智能手機下一波趨勢將帶火哪些傳感器？

智能手機上那些我們習以為常的功能，背后都離不開傳感器的默默支持，不論是指紋識別、運動計步還是GPS導航等等……那么，智能手機的最新趨勢有哪些？又有可能帶火哪些傳感器？

ams執(zhí)行副總裁兼總經(jīng)理、全球先進光學傳感器事業(yè)部Jennifer Zhao認為，智能手機最新三大趨勢是：配備真無線立體聲耳機、具備攝影增強功能、向全面屏發(fā)展。

趨勢一：智能手機周邊這兩年最顯著的趨勢莫過于真無線耳機（True Wireless Stereo，TWS）的爆發(fā)，根據(jù)SAR Insight & Consulting、SensiAnReseayrch Limited 2018年第4季度發(fā)布的數(shù)據(jù)，預計耳機市場到2023年將保持27%的年復合增長率，屆時無線耳機會超過所有其他無線和有線產(chǎn)品類別，成為全球最受歡迎的耳機類型。隨著耳機行業(yè)向真無線方向的變革，要求傳感器提供入耳檢測、光學滑塊音量調(diào)整等功能。

趨勢二：攝影效果成為當今所有手機廠商都注重的功能體驗，需要通過傳感器來提升攝影效果。例如在強光或昏暗環(huán)境下幫助攝像頭更好地對焦、實現(xiàn)AR/VR、自動白平衡、光源閃變檢測等等。

趨勢三：主流手機廠商都開始走全面屏路線，去年屏占比從60%、70%，發(fā)展到80%，今年很多新的智能手機屏占比甚至達到90%、95%。因為全面屏的推進，很多傳感器類似ALS和接近傳感器等都開始放到屏下。

大顯身手的光學傳感器

ams主要聚焦于三大類別傳感器：光學傳感器、音頻傳感器和圖像傳感器，致力于引領(lǐng)傳感器市場的創(chuàng)新，特別是在光學傳感器領(lǐng)域，全球排名第一。面向?qū)鞲衅餍枨笸⒌募毞质袌?，ams主要聚焦于通信、消費電子與計算市場、汽車、工業(yè)與醫(yī)療市場，提供傳感器解決方案、傳感器IC/傳感器接口、相關(guān)算法和應用軟件。針對智能手機最新的三大趨勢，ams可提供如下支持：

數(shù)字紅外接近傳感器應對TWS耳機需求

Jennifer Zhao表示，TWS耳機對傳感器的主要訴求有二：一是體積要小，二是需要近距離優(yōu)化，測試耳機的佩戴位置是否正確。

ams最新推出的數(shù)字接近傳感器模塊TMD2635，號稱全球體積最小，封裝體積僅為1mm³，便于TWS音頻制造商開發(fā)更小、更輕的工業(yè)設計耳機。在工作模式下，TMD2635的平均功耗為70μA，在睡眠模式下則為0.7μA。

它是一個完整的光-數(shù)字傳感器模塊，集成了低功率紅外VCSEL（垂直腔面發(fā)射激光器）發(fā)射器、兩個用于近場和遠場傳感的傳感器像素，以及數(shù)字快速模式I²C接口。其中，紅外接近傳感器可以實現(xiàn)可靠無線耳機入耳/出耳檢測，一旦檢測到用戶沒有正常佩戴，就會關(guān)掉系統(tǒng)耗電部分，可以極大提高TWS耳機的使用時間。

相比之前的2合1紅外接近傳感器模塊，TMD2635的體積縮小6倍。因為分離近/遠光電二極管失調(diào)發(fā)射器和檢測器的放置位置，無線耳機和其他可穿戴、便攜設備的設計人員可以更靈活地優(yōu)化工業(yè)設計所需傳感器孔徑的大小和形狀，以及優(yōu)化產(chǎn)品的舒適性和性能——采用1.5mm直徑圓孔或1mmx2mm橢圓孔。

據(jù)了解，TMD2635在如此小的體積中達到這樣的性能，主要得益于ams先進的光學設計和高性能激光發(fā)射器的設計生產(chǎn)能力。優(yōu)化的串音抑制性能和高環(huán)境光干擾抗性，通過高效的算法，可以將紅外光測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為準確的接近檢測結(jié)果，其接近監(jiān)測性能甚至可與智能手機制造商早先使用的大型模塊媲美，而體積遠小于這些模塊，非常適合空間很小的可穿戴設備。

高靈敏度顏色傳感器消除手機攝影光源閃爍困擾

雖然高分辨率智能手機相機的像素數(shù)量不斷增加，能夠以非凡的細節(jié)和清晰度捕獲圖像，但是，光源閃變的困擾也普遍存在，使得圖片或視頻效果大打折扣，出現(xiàn)閃爍條紋等問題。

據(jù)Jennifer Zhao介紹，現(xiàn)今的手機攝像頭一般使用基本的三通道紅/綠/藍(RGB)傳感器來估算圖像增強系統(tǒng)中的顏色均衡，并沒有進行Flicker檢測。在相機的滾動快門工作期間，如果捕捉到閃變光源導致的可見光調(diào)制，那么拍攝的圖像或視頻就會出現(xiàn)導致失真的條帶偽影。

ams新推出的TCS3408顏色傳感器，可提供比上一代TCS3707高出三倍的片上光源閃爍檢測靈敏度，與競品相比，具備10倍ALS靈敏度和僅為一半的功耗。它包含一個Flicker檢測引擎，用于檢測通常由白熾燈或熒光燈產(chǎn)生的50Hz或60Hz光源閃變。檢測到光源閃變時，由器件的內(nèi)部狀態(tài)寄存器捕捉和報告，數(shù)字I²C接口則通過外部處理快速報告輸出信息。既知存在光源閃變，攝像頭的視頻處理器將快門與場景中相對環(huán)境光輸出的“開啟”部分同步。利用TCS3408提供的額外信息，視頻處理器可以消除失真的條帶偽影，真實還原出用戶眼中看到的圖像。

此外，在可見的未來LED光源會越來越普及，而閃變頻率在以脈寬調(diào)制(PWM) 為基礎(chǔ)的LED光源無處不在。因此，TCS3408還提供將一系列閃變測量數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)部存儲器的選項，使智能手機攝像頭的視頻處理器可以檢測高階閃變頻率（最高2kHz）。

在消除光源閃爍時，有些通過軟件或AI算法也可以進行調(diào)節(jié)，那么TCS3408的優(yōu)勢是什么？ams大中華區(qū)市場應用工程總監(jiān)Spencer Bai表示，采用芯片對于光源閃變是進行硬件處理，好處是功耗低，可以及時響應。雖然軟件處理也可以實現(xiàn)，這樣看起來還節(jié)省了硬件成本，但是它需要主處理器參與，軟件成本非常大，而且響應時間不見得能夠滿足應用要求。

全面屏帶來的屏下傳感器趨勢

對于智能手機來說，將傳感器放置在OLED屏下，可以確保最大屏占比。但是，技術(shù)上的挑戰(zhàn)主要包括：如何在屏下獲得更好的ALS的性能、出色的紅外(IR)抑制，如何避免對屏下射光的影響，如何得到非失真的真實傳感等等。

ams可提供環(huán)境光傳感器/接近光傳感器等，有二合一、三合一等類型。今年年初，ams就發(fā)布了一款RGB 光傳感器和紅外接近傳感器TCS3701，可以精確測量 OLED 屏后環(huán)境光強度。由于前置邊框通常是環(huán)境光/接近傳感器所在的位置，使用這款傳感器可以消除前置邊框，因此能夠最大化智能手機的顯示區(qū)域。

據(jù)了解，雖然傳感器在發(fā)光 OLED 顯示屏后的運行受到限制，但它仍能感應到穿過顯示屏、疊加到傳感器正上方的顯示屏像素發(fā)出的光線中的環(huán)境光。通過獨特的算法，能夠在不需要知道傳感器上方顯示屏像素亮度的情況下精確檢測環(huán)境光水平。

將傳感器放置在屏幕下方，一個必然的路徑就是和屏廠更加緊密的合作。據(jù)了解，ams已經(jīng)開始在國內(nèi)市場努力拓展與屏廠的合作，目前已經(jīng)與一兩家主流的OLED屏廠展開了合作，例如改進OLED下面的分層，便于更好地放置傳感器。從市場需求來看，目前OLED全面屏的應用主要在智能手機，以及一些較為高端的大屏電子設備，未來有望拓寬至其他應用領(lǐng)域。