电容触控技术和压力感测在智能手机中的应用和发展

工程师曾玲 发表于 2018-07-16 08:39:00 收藏 已收藏
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电容触控技术和压力感测在智能手机中的应用和发展

工程师曾玲 发表于 2018-07-16 08:39:00

深度分析电容触控芯片与压力感测技术于智能型手机发展。电容触控技术和压力感测技术已推广多年,其中虽然电容触控技术早已在多年前开始变成智能型手机的标准配备,但压力感测技术于智能型手机发展却是一直不温不火,甚至从2018年初便有消息指出,部分新一代iPhone机种将取消采用此技术,对供应链造成不小影响。

电容触控技术和压力感测在智能手机中的应用和发展

智能手机电容触控技术发展现况

在智能型手机应用中,电容触控技术日趋重要,除了横跨显示领域和生物识别外,各种透过电容触控芯片算法实现功能,也影响民众的使用习惯,例如压力感测技术能让使用者更精细的操作智能型手机各项功能。

Apple于2015年将压力感测技术导入iPhone后,相关供应链原本期待此技术将蓬勃发展,但不仅Android阵营尚未大规模采用,甚至有传闻指出部分iPhone机种可能会舍弃此技术,后续发展值得密切关注。

电容触控技术和压力感测在智能手机中的应用和发展

自iPhone导入电容触控荧幕后,是否具备手指触控界面技术已成为消费者区分智能型手机和功能手机的一项指标,也带起亚洲各地电容触控技术相关厂商,而电容触控芯片更是推动此趋势的关键角色。随着手机电容触控芯片价格每年下调,以及电容触控芯片的产品转进,过去几年来全球智能型手机电容触控芯片产值皆维持在约14亿美元规模。

拓墣最新研究指出,2018年智能型手机电容触控芯片产值将会大幅锐减至11亿美元,主要原因为大部分手机新案件早就以多点触控技术取代单点触控技术,产品转进单价成长空间有限,加上2018年导入显示触控整合芯片方案的案件放量,导致智能型手机电容触控芯片产值于2015~2018年CAGR为负8%。

显示触控整合芯片现况

电容触控技术虽早已成为智能型手机的标准配备,但随着Apple导入In-Cell(触摸面板功能嵌入到液晶像素中的方法)触控技术,原本外挂式触控技术的厂商受到不小冲击,尤其对电容触控芯片厂商影响甚巨。

在触控和显示技术的整合趋势下,智能型手机的主流电容触控芯片厂商相继与显示面板芯片结盟,像是Synaptics收购Renesas显示驱动芯片事业体、晶门科技与谱瑞科技分别收购Atmel部分maXTouch产品线和Cypress部分TrueTouch产品线,台湾电容触控芯片厂商敦泰和晨星,也各自并购显示驱动芯片厂商旭曜和奕力,皆是为了在显示和触控技术整合的大趋势下做好准备。

电容触控技术和压力感测在智能手机中的应用和发展

此类显示和触控整合芯片自2015年问世后,在2016年渐渐成熟;2017年透过与全荧幕设计相辅相成,市占率进一步提升;2018年更预计将再成长1倍以上规模,甚至待2019年晶圆代工厂产能问题缓解后,显示触控整合芯片将有望成为主流技术之一,因此缺乏相关产品的电容触控芯片厂商恐怕将面临更严峻的挑战。

柔性触控技术需求大增

自Samsung、Apple相继在旗舰机种采用柔性AMOLED面板后,柔性AMOLED面板市场需求不断提升,相对应的柔性触控技术也越来越受重视。

若Apple在2018年新机种继续采用柔性AMOLED面板,可以预期2019年市面上柔性触控技术的市场占比将会大幅提升,加上未来中国面板厂柔性AMOLED面板产能开出后,已开始耕耘可挠触控技术的相关厂商,包括非韩系阵营的宸鸿、GIS、欧菲光(002456,股吧)、信利等智能型手机触控模块厂,以及Synaptics、晶门科技与敦泰科技等可挠电容触控技术的芯片厂,皆将有望迎来可观商机。

压力感测技术的机会与挑战

电容触控芯片厂转进压力感测技术

承前所述,电容触控芯片厂商遇到巨大技术变革,使这些厂商不得不另辟战场以持续成长,于是便开启这些芯片厂商向其他技术扩展的路程。除了显示驱动芯片技术外,2015年底iPhone 6S开始导入压力感测技术,透过压力感测技术感测使用者的按压时间长短和力度大小等,实现更便利的编辑和内容预览等功能。

因压力感测技术能为使用者带来更好的使用体验,使得这些电容触控芯片厂商对压力感测技术商机也感到相当期待,众多电容触控芯片厂商如Synaptics和汇顶科技等,便先后投入此类同样以电容触控技术为基础的产品。

iPhone系列用的Force Touch压力感测技术为独立模块,其控制芯片是由Apple自行设计,再委外台积电与环旭电子(601231,股吧)代工制造和封装测试。

而Android阵营的华为,也在Mate S机种中将电容触控模块与压力感测模块整合,并搭载韩国HiDeep整合此两功能的芯片,实现类似Apple Force Touch的功能,并同时兼顾成本和机构设计等重要因子。

电容触控技术和压力感测在智能手机中的应用和发展

压力感测芯片/模组示意source:Goodix

自此以后,包含中兴、宏达电与联想等品牌,皆在2015~2016年间推出采用类似压力感测技术的机种,甚至有芯片厂商直接透过升级算法来感测手指按压面积,用最低成本方案模仿此功能,也让压力感测技术在一夕之间成为智能型手机市场的新宠儿,各相关厂商和研调机构皆曾乐观预测压力感测技术于智能型手机的渗透率将会在2、3年内突破50%。

但回顾2018年发展状况,不仅各Android品牌没有如预期扩大采用此技术或应用,连Apple都传出2018年新一代6.1吋iPhone可能将舍弃此功能。事实上,因压力感测技术在Android智能型手机的应用价值不够明显,2016下半年就已经没有太多新Android机种搭载此技术,2017年则仅剩宏达电还有以Edge Sense作为主打特色功能,其余主流Android品牌手机对压力感测技术的兴趣明显转淡。

因此假若2018年Apple 6.1英寸iPhone真的取消压力感测模块设计,2019年可能有接近1/3~1/2的iPhone都不会搭配压力感测模块,如此大规模下修程度,很难由少数Android品牌机种填补,因此推估2019年压力感测模块于智能型手机渗透率可能将下滑超过3成。

除了上述的显示驱动芯片和压力感测技术整合外,电容触控芯片厂商的最大机会点莫过于指纹识别芯片领域。自Apple导入指纹识别以来,此技术于智能型手机的渗透率不断提升,自然是吸引众多电容触控芯片厂商跨入,除了Android阵营市占最高的汇顶科技(Goodix)以外,其他如Synaptics、思立微、贝特莱与集创北方等厂商,皆是以原有电容触控技术衍生出电容式指纹识别芯片的厂商。观察Android阵营的指纹识别厂商市占状况,有将近一半厂商同样有经营电容触控芯片,可知这2种技术间的密切关联程度不言而喻。

手机触控笔有望带起新商机

以上大略整理了电容触控芯片厂商近年策略和技术发展重点方向,但根据拓墣观察,触控笔同样也是一个相当具有潜力的技术规格。

电容触控技术和压力感测在智能手机中的应用和发展

触控笔技术虽然在市场推广已久,但除了Samsung Note系列以外,此产品始终没有在智能型手机应用得到太大突破,已故Apple创办者Jobs甚至公开发表不认同智能型手机搭配触控笔观点。但就在Jobs逝世不久后,Apple便执行在iPad产品上搭配触控笔的市场策略,到2017年底更有市场传言Apple将在2018年或2019年推出支持触控笔功能的新iPhone,触控笔则会以选配方式提供给消费者选择。

若Apple真的执行此策略,势必又会对手机产业刮起一股风潮,且因支持触控笔功能的电容触控芯片规格更加严格,需有更高算法以实现更高的精度需求和更高的抗背景噪声能力,因此预估单颗电容触控芯片单价将会提升约30%,对于在手机、平板计算机与笔电触控笔领域已有相当程度着墨的台湾厂商而言,无疑会是一大利多消息。

小结

电容触控技术除了早已成为智能型手机标准规格外,也已发展出许多不同应用,为消费者带来更多且更贴近使用者的交互体验。由于电容触控芯片是电容感应技术大家族中,最早导入智能型手机且最主流的技术,因此其发展自然受市场关注。

根据拓墣指出,由于Android阵营的外挂式电容触控技术市场受到挤压和平均单价下滑等因素,预估2018年智能型手机电容触控芯片(不含显示和触控整合方案芯片)全球产值将下滑近2成左右。

此外,由于大部分智能型手机机种皆已搭载多点触控方案,因此未来推升产值的动力,主要将来自支援柔性触控和主/被动触控笔等功能的电容触控芯片之单价提升。

至于压力感测市场,假使Apple真的于2018年新一代iPhone取消搭载压力感测模块以节省成本,预估整体压力感测模块的市场规模将会在2019年显著下滑,对于台湾供应链厂商而言,后续影响值得关注。

由此转变也可看出,一直以来,Android阵营的手机用户对手机售价(成本)和自身感受应用价值之间是否对等十分在意,如今Apple也越来越重视此问题,不断尝试开发新产品来拓展和吸引Android中高阶客群。

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