六大主流電容觸摸廠商策略與方案比較
當(dāng)蘋果公司將電容觸摸感應(yīng)技術(shù)從筆記本電腦引用到iPod后，電容觸摸感應(yīng)熱浪正席卷幾乎所有電子產(chǎn)品，從筆記本電腦、智能電話、PDA、游戲機(jī)等手持設(shè)備，到LCD TV、DVD等消費(fèi)電子產(chǎn)品，再到洗衣機(jī)、空調(diào)、冰箱、熱水器、電磁爐以及咖啡壺等大小家電，無不以加入電容觸摸感應(yīng)為新的賣點。甚至有廠商已向《國際電子商情》透露他們準(zhǔn)備在工業(yè)儀表上也采用電容觸摸感應(yīng)技術(shù)。
面對席卷而來的應(yīng)用浪潮，電容觸摸傳感器/控制器半導(dǎo)體廠商隊伍也在迅速擴(kuò)大。從最早的筆記本電腦電容觸摸感應(yīng)IC廠商新思科技（Synaptics）和義隆電子，至后來的Cypress、韓國ATLab以及英國Quantum Research Group新三足鼎立，再到新近強(qiáng)勢加入的意法半導(dǎo)體和飛思卡爾兩家半導(dǎo)體巨頭，這一市場已變成群雄逐鹿。再進(jìn)一步，LCD驅(qū)動IC領(lǐng)先廠商Leadis即將以集成驅(qū)動IC與傳感器的高集成度電容觸摸方案加入，據(jù)悉，TI也將攜MPS430微控器闖入，這市場變得更加熱鬧了。還有，一些本地廠商也在憑借其低成本的ASIC方案進(jìn)入，比如上海的啟攀微電子。電容觸摸感應(yīng)市場正在進(jìn)入一個全新的戰(zhàn)國時代，它也成為半導(dǎo)體廠商新一輪的利潤增長點——當(dāng)主芯片正變得雷同而缺少競爭性時，差異化的外圍就成為新一輪競爭的焦點。
那么，我們?nèi)绾芜x擇這眾多的半導(dǎo)體廠商和方案，他們之間有何不同？其實，雖同為電容觸摸感應(yīng)技術(shù)，但各種應(yīng)用的需求是有差異的，而各半導(dǎo)體廠商也專注在不同的應(yīng)用領(lǐng)域，策略各異。
《國際電子商情》記者通過采訪以上的多家公司，分析認(rèn)為新思科技、義隆電子以及即將推出電容觸摸IC的Leadis基本是專注于筆記本電腦和便攜消費(fèi)電子領(lǐng)域，它要求電容觸摸感應(yīng)技術(shù)的特點是具有高的分辨率，甚至可手寫輸入，高背光、不僅能實現(xiàn)觸摸按鍵功能，還能實現(xiàn)全屏觸摸、甚至多指觸控等先進(jìn)功能。而Cypress、ATLab、Quantum、意法、啟攀微電子等廠商的方案則更廣泛，他們既有針對便攜消費(fèi)電子的方案，也有針對少按鍵家電產(chǎn)品的方案。與新思科技、義隆等不同，這幾家公司的方案主要針對觸摸按鍵/滑條/滑輪，而少用于全觸摸屏，目前這幾家都沒有多指觸控方案，都表示多指觸控方案正在開發(fā)中。但是他們能應(yīng)對家電產(chǎn)品所需的抗靜電、抗水以及電磁干擾要求等。
在專利方面,新思科技、Cypress、ATLab、Quantum四家公司都擁有不同的核心專利，比如新思科技擁有XY向2D專利、Cypress擁有表面電容感應(yīng)專利、Quantum擁有電荷轉(zhuǎn)移電容感應(yīng)專利、而ATLab公司擁有阻抗變化檢測引擎技術(shù)專利。其它公司進(jìn)入該市場，需要與這些公司購買專利。不過，新進(jìn)入的本地IC公司啟攀微電子則表示他們擁有自己的專利，沒有采用以上幾家公司的專利。
在方案實現(xiàn)上，電容觸摸感應(yīng)可分為全ASIC方案和基于MCU的方案。其中新思科技是ASIC方案的代表；而Cypress和義隆、Quantum則采用基于MCU的方案；ST的方案中既有MCU結(jié)構(gòu)（由Quantum援權(quán)）也有全硬件結(jié)構(gòu)（ATlab授權(quán)）的產(chǎn)品；Leadis則很可能走集成更高的ASIC方案。
全屏觸摸、觸摸按鍵以及筆記電腦、便攜設(shè)備與家電等不同應(yīng)用需求是不是樣的，以下讓我們看看不同應(yīng)用對電容觸摸感需求有何不同。
不同應(yīng)用對觸摸感應(yīng)器件的需求差異
意法半導(dǎo)體大中國區(qū)模擬、電源、微機(jī)電產(chǎn)品事業(yè)部市場部經(jīng)理JS Park對三類主要應(yīng)用的差異化需求分析如下：
一是便攜電子應(yīng)用。它要求觸摸屏具有很高的精度和三維接口，不能出現(xiàn)功能故障。同時，它還要求寬的動態(tài)范圍、防劃傷、背光能力和低功耗。
二是消費(fèi)電子如家電類應(yīng)用。它要求防噪聲，三維接口、高亮轉(zhuǎn)換、強(qiáng)抗環(huán)境變化、抗劃傷以及低成本等需求。
三是筆記本電腦。筆記本圖像觸摸要求同時在屏幕上跟蹤多個目標(biāo)，并且立即給出圖形接口信息。此外，高分辨率也是非常重要。
與傳統(tǒng)的電阻觸摸相比，電容感應(yīng)觸摸具有以下四點優(yōu)勢：一是多觸點能力，二是光傳輸性較好，因此可以做出鮮艷和誘人的觸摸屏，三是耐用性和可靠性較強(qiáng)，因為可用玻璃代替可變形的電阻薄膜，四是具有自校準(zhǔn)能力，可以實現(xiàn)更加無縫的用戶體驗。新思科技有限公司上海代表處總經(jīng)理（中國）陳元指出：“傳統(tǒng)電阻觸摸屏的故障率高，返修率也高，而電容觸摸感應(yīng)則要可靠得多。”
陳元很形象地解釋了電容觸摸感應(yīng)在便攜消費(fèi)電子市場受歡迎的原因，他解釋道：機(jī)械輸入只能根據(jù)具體按鍵上面的圖標(biāo)提供有限的功能描述，與此不同的是，觸摸屏可以利用軟件編程為給定的應(yīng)用帶來優(yōu)化控制互動過程。例如，智能手機(jī)用戶想打電話的時候，屏幕屏就可以呈現(xiàn)鍵盤布局；如果用戶使用智能手機(jī)播放音樂，就可以重新設(shè)置觸摸屏用于音樂播放器控制。這種適應(yīng)性的用戶界面極大地改善了設(shè)備和可用性，并縮短用戶學(xué)習(xí)使用設(shè)備的時間。隨著相關(guān)產(chǎn)品的功能越來越多，這點特別重要。
他繼續(xù)解釋，觸摸屏還能提供大量工業(yè)設(shè)計和機(jī)械設(shè)計優(yōu)點。通過利用觸摸屏進(jìn)行輸入，設(shè)計師就能保持非常大的屏幕尺寸，同時利用全部顯示面積進(jìn)行用戶互動。
義隆電子處長邱延誠補(bǔ)充道，全屏觸摸顯示還需支持很高的分辨率?！癷Phone美中不足的地方，就是不能支持手寫輸入，因其采用的電容傳感器只有較低的分辨率感應(yīng)，無法提供手寫辨識?！彼f道。
除高分辨率外，JS Park也認(rèn)為多手指觸摸是未來的發(fā)展方向，雖然目前意法的方案暫不能支持該功能。他說道：“多手指觸摸可以產(chǎn)生強(qiáng)烈的交互式操作感，還可以同時支持多個用戶操作，特別適合用于大型的交互式環(huán)境比如交互式墻和桌面。我們正在開發(fā)這一技術(shù)?！?
Leadis在即將推出的傳感器中支持多手指觸控。Leadis副總裁兼觸摸技術(shù)總經(jīng)理Alvin Wong說道：“電容觸摸允許多觸點應(yīng)用，而電阻感應(yīng)方式則不能。多觸點可以實現(xiàn)獨(dú)特的和差異化的UI體驗。”
Alvin Wong最后指出：“每種應(yīng)用在所需的傳感器輸入、是否需要多觸點支持、定位及定標(biāo)算法復(fù)雜程度等方面，都有不同的要求。還有其它一些要求也需因應(yīng)用的不同而變化。相對而言，面向按鍵/滑條/滑輪的電容觸摸技術(shù)比全觸摸屏控制器更容易設(shè)計。”
此外，陳元也提示，目前雖然蘋果的iPhone采用了電容感應(yīng)的全屏觸摸，但是其價格也是非常昂貴，一般的廠商負(fù)擔(dān)不起。他分析道：“現(xiàn)在全球能生產(chǎn)電容觸摸屏的廠商僅有一、兩家，所以生產(chǎn)成本非常高。理論上LCD廠商可以生產(chǎn)此類電容觸摸屏，但是現(xiàn)在全球的小屏LCD都在短缺，所以他們短時間內(nèi)不會投入資金來生產(chǎn)這種具有高風(fēng)險的觸摸屏了。”因此，電容觸摸感應(yīng)在智能手機(jī)上的應(yīng)用是以觸摸按鍵/滑條為主，高端機(jī)才會采用全屏觸摸。“中國大陸很多智能手機(jī)廠商都在與我們合作，包括中興、華為的手機(jī)上都采用我的觸摸按鍵方案。”陳元稱。
在另一個市場——家電市場，觸摸按鍵風(fēng)潮并不弱于便攜市場。對于電容觸摸感應(yīng)席卷大小家電市場的原因，Cypress亞太區(qū)國際市場部區(qū)域市場經(jīng)理李凡對《國際電子商情》記者解釋道：“電容觸摸按鍵/滑條與傳統(tǒng)的機(jī)械按鍵、薄膜按鍵相比，具有時尚、耐磨的特點，使其特別適用于白色家電等長壽命、高使用頻率的應(yīng)用，還可降低廠商的售后維護(hù)成本?！?
繼續(xù)道：“更進(jìn)一步，帶主控功能的電容觸摸方案還可與電腦聯(lián)網(wǎng)，比如在櫥房里一邊燒菜一邊上網(wǎng)查詢一些信息。伊萊克斯正在其新一代冰箱上設(shè)計這方面的應(yīng)用。再看未來，它還可與條型碼配合，消費(fèi)者可以方便地檢測冰箱中食品的保質(zhì)期?！崩罘矊Α秶H電子商情》記者孫昌旭介紹道。
而對于家電市場，應(yīng)用更復(fù)雜。不同的家電產(chǎn)品具有其獨(dú)特的要求：比如洗衣機(jī)需要極強(qiáng)的抗震能力和防潮能力、電磁爐需要極強(qiáng)的抗靜電和防水能力、風(fēng)扇則需要抗蜂鳴能力、熱水器需要抗高溫和防潮能力等等，他們的共性則是需要更低的價格和設(shè)計更簡單。
不同的應(yīng)用具有不同的需求，因而IC廠商關(guān)注的領(lǐng)域也各不相同，以下是對主要方案廠商策略與技術(shù)分析：
(一)新思科技：藉iPod名揚(yáng)觸摸市場，全ASIC方案集成度高
(二) Cypress：可編程CapSense提供極強(qiáng)的靈活性
(三) 義隆電子：著重于中小尺寸手持產(chǎn)品
(四) 意法半導(dǎo)體：發(fā)展兩條不同的產(chǎn)品線
(五) Leadis走驅(qū)動IC與觸摸控制集成之路
(六) 啟攀微電子：自主專利為OEM省去專利費(fèi)煩惱
面對席卷而來的應(yīng)用浪潮，電容觸摸傳感器/控制器半導(dǎo)體廠商隊伍也在迅速擴(kuò)大。從最早的筆記本電腦電容觸摸感應(yīng)IC廠商新思科技（Synaptics）和義隆電子，至后來的Cypress、韓國ATLab以及英國Quantum Research Group新三足鼎立，再到新近強(qiáng)勢加入的意法半導(dǎo)體和飛思卡爾兩家半導(dǎo)體巨頭，這一市場已變成群雄逐鹿。再進(jìn)一步，LCD驅(qū)動IC領(lǐng)先廠商Leadis即將以集成驅(qū)動IC與傳感器的高集成度電容觸摸方案加入，據(jù)悉，TI也將攜MPS430微控器闖入，這市場變得更加熱鬧了。還有，一些本地廠商也在憑借其低成本的ASIC方案進(jìn)入，比如上海的啟攀微電子。電容觸摸感應(yīng)市場正在進(jìn)入一個全新的戰(zhàn)國時代，它也成為半導(dǎo)體廠商新一輪的利潤增長點——當(dāng)主芯片正變得雷同而缺少競爭性時，差異化的外圍就成為新一輪競爭的焦點。
那么，我們?nèi)绾芜x擇這眾多的半導(dǎo)體廠商和方案，他們之間有何不同？其實，雖同為電容觸摸感應(yīng)技術(shù)，但各種應(yīng)用的需求是有差異的，而各半導(dǎo)體廠商也專注在不同的應(yīng)用領(lǐng)域，策略各異。
《國際電子商情》記者通過采訪以上的多家公司，分析認(rèn)為新思科技、義隆電子以及即將推出電容觸摸IC的Leadis基本是專注于筆記本電腦和便攜消費(fèi)電子領(lǐng)域，它要求電容觸摸感應(yīng)技術(shù)的特點是具有高的分辨率，甚至可手寫輸入，高背光、不僅能實現(xiàn)觸摸按鍵功能，還能實現(xiàn)全屏觸摸、甚至多指觸控等先進(jìn)功能。而Cypress、ATLab、Quantum、意法、啟攀微電子等廠商的方案則更廣泛，他們既有針對便攜消費(fèi)電子的方案，也有針對少按鍵家電產(chǎn)品的方案。與新思科技、義隆等不同，這幾家公司的方案主要針對觸摸按鍵/滑條/滑輪，而少用于全觸摸屏，目前這幾家都沒有多指觸控方案，都表示多指觸控方案正在開發(fā)中。但是他們能應(yīng)對家電產(chǎn)品所需的抗靜電、抗水以及電磁干擾要求等。
在專利方面,新思科技、Cypress、ATLab、Quantum四家公司都擁有不同的核心專利，比如新思科技擁有XY向2D專利、Cypress擁有表面電容感應(yīng)專利、Quantum擁有電荷轉(zhuǎn)移電容感應(yīng)專利、而ATLab公司擁有阻抗變化檢測引擎技術(shù)專利。其它公司進(jìn)入該市場，需要與這些公司購買專利。不過，新進(jìn)入的本地IC公司啟攀微電子則表示他們擁有自己的專利，沒有采用以上幾家公司的專利。
在方案實現(xiàn)上，電容觸摸感應(yīng)可分為全ASIC方案和基于MCU的方案。其中新思科技是ASIC方案的代表；而Cypress和義隆、Quantum則采用基于MCU的方案；ST的方案中既有MCU結(jié)構(gòu)（由Quantum援權(quán)）也有全硬件結(jié)構(gòu)（ATlab授權(quán)）的產(chǎn)品；Leadis則很可能走集成更高的ASIC方案。
全屏觸摸、觸摸按鍵以及筆記電腦、便攜設(shè)備與家電等不同應(yīng)用需求是不是樣的，以下讓我們看看不同應(yīng)用對電容觸摸感需求有何不同。
不同應(yīng)用對觸摸感應(yīng)器件的需求差異
意法半導(dǎo)體大中國區(qū)模擬、電源、微機(jī)電產(chǎn)品事業(yè)部市場部經(jīng)理JS Park對三類主要應(yīng)用的差異化需求分析如下：
一是便攜電子應(yīng)用。它要求觸摸屏具有很高的精度和三維接口，不能出現(xiàn)功能故障。同時，它還要求寬的動態(tài)范圍、防劃傷、背光能力和低功耗。
二是消費(fèi)電子如家電類應(yīng)用。它要求防噪聲，三維接口、高亮轉(zhuǎn)換、強(qiáng)抗環(huán)境變化、抗劃傷以及低成本等需求。
三是筆記本電腦。筆記本圖像觸摸要求同時在屏幕上跟蹤多個目標(biāo)，并且立即給出圖形接口信息。此外，高分辨率也是非常重要。
與傳統(tǒng)的電阻觸摸相比，電容感應(yīng)觸摸具有以下四點優(yōu)勢：一是多觸點能力，二是光傳輸性較好，因此可以做出鮮艷和誘人的觸摸屏，三是耐用性和可靠性較強(qiáng)，因為可用玻璃代替可變形的電阻薄膜，四是具有自校準(zhǔn)能力，可以實現(xiàn)更加無縫的用戶體驗。新思科技有限公司上海代表處總經(jīng)理（中國）陳元指出：“傳統(tǒng)電阻觸摸屏的故障率高，返修率也高，而電容觸摸感應(yīng)則要可靠得多。”
陳元很形象地解釋了電容觸摸感應(yīng)在便攜消費(fèi)電子市場受歡迎的原因，他解釋道：機(jī)械輸入只能根據(jù)具體按鍵上面的圖標(biāo)提供有限的功能描述，與此不同的是，觸摸屏可以利用軟件編程為給定的應(yīng)用帶來優(yōu)化控制互動過程。例如，智能手機(jī)用戶想打電話的時候，屏幕屏就可以呈現(xiàn)鍵盤布局；如果用戶使用智能手機(jī)播放音樂，就可以重新設(shè)置觸摸屏用于音樂播放器控制。這種適應(yīng)性的用戶界面極大地改善了設(shè)備和可用性，并縮短用戶學(xué)習(xí)使用設(shè)備的時間。隨著相關(guān)產(chǎn)品的功能越來越多，這點特別重要。
他繼續(xù)解釋，觸摸屏還能提供大量工業(yè)設(shè)計和機(jī)械設(shè)計優(yōu)點。通過利用觸摸屏進(jìn)行輸入，設(shè)計師就能保持非常大的屏幕尺寸，同時利用全部顯示面積進(jìn)行用戶互動。
義隆電子處長邱延誠補(bǔ)充道，全屏觸摸顯示還需支持很高的分辨率?！癷Phone美中不足的地方，就是不能支持手寫輸入，因其采用的電容傳感器只有較低的分辨率感應(yīng)，無法提供手寫辨識?！彼f道。
除高分辨率外，JS Park也認(rèn)為多手指觸摸是未來的發(fā)展方向，雖然目前意法的方案暫不能支持該功能。他說道：“多手指觸摸可以產(chǎn)生強(qiáng)烈的交互式操作感，還可以同時支持多個用戶操作，特別適合用于大型的交互式環(huán)境比如交互式墻和桌面。我們正在開發(fā)這一技術(shù)?！?
Leadis在即將推出的傳感器中支持多手指觸控。Leadis副總裁兼觸摸技術(shù)總經(jīng)理Alvin Wong說道：“電容觸摸允許多觸點應(yīng)用，而電阻感應(yīng)方式則不能。多觸點可以實現(xiàn)獨(dú)特的和差異化的UI體驗。”
Alvin Wong最后指出：“每種應(yīng)用在所需的傳感器輸入、是否需要多觸點支持、定位及定標(biāo)算法復(fù)雜程度等方面，都有不同的要求。還有其它一些要求也需因應(yīng)用的不同而變化。相對而言，面向按鍵/滑條/滑輪的電容觸摸技術(shù)比全觸摸屏控制器更容易設(shè)計。”
此外，陳元也提示，目前雖然蘋果的iPhone采用了電容感應(yīng)的全屏觸摸，但是其價格也是非常昂貴，一般的廠商負(fù)擔(dān)不起。他分析道：“現(xiàn)在全球能生產(chǎn)電容觸摸屏的廠商僅有一、兩家，所以生產(chǎn)成本非常高。理論上LCD廠商可以生產(chǎn)此類電容觸摸屏，但是現(xiàn)在全球的小屏LCD都在短缺，所以他們短時間內(nèi)不會投入資金來生產(chǎn)這種具有高風(fēng)險的觸摸屏了。”因此，電容觸摸感應(yīng)在智能手機(jī)上的應(yīng)用是以觸摸按鍵/滑條為主，高端機(jī)才會采用全屏觸摸。“中國大陸很多智能手機(jī)廠商都在與我們合作，包括中興、華為的手機(jī)上都采用我的觸摸按鍵方案。”陳元稱。
在另一個市場——家電市場，觸摸按鍵風(fēng)潮并不弱于便攜市場。對于電容觸摸感應(yīng)席卷大小家電市場的原因，Cypress亞太區(qū)國際市場部區(qū)域市場經(jīng)理李凡對《國際電子商情》記者解釋道：“電容觸摸按鍵/滑條與傳統(tǒng)的機(jī)械按鍵、薄膜按鍵相比，具有時尚、耐磨的特點，使其特別適用于白色家電等長壽命、高使用頻率的應(yīng)用，還可降低廠商的售后維護(hù)成本?！?
繼續(xù)道：“更進(jìn)一步，帶主控功能的電容觸摸方案還可與電腦聯(lián)網(wǎng)，比如在櫥房里一邊燒菜一邊上網(wǎng)查詢一些信息。伊萊克斯正在其新一代冰箱上設(shè)計這方面的應(yīng)用。再看未來，它還可與條型碼配合，消費(fèi)者可以方便地檢測冰箱中食品的保質(zhì)期?！崩罘矊Α秶H電子商情》記者孫昌旭介紹道。
而對于家電市場，應(yīng)用更復(fù)雜。不同的家電產(chǎn)品具有其獨(dú)特的要求：比如洗衣機(jī)需要極強(qiáng)的抗震能力和防潮能力、電磁爐需要極強(qiáng)的抗靜電和防水能力、風(fēng)扇則需要抗蜂鳴能力、熱水器需要抗高溫和防潮能力等等，他們的共性則是需要更低的價格和設(shè)計更簡單。
不同的應(yīng)用具有不同的需求，因而IC廠商關(guān)注的領(lǐng)域也各不相同，以下是對主要方案廠商策略與技術(shù)分析：
(一)新思科技：藉iPod名揚(yáng)觸摸市場，全ASIC方案集成度高
(二) Cypress：可編程CapSense提供極強(qiáng)的靈活性
(三) 義隆電子：著重于中小尺寸手持產(chǎn)品
(四) 意法半導(dǎo)體：發(fā)展兩條不同的產(chǎn)品線
(五) Leadis走驅(qū)動IC與觸摸控制集成之路
(六) 啟攀微電子：自主專利為OEM省去專利費(fèi)煩惱
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