法國(guó)初創(chuàng)公司SilMac使用硅微機(jī)電系統(tǒng)為石英手表生產(chǎn)全新的手表電機(jī)

半個(gè)多世紀(jì)以來，指針式石英手表一直是鐘表市場(chǎng)的支柱，它最終會(huì)走向高科技改造嗎？位于法國(guó)貝桑松的一家法國(guó)初創(chuàng)公司SilMach對(duì)此下了很大的賭注。該公司使用硅微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）為石英手表生產(chǎn)了一種全新的手表電機(jī)，與現(xiàn)在手表中使用的標(biāo)準(zhǔn)步進(jìn)電機(jī)相比，該電機(jī)的尺寸只有現(xiàn)在的一半，但效率大約是現(xiàn)在的三倍。

真的可以實(shí)現(xiàn)嗎？現(xiàn)在這個(gè)充斥著智能手表的時(shí)代？

是時(shí)候進(jìn)行現(xiàn)實(shí)檢驗(yàn)了：根據(jù)研究公司Gitnux匯編的數(shù)據(jù)，近年來，指針式石英手表實(shí)際上占據(jù)了傳統(tǒng)手表市場(chǎng)的近四分之三。據(jù)估計(jì)，今年的整體市場(chǎng)價(jià)值為660億美元，略高于全球智能手表市場(chǎng)。

然而，今天的指針式石英表在技術(shù)上與53年前由瑞士財(cái)團(tuán)和日本鐘表制造商精工推出的第一款石英表沒有變化。過去的手表，和今天的手表，都使用了一種同步直流步進(jìn)電機(jī)，稱為L(zhǎng)avet電機(jī)，由法國(guó)工程師Marius Lavet于1936年發(fā)明。

1996年，法國(guó)工程師Patrice Minotti在東京領(lǐng)導(dǎo)法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心和東京大學(xué)的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室時(shí)，萌生了使用硅MEMS制造手表電機(jī)的想法。Minotti在一封電子郵件中寫道：“我個(gè)人受到了第一臺(tái)IC處理靜電電機(jī)的啟發(fā)，這臺(tái)電機(jī)是幾年前由Richard Muller（加州大學(xué)伯克利分校）制造的。這是第一臺(tái)基于IC的MEMS電機(jī)，是一臺(tái)令人驚嘆的實(shí)驗(yàn)室演示器，但到目前為止，它還無法驅(qū)動(dòng)手表的指針……我想象了一種新的MEMS電機(jī)架構(gòu)，能夠大幅放大最先進(jìn)的靜電MEMS電機(jī)的驅(qū)動(dòng)扭矩?！?/p>

該小組開始使用的MEMS致動(dòng)器類型是梳狀驅(qū)動(dòng)器。為了理解它是如何工作的，想象兩個(gè)齒間隔很大的梳子，它們的齒交錯(cuò)面對(duì)面。施加在每個(gè)梳子上的電壓會(huì)產(chǎn)生靜電吸引或排斥，使梳子相互靠近或遠(yuǎn)離。為了獲得旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，杠桿和曲軸連接到移動(dòng)的梳子上。

一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)是，需要2000個(gè)這樣的梳子才能產(chǎn)生足夠的扭矩，在沒有任何傳動(dòng)裝置的情況下直接移動(dòng)手表的指針。另一個(gè)障礙是獲得3伏手表電池所需的電路，以產(chǎn)生為靜電梳狀驅(qū)動(dòng)器供電所需的110伏信號(hào)。在當(dāng)前的MEMS電機(jī)中，這種轉(zhuǎn)換是通過僅占用2平方毫米的專用集成電路來實(shí)現(xiàn)的。SilMach聯(lián)合首席執(zhí)行官Pierre Fran?ois Louvigné表示，從2012年開始，它花了近十年的時(shí)間進(jìn)行開發(fā)。

2016年，該公司與制表巨頭Timex Group成立了一家名為TiMach的合資企業(yè)。Timex提供了調(diào)整MEMS電機(jī)設(shè)計(jì)所需的專業(yè)知識(shí)，使其能夠以手表制造商易于使用的形式制造。在目前的形式下，電機(jī)和手表的所有其他部件可以直接焊接在一塊表面安裝的印刷電路板上。

這種緊湊性和易集成性對(duì)Withings、Garmin、Citizen、Fossil和Skagen等混合智能手表制造商尤其有利。這些手表具有智能手表的許多功能——脈搏和睡眠監(jiān)測(cè)、健身跟蹤、藍(lán)牙通信、信息顯示——以及物理指針，當(dāng)然還有馬達(dá)。由于混合式手表必須將電機(jī)與各種電子傳感器和顯示器相結(jié)合，因此手表通常相當(dāng)大，表殼內(nèi)的空間通常非常狹小。

SilMach將賭注押在這些混合智能手表的市場(chǎng)擴(kuò)張上，它們的電機(jī)非常適合這些手表。SilMach的另一位聯(lián)合首席執(zhí)行官Jean-Baptiste Carnet表示：“在一款典型的混合動(dòng)力智能手表中，Lavet電機(jī)占據(jù)了表殼內(nèi)部70%的空間。” 因此，MEM電機(jī)的尺寸越小，意味著其他電子設(shè)備和傳感器的空間就越大，他指出?；蛘撸@些手表最終可以制成足夠緊湊的手表，供手腕正常大小的人佩戴。

此外，MEMS電機(jī)可以直接與其他電子器件集成的事實(shí)簡(jiǎn)化了制造。Louvigné宣稱：“我們認(rèn)為所有的手表，所有的可穿戴設(shè)備，都將是全電子的?！?/p>

Kickstarter最近推出了第一款使用新電機(jī)的手表限量版發(fā)售，售價(jià)1850歐元。Louvigné表示，該公司也在與幾家主要鐘表制造商進(jìn)行討論，并補(bǔ)充說，該公司將在1月份的消費(fèi)電子展（CES，https://spectrum.ieee.org/tag/ces）上發(fā)布進(jìn)一步的公告。

審核編輯：彭菁