汽车座舱中无处不在的智能表面触控 如何推陈出新？

编者按：2022年6月7日，由盖世汽车主办的2022汽车芯片产业发展-云论坛如期举行，上海泰矽微电子有限公司创始人兼CEO熊海峰受邀出席并发表《智能表面和智能触控赋能智能汽车应用》的主题演讲。盖世汽车根据演讲整理成文，以分享读者。

当前汽车产业正在经历一个百年未有之大变局，新能源和新势力造车发展速度迅猛，同时也正在重新布局整个市场的格局。当前自主品牌市场份额在持续攀升，今年4月份占到了57.7%，日美韩系份额下降显著，和新能源车的车型缺乏有关。新能源车的市场份额接近30%，包括造车新势力的销量持续的创新高。

智能网联时代 引产业骤变

汽车行业新功能新技术发展由渐进式创新（底盘，动力，驾驶舱娱乐等）模式和从高端豪华品牌到中低端再到低端渗透的逻辑发生变化。 由造车新势力引领的破坏性创新或新四化（电动化、网联化、智能化、共享化）正在发生， 从整车EEA电气架构，动力系统革新到ADAS和车联网甚至商业模式， 新势力以新技术实现追赶和超越， 对传统车企形成较大冲击。

其次，中国企业在技术创新，优势资源（电池材料，永磁材料，清洁能源等）和消费市场等有实现弯道超车的机会，但在半导体这块确实还存在较大的不确定性。同时，新四化引领的技术创新需要更加贴近整体的市场需求。

目前汽车产业的市场格局会加剧变革，新势力造车出现快速成长，这也需要本土化的供应链给予支持。

智能化更多是围绕车规和触控相关的人机交互的智能化。泰矽微观察到智能表面和智能触控是智能汽车发展的刚性需求，主要有以下几点：

第一，智能汽车的结构需求，座舱智能化使得多联屏和贯穿屏的应用越来越广泛，除了娱乐合导航系统的大屏已经完全向触控屏幕转变之外，原来处于中控部分控制娱乐导航和空调系统的物理按键没有足够空间布置，需要走向小型化或将功能向其它部件如方向盘， 中央控制板，车顶控制器等转移，需要小型化的按键以在有限面积内集成更多按键功能，有主动求变的一部分，也有迫不得已的一部分驱动力。电容或压力触控能很好的满足这部分要求。

第二，消费产品使用习惯， 特别是手机等移动设备培养起来的使用习惯自然向座舱合驾驶场景迁移，当然用户已经非常习惯像手机的触控体验，随着汽车的智能化，包括以压力触控为主的人机交互，也逐渐进入到汽车领域。

第三，美学和科技感的诉求，汽车需要从造型和美学方面逐渐取代传统比较笨拙的机械按键，取而代之的是更美观、更灵活的智能触控。

第四，用户体验的提升，配合其他的交互技术，比如氛围灯，声音，包括震动，可以提供给用户比传统机械按键更好的用户体验。

人机交互第一感官 智能表面与触控全布局

智能表面和智能触控的应用基本上覆盖了汽车内外的各个部位，应用也非常广泛，比如在舱外方面的门把手、尾门logo，包括智能助理。面向中控的方向，比如座椅、车窗等等，应用也是非常广泛，而且包含了车内外的各个部位，所需要的供应量是非常巨大的。

除了必要功能实现，同时也为智能触控提供了很多附加的优势，这里罗列几点，第一点是轻量化，触碰开关可以实现精美的设计，增加设计的自由度。第二点是更加美观，图案可以随心所欲，按键的大小、形状，包括字符、商标可以任意搭配，外形非常美观时尚，还不褪色。第三点是操作更加便捷，不像触控屏集成的多层菜单，它可以直接进行操作。第四点理论上而言触摸开关没有任何的机械部件，不会磨损，寿命也会比较长。感测部件可以放置在绝缘层的后面，与周围的环境相密封，防止尘埃、水渍、油渍的污染。

泰矽微也发现智能表面和智能触控相关的实现要素，一个是感知，感知需要传感器，目前有几种识别方式，包括电容、电阻、电感、光学等方式，泰矽微采用了电容式和电阻式/压阻式的融合技术，这种技术相对目前而言是比较成熟的。另外一个方面是在反馈方面，包括震动、声音以及LED氛围灯的显示。

针对这一市场技术趋势，泰矽微在产品端也进行了布局：

首先是TCAE的11，这是一个简单的触摸开关，包括识别电容按键，是相对比较传统的触控方式；第二个是TCAE31，这个的特色是集成了电容触控以及组合压力触控的方式，合二为一，TCAE31也是目前全球首款集成两种触摸方式为一体的解决方案。还有针对高级智能表面的TCAE35，集成了CAN FD的接口。

TCAE31是压力+电容触控双模SOC，我来解释一下它的内部结构。在压力这一侧，因为需要采集电阻式电桥的微弱信号，这涉及到整个信号链更加精细化的设计，包括小信号的处理、采集和后续一些数字化的处理。同时集成了两种触控方式，触控的方式可以结合使用，更加提升它的可靠性。

压力和电容方式的组合进一步提升了按键判断的可靠性，可以创造一些差异化的应用。这里是实际案例的展示，泰矽微尽量避免呈现logo或者客户的信息，显得相对比较真实一些的图片。这个方案是TCAE31集成电容和压感的方式，按压的时候需要带有一定的力道，才能有所反馈和反应。如果拿手去触碰，像传统的电容式，它会有误触的现象，但是加了压力的方式，就会避免误操作，也可以提升它的安全性。

缺“芯”虽难 但仍需直面

针对于整个芯片的生态系统，泰矽微工具链从整个产品的评估，工程到量产提供了相应的组合工具，可以更加全面的在各个环节给客户提供支持。

熊海峰也对未来车规芯片市场整体形势进行了分析：

当下包括触控芯片在内的所有车规芯片，都处于比较紧张的状态，具体而言，对于车规的触控芯片而言，有几点因素。

一是用量的持续增加，新车更多在采用智能触控的方式，同时每辆车的采用颗数也在进一步增加。

二是整个供应链的发展速度是受限的，车规芯片整个需求在攀升，上游形成供应链的梯队，所以整个扩张的速度，包括扩产的速度没有办法匹配到当下更加强劲的需求。触控芯片而言，学习曲线和开发曲线都比较长，门槛也比较高，首先车控芯片的认证，包括其他车规相关的设计，到最后运营几个长链条的周期比较长。其次就是算法开发到成熟的过程非常漫长，调试过程也比较复杂。

三是每个项目都需要在算法、软件和硬件进行调试、定制。

泰矽微在车规这块的产品规划，这里面有触控类的产品，也有像MCU氛围灯，包括电源管理芯片，包括人机交互当中尾灯的电源芯片设计。同时泰矽微通过MCU以及逻辑类的一些芯片，泰矽微以MCU作为一个主要方向，但是对于MCU外围部分器件，包括电源，包括信号链等其它模拟产品也在布局并逐渐向车规类方向发展。