MEMS(Microelectromechanical Systems)微機電系統(tǒng)，將微電子技術與機械工程融合到一起的一種工業(yè)技術,，它的操作范圍在微米范圍內(nèi),，能夠把力轉化成電信號,。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)方式是在基質上堆積物質層，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構,，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。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,?！?/p>
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,。可穿戴設備最大的成本是組裝成本,，力的交互和傳導與結構強相關,，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鍵。
但是此前壓力交互技術一直不理想,，比如戴著TWS耳機想要調音量,，就一定要把手機拿出來調;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,?！皬牟牧?、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),。“任璐佳說到,，”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,?！?/p>
在TWS耳機領域，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果,，紐迪瑞解決最大的問題就是易組裝?！?/p>
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。