增加，所以不太适合大屏应用。而我们这种技术方案，理论上成本与屏幕面积无关，所以尤其适合于大屏应用。

但是，MEMS力传感器技术在市场推广中也有一定的困难，因为这是一种比较新颖的技术，需要产业链上下游的配合和生态链重构，包括MEMS芯片设计、触控模组、触控IC芯片等。所以我认为短期内第二类“压力感测膜技术”在手机领域依然是主流技术。而我们的MEMS力传感器技术则会在一些细分市场首先获得突破。

麦姆斯咨询：敏芯微电子在触压传感器技术方面（包括器件设计、制造工艺、封装测试、软件等）储备了多长时间？有哪些专利做保障？

李刚：敏芯微电子在Force Touch技术上的储备可追溯到功能手机时代。当时公司开发此技术的目标是代替联想笔记本的“小红帽（TrackPoint）”以及功能手机的数字按键和上下左右键。当时K公司（麦姆斯咨询猜测K公司是楼氏电子）CEO来访敏芯微电子时，说了一句话对我影响比较大。他说：“K公司的目标不是一个声学公司，而是一个用户接口（UI）公司。我们在做下一个堪比MEMS麦克风的新产品！”后来了解到，K公司CEO所说的新产品的起源是：当年摩托罗拉（Motorola）希望采用操纵杆（Joystick）来代替按键。“下一个堪比MEMS麦克风的新产品”的市场诱惑是我们当年触压传感器立项的依据。但是，乔布斯的触摸屏技术定义了智能手机，也让操纵杆失去了存在的意义。所以，我们虽然开发了触压传感器技术，却不得不将其束之高阁。

第一次技术复活的契机：敏芯微电子配合深圳一家厂商做超声笔应用。我们的MEMS力传感器可以用来控制笔迹的粗细。此概念比乔布斯的Apple Pencil早了接近3年，所以我始终认为中国不是没有创新，而是我们的创新缺乏市场领导力。但是超声笔应用项目最终失败了，原因是客户无法解决超声波算法问题。

第二次技术复活的契机：敏芯微电子配合国内一家触控IC大厂F公司（麦姆斯咨询猜测F公司是敦泰）做平板电脑上的笔应用。同样地，该应用也要求根据按压力度来控制笔迹的粗细。但是国内触控IC公司的客户往往比较低端，对成本很敏感，所以该项目由于成本原因也搁浅了。

第三次技术复活的契机：敏芯微电子探寻MEMS力传感器在成人用品方面的应用。目前，该市场上的方案主要是采用金属应变片技术。同时，我们了解到脉搏测量方面的应用需求。但是，这些应用的需求量都很小，不足以吸引我们投入资源将MEMS力传感器实现量产。

第四次技术复活的契机：借“苹果3D Touch”之春风，敏芯微电子再次“扬帆出海”。由于智能手机的海量市场，让我们拥有足够的信心将尘封的技术推向量产。所以，对外界来说，可能觉得敏芯微电子推出了一款新产品。但是在我们公司内部，这款产品是“老树逢春发新枝”。MEMS力传感器技术准备时间已经超过4年，并且申请了美国和中国发明专利。

麦姆斯咨询：据了解，MST700-ASC系列触压传感器采用了敏芯微电子具有专利技术的、独特的“柔性介质隔离”的封装技术，能否详细介绍该技术的特点？

李刚：简单的物理公式：F = P x S。敏芯微电子在压力传感器方面已经拥有大量的技术储备，如果我们需要开发力传感器，只要做好上述公式的转换。在这里主要有两个技术难点：

第一，如何解决力的传递问题。我们采用了柔性介质隔离技术，将外界的硬接触力做一个缓冲，然后再作用到芯片上。这涉及到很多柔性材料的选择。

第二，当外界的硬接触力直接作用到芯片上时，如何避免芯片的键合线（Bonding Wire）被破坏？这也是该产品需要重点解决的难题之一。

麦姆斯咨询：您认为触压传感器未来的市场前景如何？

李刚：力学信息作为一个基本物理量，我认为未来的潜在市场是巨大。然而，目前市场总量很小的原因是：

第一，价格。以前不是没有市场需求，而是国外一些供应商的报价动辄上百人民币，严重阻碍了应用“热情”。而随着以手机为代表的消费类市场增长，将极大地促进MEMS力学传感器价格的下跌，进而促使各家厂商开发更多的应用。

第二，极少的供应商。到目前为止，小型力学传感器的供应商并不多。因此，基于MEMS技术开发的力学传感器就更加稀少了，全球范围内屈指可数。

敏芯微电子有着半导体基因，同时也会利用半导体思维来推广MEMS力传感器。所以，我们会大大降低“力传感器”的市场价格，以促使更多终端厂商采用该传感器。而当我们的产品销量上升时，又会进一步降低产品成本。这是一个良好的正向循环。

麦姆斯咨询：敏芯微电子MST700-ASC系列Force Touch（触压）传感器何时量产？价格和产能情况如何？您是否可以预测未来三年这款产品的销量？

李刚：我们的MEMS力传感器预计2016年第一季度实现量产。在价格策略方面，我们比较激进，相对于国外厂商同类产品，可能只有他们定价的十分之一！（麦姆斯咨询点评：中国厂商再次扮演“价格杀手”的角色，为传感器的广泛应用做出重要贡献）由于我们的产品没有内嵌专用集成电路（ASIC），测试比较简单，这意味着测试产能巨大。同时，前端制造和封装产能也没有瓶颈。所以，对敏芯微电子来说，MEMS力传感器的产能和价格不是主要障碍。

坦白地讲，由于MEMS力传感器是一款创新的产品，并没有太大的存量市场。所以，对未来的销量比较难以预测。如果生态链构建的好，能在手机上获得广泛应用，那么这款产品的销量是海量的。如果在手机应用上无法竞争过压力感测膜技术，只能进入一些细分市场，那么销量就比较小了。

麦姆斯咨询：敏芯微电子的触压传感器是否已经给一些智能手机厂商送样？您认为明年低端智能手机会集成你们的产品吗？

李刚：目前，我们的目标应该不是智能手机等终端厂商，而应该是思考如何与上下游厂商合作推进触压传感器应用，构建该技术的生态链。

麦姆斯咨询：敏芯微电子是否考虑和电容触控产业链厂商深度合作（如宸鸿科技、欧菲光、敦泰等）？如果合作，采用哪种方式？如果不是，那么您是否有其它市场战略？

李刚：敏芯微电子与电容触控芯片厂商的深度合作是一个必然结果。例如，我们已经掌握了敦泰触控IC的一些特性，后续会将“与生态链上下游合作”作为一项工作重点。

麦姆斯咨询：机遇和挑战并存。敏芯微电子在市场上推广触压传感器过程中遇到哪些困难和挑战？你们是如何解决的？

李刚：可预期的困难还是新产品在细分市场中的如何应用，以及在手机领域如何构建生态链，包括敏芯微电子与触控IC公司以及触控模组厂的配合。

MEMS力传感器是敏芯微电子从“Me Too”往“Me First”战略转型的一次尝试。通常半导体业界的规律是美国做创新，中国大陆来做Cost Down。这样的状况就导致：中国大陆公司在产品推出时，就必须面对残酷的红海竞争。随着敏芯微电子各个方面能力的增强，我们越来越注重产品的原创性。过去一段时间，我们在MEMS麦克风产品线上做了很多次小的“Me First”尝试，以实现差异化竞争，例如推出业界首款±1dB灵敏度容差的MEMS麦克风、数字多模I2S输出的MEMS麦克风、高灵敏度高信噪比适合远场应用的MEMS麦克风等。

而MEMS力传感器则是一条完全创新的产品线，算是敏芯微电子第一个完整的“Me First”产品线！然而新产品线的推广，则需要充分培育市场。当然，敏芯微电子也会去学习这方面经验！

麦姆斯咨询：您是否可以介绍下敏芯微电子在触压传感器业务板块的未来5年规划？

李刚：主要是“Me First”产品的市场推广。我们也在不断地总结，及时地调整战略规划。虽然未来5年规划一言难尽，但是充满美好的期待。这里再次借用K公司CEO当年说的话：“我们在做下一个堪比MEMS麦克风的新产品！”