触控IC技术：如何平衡高灵敏度与抗干扰？

触控IC群雄逐鹿，降成本大势所趋

据了解，目前全球有不下30家触控IC厂商，竞争非常激烈。经历了数年积累，国内IC设计厂商在本地化支援和成本控制上开始取得优势，与国际大厂的技术差距也在不断缩小，进入触控IC领域的厂商日益增多。目前Atmel，Synaptics和Cypress等国际大厂仍然占据了全球高端品牌手机60%以上的触控IC份额，但在整体出货量上国内厂商已经逐渐追了上来。

根据《旭日显示与触摸》提供的数据，截至2013年11月，新思、敦泰、汇顶三家成为月出货量排名前三甲。除ATMEL、义隆、赛普拉斯等老厂商外，包括迅骏、艾为、奇景、贝莱特、联咏、集创北方、美法思、联阳、矽创、奕力等新晋厂商出货量均维持在KK级左右，2014年触控IC业将再次出现群雄逐鹿的场面。

其中国际厂商新思一直针对高端市场，在品牌、技术和资金三方面的优势下，一直占据领头羊的位置;敦泰则专注中低端市场，并在业内抢先推出Incell产品，开始向高端市场渗透;汇顶则背靠大树好乘凉，凭借COB技术以及MTK的支持，主要服务于中小手机品牌及方案商。由于中小厂商对于降成本的要求越来越高，而消费者在使用中使用单指的频率非常高，凭借更低成本的单指+手势方案，Mstar和思立微迅速填补了2013年春秋两季由于敦泰及新思缺货造成的市场空间。

在芯片领域，国际上极少会出现单颗芯片报价超过1美元以上的情况，而唯有在触控IC方面，单颗芯片报价高达3~5美元，少数如Atmel等报价更超过5美元。不过到2013年下半年，由于来自新的企业日益激烈的竞争及前三企业市场容量的渐变，触控IC市场价格开始下滑，业内预计到2014年将整体下降20~30%。

触控IC技术趋势，如何平衡高灵敏度与抗干扰?

随着2013年国内千元以下中低端智能手机的迅速放量，手机厂商对成本控制的需求也不断升高。而触控笔记本的渗透率一直不达预期也令各笔记本厂商伤透脑筋，唯有力图寻求更低价的触控屏解决方案。回顾2013年，在保证更低成本的同时提供更好的用户体验，成为各大触控IC厂商共同努力的方向。

受降成本的要求影响，由于可以节省ITO、膜和屏蔽材料成本，并且大大简化生产成本，业内对于单层ITO(G1F)的多点触控方案要求大增。除此之外，触控IC厂商还通过去掉Flash(如思立微)或MCU(如集创北方)的方式来进一步节省成本。

传统电容式触摸屏控制芯片普遍采用“SENSOR检测模块+MCU(内嵌Flash)”单芯片解决方案，芯片内部集成触摸识别、坐标计算、缩放等算法。而随着智能手机平台处理能力越来越强，MTK、展讯等主平台处理器主频均已达到1GHz以上，双核、四核CPU运算能力富足，完全可以将触摸数据的计算处理放到AP中，传统架构中内嵌的MCU+Flash似乎已显多余。

针对电容式触控模组低成本化趋势，艾为推出eTouch电容式多点触摸控制器系列。eTouch系列创新地采用“SENSOR检测模块+Finger识别处理器”架构，芯片负责采样整屏数据，而触摸坐标计算等处理在主控芯片内完成;独创E-Island?(Extract Island)触摸映射专利技术，高效上报触摸数据。北京集创北方科技有限公司技术副总陈馗表示，集创北方的ICN838系列最开始的定义就是无MCU，不过在具体的产品推广中发现，主控芯片的工程师一般不会帮助客户来进行调试，比如干扰问题的解决。“我们也跟主控厂商讨论过这个问题，纯Sensor版本，很多模拟的部分很多主控厂商是不愿意去做的。”陈馗表示，Touch的环境太复杂，而且牵涉到的产业链环节太多，主控厂商还是更倾向于将MCU外包出去。

为了提供更好的用户体验，触控IC正在追求更高灵敏度、更低功耗的过程中，也在努力增加如被动手写笔、手套触控、悬空识别、防水触控等越来越多的附加功能。Atmel公司日前就宣布针对3.2"至8.3"的下一代智能手机和平板电脑，推出最新maXTouch T系列触摸屏控制器产品mXT640T、mXT336T和mXT224T。T系列集成了许多特殊的性能，例如支持1毫米maXStylus Gen II主动/被动式手写笔、20-25mm悬空识别能力、防潮以及多指3.0毫米厚度手套触控、5.0毫米单指手套触控等，旨在提升移动设备的性能与价值。据Jon Kiachian透露说，Atmel目前正在与多家ITO和LCD制造商紧密合作，以支持包括OGS、G1、GF、On-Cell在内的多种结构，并计划于2014年初实现量产。

随着触控屏越来越多采用On-cell、In-cell等薄型触控方案，由于LCD中直接贴合触控模组，来自显示面板以及充电器的干扰问题越来越严重。为提纲抗干扰能力，赛普拉斯日前发布了TrueTouch Gen5触控IC，强化了LCD屏幕扫描速度以及干扰防护能力，同时支援业界最高40伏的峰值电压(Vpp)、自适应跳频(AFH)功能，可锁定1～500kHz充电器杂讯频率范围，提供绝佳的电源杂讯免疫力。不过陈馗表示，这种做法虽然能够有效抗干扰，但是瞬间功耗下不来，而触控IC目前最被人诟病的不是抗干扰性而是功耗。功耗低的话信号也低，抗干扰能力就差，如何平衡两者之间的关系是需要下工夫的。陈馗表示，目前这方面做得比较好的是新思的ClearPad 3400，不仅缩短触控反应延迟时间，更大幅提升讯噪比(SNR)，强化抗LCD、充电器干扰功能。此外，集创北方的ICN85系列触控芯片采用独有的窄带滤波器技术，1KHz超精细的可控驱动频率，大大提高了芯片的干扰抑制能力，达到国际一线品牌的产品的水平，整体表现及客户体验优于国内主流竞争厂商。

陈馗表示，被动笔触控以及手套触控方式需要高灵敏度，而手指触控则需要低灵敏度，这两种模式需要流畅的进行切换，这也是业内公认的难点。集创北方的ICN85系列触控芯片在杂讯抑制、跳频工作方式、算法和功耗四个方面取得了显著创新，且处理性能远高于国内广泛采用的同类触控芯片，理想地满足了用户在防水、悬浮、戴手套、接近感应及极度温差下的触控使用需求。

随着可穿戴设备越来越火，对于触控屏的要求也与传统的手机、平板触控有了很大的不同，比如针对曲面的屏幕其算法与过去平面触控方式截然不同，而ICN85系列在功耗和触控算法上也针对可穿戴设备进行了支持。高信噪比(SNR)和专为弧面设计的算法保证了手指在弧面上触摸时接触面积不停变化的情况下依然能计算出精准的坐标(中心坐标偏差≤1mm)。

除了以上提到的功能外，日前MTK与汇顶合作推出一项HotKnot技术，以触控芯片为主要感测的媒体，再通过P sensor(光感应原件)、G sensor(重力感应原件)来进行辅助的传输资料。只要两台设备装备有Hotknot技术的触摸屏相互接触即可简单的进行资料传输及付款。这种数据传输方式由于无需增加硬件成本，号称“穷人的NFC”。目前，此款芯片功能被TCL y900型号手机和联想notebook所采用。国内两大互联网巨头腾讯与阿里巴巴纷纷表示，Hotknot不仅能带来全新的触控体验，更蕴藏着无限商机。不过也有业内人士表示，目前HotKnot联盟的入会门槛很高，尽管不少触控IC厂商也有类似技术，但需要交纳高昂的联盟会费。“既然MTK可以这么做，展讯其实也可以联合触控IC厂商来建立类似的联盟。”陈馗表示。