超越触控：Qorvo MEMS压力传感器赋能意图感知

固态触控传感器技术的商业化推动了其在各类人机界面（HMI）应用中的广泛普及。这类传感器实现了简洁、无缝的设计，提升了产品的美观度和系统级性能。设计工程人员可以利用这些技术在完全封闭的表面上实现传感器功能，从而有效防止灰尘和湿气进入，使设备更易清洁与维护——这些优势如今已是现代智能设备用户的共识。

本篇技术文章探讨了HMI传感器技术的演变趋势，对比了电容式和电阻式（基于压力）两种主要技术方案。文章分析了它们在性能上的取舍、设计考量因素以及环境条件对传感器选型的影响；特别关注了新一代压力传感器的能力，如增强的灵敏度、材料兼容性以及在恶劣条件下的耐用性。通过这一对比，文章阐述了诸如Qorvo公司的压力传感技术进步如何塑造未来更加直观、可靠，且坚固的触控界面。

超越传统触控方式的新视角

如今，得益于智能手机的普及，我们对电容式触控技术已十分熟悉。该技术已广泛应用于手机之外的众多领域；虽然这种固态传感技术带来了便利，但也存在一些缺点，包括可能因意外触摸或滑动而意外激活——我们都曾遇到过由于电容式触摸屏在口袋或手提包中因意外滑动而误拨电话的情况。在某些场景下，仅检测手指的接近或轻触虽已足够，但却无法再现机械按键那种真实的按压反馈感和操作信息，因此可能导致误触发事件的发生。

此外，电容式触控系统通常只能在玻璃或塑料等特定材料上良好工作，这限制了设计的自由度。相比之下，电阻式压力传感器可以在金属、木材、塑料等更广泛的材质上正常运行，为产品设计提供了更多可能性。同时，电容式触控的性能更容易受到湿度、温度等环境因素的影响，导致其在某些条件下可靠性下降。这些限制可能会阻碍电容式触控传感器在许多应用场景中的实用性。下表1对比了电容式触控传感器与Qorvo MEMS压力传感器的主要特性，突出了两者的关键差异，并展示了Qorvo MEMS技术在多种应用中的显著优势。

表1，电容式触控传感器与Qorvo MEMS压力传感器对比

电容式与电阻式压力传感器各有其独特优势，理解它们之间的差异是为特定应用选择合适技术的关键。虽然成本是一个需要考虑的因素，但最终的决策应基于具体的应用环境和用户体验需求。选择传感器不仅仅要关注其工作原理，更在于找到最符合终端用户需求的那一种解决方案——无论是精度、耐用性、材料兼容性，还是对环境因素的抵抗能力。

市售压力传感器技术对比

表2对Qorvo的MEMS传感器与当前市场上其它压力传感器技术进行了比较。聚焦于灵敏度、紧凑尺寸、耐用性和线性度等关键参数，Qorvo的传感器展现出明显优势。这些优势转化为更可靠、更灵敏且高品质的用户体验——为产品设计人员带来了所需的性能优势，以实现解决方案的差异化。

表2，压力传感器技术对比

此外，Qorvo的压阻式MEMS压力传感器展现出卓越的耐用性，非常适合严苛环境。其坚固的结构确保了即使在恶劣条件下也能长期稳定运行。这种耐用性有助于延长集成该传感器设备的整体使用寿命。

最后，压阻式MEMS压力传感器出色的线性度简化了校准过程，确保用户能够轻松实现精确测量。这种线性响应增强了传感器输出的可靠性，在用户交互过程中提供一致且精确的反馈。

Qorvo的MEMS压力传感器

新一代压力传感器技术正逐步进入曾经由电容式触控传感器主导的市场，并在可用性和可靠性方面实现了显著提升。与电容式方案不同，这些先进的电阻式压力传感器能够准确识别用户的实际操作意图，并提供所需的中断，以产生类似机械按钮的触觉反馈，让用户清楚感知到按钮已被按下。这一方式极大地降低了误触风险，显著提升了多种应用场景下的操作精度与用户体验。

Qorvo压力传感器的工作原理独特而简单；其原理与传统的应变片相同。Qorvo的设计采用了全桥惠斯通电路，如图1所示。借助这一电路结构，并利用硅材料本身优异的物理特性（全球半导体制造的基础材料），Qorvo成功开发出高度灵敏的压阻式传感元件。该解决方案采用专有工艺，融合了先进的半导体设计、封装与制造技术。此外，这个小巧的封装内集成了惠斯通电桥、低噪声放大器（LNA）和模数转换器（ADC）。通过高效利用芯片面积，Qorvo在与原有模拟传感器相同的占板空间内集成了数字功能，实现了模拟前端的完全集成，整体封装尺寸仅为约1mm²。

图1，惠斯通电桥与Qorvo压力传感器

这一专有设计使Qorvo能够在晶圆级芯片尺寸封装（WLCSP）中实现极小的器件尺寸，同时保持无与伦比的灵敏度。

此外，集成式传感器设计使其几乎不受来自周围应用或环境源的电磁干扰（EMI）影响。因此，工程师可以放心地将EMI防护的重点放在系统的其它组件上，因为Qorvo压力传感器本身就具有抗此类干扰的能力。

深入解析压力传感器的灵敏度

Qorvo基于压阻式微机电系统（MEMS）压力传感器的一大关键特性是其凭借卓越的灵敏度能够精确检测到力的微小变化。这一特性在对精度要求极高的应用场景中尤为重要，可在各种使用场景中实现可靠的性能。在相同应变片测试参数的条件下，Qorvo传感器展现出相比竞品更高的力值检测精度。这种高灵敏度还使其能够集成到对材料或设计有严格限制的产品设计中。也就是说，即使在换能器体积非常微小，或者所用材料弹性模量较高的情况下（如金属材料，通常会产生较弱的机械信号），Qorvo的传感器依然能够高效运行。

尺寸小巧且功能多样

除灵敏度外，Qorvo MEMS传感器在动态和静态测量方面均表现出色。这种多功能性使其适用于从持续压力监测到瞬态力捕捉的广泛应用。压力传感器交互通常可视为准静态交互，即大多数用户交互以相对较低的操作速度发生。在某些情况下，可能需要持续施加载荷（如“长按”）来触发特定功能。对于这种特定使用场景，压阻式实现方式是唯一可行的选择，因为它能确保用户交互的每一次操作都被准确识别，从而提升整体用户体验。

Qorvo压阻式MEMS压力传感器的另一大优势在于紧凑的设计。小巧的外形使其能够无缝集成到空间受限的产品设计中，非常适合现代电子设备中对尺寸极度敏感的应用场景。这一特性在可穿戴设备和便携式电子产品等应用中尤为宝贵，因为这些应用中的每一毫米都至关重要。

随着固态微机电系统（MEMS）压力传感器的推出，Qorvo提供了一种有效应对电容式触控技术局限性的解决方案，并为各类HMI应用带来真正的意图感知能力。得益于机械原理的运作特点，这些压力传感器重新定义了传统机械按钮的价值：不仅保留了操作确认反馈的体验，同时也支持简洁、无缝的外观设计。无论是独立使用还是与电容式触控技术相结合，Qorvo压力传感器都为HMI设计师提供了补充工具，为设计和构建功能集开辟了新的可能性。

总结

随着HMI应用需求的不断增长，传统电容式触控传感器的局限性日益凸显。Qorvo压阻式MEMS压力传感器则打造了一种极具吸引力的替代方案——在紧凑、低功耗且尺寸小巧的封装中，实现了卓越的灵敏度、耐用性和材料多功能性。凭借集成的全惠斯通电桥、LNA以及ADC，这些传感器即使在严苛或空间受限的环境中也能带来高精度与高可靠性。通过将“有意的”触控反馈重新引入现代设备设计中，Qorvo正在弥合机械响应与简洁固态界面之间的设计鸿沟。无论是单独使用还是与电容技术相结合，Qorvo压力传感器都能助力工程师为下一代智能设备打造更直观、更稳健，且更具差异化的HMI解决方案。

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关于作者

我们的作者在面向前沿技术开发及优化人机界面（HMI）方案方面拥有丰富的专业技术知识。立足对客户需求和行业趋势的深刻理解，他们与Qorvo的设计团队紧密合作，推动创新，并提供支持行业领先产品的尖端解决方案。

感谢参与本文撰写的主要贡献者：Magnus Ahlstedt（产品市场总监）、Julius Tsai（MEMS与解决方案总监）以及David Schnaufer（技术市场经理）；他们的宝贵支持为我们的读者带来专业知识和反映行业趋势的最新信息。