觸控市場快速增長,但競爭日趨激烈

摘要：本文介紹了全球觸摸式控制器的市場和技術動向，及部分企業的研發和產品動向。

關鍵詞：觸摸；控制器；抗干擾；手勢識別；多指

DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2012.4.001

2011全球觸控市場狀況

Gartner認為，由于全球范圍內對觸摸按鍵/屏的采用，以及隨之蜂擁而來的競爭者對滿足這種需求的努力嘗試，使得未來4年內觸摸屏控制器*市場呈現出平穩的指數增長趨勢。然而，雖然目前市場中主要有30多家新成員，但這一數字是不穩定的，尤其是在低端市場，情況更是如此。在低端市場上，中、小屏幕的增強型手機(enhanced phone)、大型家電以及各種零售應用的觸摸產品的平均售價(ASP)正在迅速降低。

領跑市場的各大廠商因而必須引入集成LCD控制、密碼(cryptography)書寫以及生物識別技術(biometrics)等功能，以擴大觸摸式控制器的應用范圍。

重大發現

觸控集成電路(IC)正在日益成為交鑰匙解決方案中子系統銷售的組成部分；

在小型化方面，光學觸摸技術正在取得相當大的進步；

Z軸方向正在成為多點觸控功能的組成部分，開始引入無觸摸手勢功能支持；

觸控IC市場將于2015年達到平穩狀態，其市場規模略微高于50億美元，表明2010～2015年期間的年均增長率(CAGR)將達到36%。

建議

表1 TAM(整個累積市場)及觸摸預測更新

來源：Gartner公司(2011年10月)

立即準備進行系統銷售而非器件銷售。在系統銷售中，當插入到OEM(原設備制造商)的端設備上時，模塊同各種適用的觸摸庫完全是在一起的，并且完全是可操作的；

2013年，觸摸式控制器將會增加一些外圍功能，如：觸覺、LCD控制、密碼書寫以及生物識別等；

2012年，利用對所施加壓力的敏感性，或者通過對簡單非觸摸手勢的反應，多點觸控功能能夠支持Z向(或深度方向)。

分析

競爭現狀及發展趨勢

自2011年7月起，觸摸式控制器市場預測就發生了很大的改變(見表1)，以解釋為什么相比于增長階段最高峰時的70%采用率(相比于86%)會出現較高的平均銷售價格(ASP)下跌速度且出現了多種采用率。這是一種更為精確的成長成熟階段轉換模型，且更符合 Gartner公司的IT市場時鐘(IT Market Clocks)。根據該模型，84%的采用率是在成熟階段末期獲得的——市場發出了開始淘汰的信號。

盡管預測發生了變化，但2011年觸控IC的市場仍有望超過20億美元。這一數字是前一年的兩倍；并且在未來的3年中將會迅速提高，在2015年剛好超過50億美元(見圖1)。

市場衰退的開始或延遲將取決于非觸摸手勢解決方案能夠取代當前模式的速度。

但是，今天觸摸市場特點的形成卻存在其它更為緊迫的因素。

市場的迅速成長刺激了市場新成員的涌入

根據消費者的情況，我們可以看到，市場對觸摸屏的反應令人振奮，引發了新成員在過去五年中的蜂擁而至。他們倉促行動，依據電阻性、電容性以及光學性等3種主要技術生產觸摸式控制器，以滿足市場的需求。他們的產品特色多樣(如多指觸控、觸覺以及觸摸手勢等)，且功能各異(如響應時間、堅固耐用、線性等)。

此外，對于相對較小的屏幕上的觸控存在有多種光學技術，這些光學技術的存在正在變得更為惹人注目，不需要進行混合信號處理，因為紅外(IR)傳感器的輸出是數字式的。目前，由此而生產出的數字信號處理裝置更有可能集成到主機或應用處理器中，進一步降低產品收益，除非觸控器件的現有制造商采用許可證獲準策略。但是如果考慮到組織業務模型中所要求的基本變化，就會發現那是一種不太可能的行動方向。

注*Gartner將觸摸式控制器定義為一種IC，它對來自于觸摸屏的模擬或數字信號輸入進行處理，生成屏幕矢量，用于確定單觸摸或多點觸控事件的發生位置。一般情況下，當與電阻式或電容式觸摸屏結合工作時，器件包括CPU、嵌入式存儲器、通用數字I/O及專用模擬I/O。一般不包括傳感器、LCD或模塊。

由于沒有差異，低端市場細分存在過度擁擠的風險

但是，競爭者間的差異正在縮小，特別是在按鈕、滑條控制及轉盤(BSW)市場細分上，目前各種解決方案(要求一次只觸摸一次)已經十分完善；同時，這一市場細分處于成長之中，從其下跌的價格點可以看出新成員進入這一目標市場的最低底線。

隨著低端市場細分中技術不再是區分彼此的標準，為了實現利益的最大化，競爭者必須在經營優勢上展開競爭。商家過度擁擠的問題只要通過合并就可得到解決。

交鑰匙解決方案比技術性能更為重要

IC器件制造商必須具有適宜的支持網絡，并同委托設計商(ODM)有聯系；當然，他們還必須能以實際的例子證明他們有能力準確、及時滿足OEM方提出的大量需求。為了方便使用，在技術上需要交鑰匙解決方案——針對各種觸摸應用專門制作硬件和軟件。因此，觸控IC正變得更為專業化，并且根據Gartner的分類方法，正趨向于成為特定應用標準產品(ASSP)，而不是微控制器(MCU)。

觸摸式控制器：MCU，還是 ASSP？

但事實上，低端市場細分也同樣正在出現了分支：IC廠家在專用MCU中集成觸控功能塊。這十分容易實現，因為觸控IC的結構是從MCU的結構衍生出來的(見圖2)。

兩者間的主要區別在于器件上的數字/模擬的I/O比， MCU的數字/模

擬I/O比通常要大得多，因為觸摸式控制器IC是針對模擬處理而制造的。優先選擇哪種方法將取決于價格點以及終端應用中用戶體驗的價值。

根據主導市場的產品結構情況，表2介紹了市場參與者的分布

表2 觸摸式控制器類型

數據來源：Gartner公司 （2011年10月）情況。

在零售店中，用戶體驗獲得的額外價值越高，則零售店貨架上的電子設備就越有可能配有ASSP，因為較之通用MCU，ASSP的專業化觸摸功能更多。但是，如果成本集成是關鍵，則選擇配有優質模-數轉換器，并使用適當的觸摸庫(touch libraries)進行編程的MCU裝置則更為理想，因為這種MCU裝置也能夠實現系統功能。

市場參與者

圖2 觸摸控制功能塊

Gartner已經確定了37家觸控IC廠商，其中包括Synaptics、

Atmel、Cy press、Broadcom、TI、Cirque(Alps Electric公司的下屬公司)、Elan Microelectronics、3M Touch Systems、Melfas以及Semtech等公司在內的排名在前10位的廠商。有趣的是，前十大在2010年觸控市場中所占份額已達到77%；與此同時，排名中位居前5位的廠商在該市場中所占份額為61%。作為只有進入了成熟發展階段的市場才有的特征，這些排名在前10位的廠商與新進入的成員N-trig和Wacom公司有望在整個觸摸市場中占據更大的份額。N-trig和Wacom公司在大屏幕設計領域中占有一席之地，是兩家實力雄厚的競爭者，其排名已接近前10名。

排名中位居前3位的廠商其排名狀況也有可能會不斷地發生變化。其余中小廠商將不得不面對一份更小的市場份額——這是一種難以維持的情況。這種情況加大了公司間合并的可能性，預計這種合并在市場平穩階段或成熟階段開始。

圖3 各細分市場的年均增長率(CAGR)

對于將進入(或靠近)排名前10位的廠商而言，如果能夠將這一預測時間段內的年均增長率維持在35%的水平上(使其領先于市場曲線)，則將能夠生存并獲得發展。要做到這點，可將非自然成長(通過獲得低端市場細分中的落后者得以實現)與自然增長相互結合。其中，自然增長的實現可通過：

可延伸至更大的屏幕；

豐富的產品特點；

多點觸控及觸摸手勢；

機電反饋；

在響應時間、像素顆粒度以及環境耐用性等方面具有良好的性能；

響應時間及線性；

耐潮濕、掌觸及噪音抑制。

此外，當前積極進行的旨在獲取設計訂單的活動將在下一個5年中將轉變為意外的收獲。由于希望觸控解決方案只是進行漸進的而非革命性的改進，以支持市場轉入主流階段，因此，這一點很難發生改變。

未來的競爭

要使50億美元的市場在支持三四十家芯片廠商的方式上合理化實為不易，特別是在現有的整個市場中平均售價下滑、采用率達到最大的情況下更是如此——所有的電子設備都是這種情況。即使平均售價每年適度降低2%～3%，但在整個主流階段，市場的發展前景基本上仍是不景氣的(0.27%的增長)。平均售價肯定將會以此速度下跌，會進一步限制市場盈利及發展前景(如果這種下跌的速度相對較低的話)。

但是，在觸摸控制器市場中存在一個市場細分——大屏幕，該市場細分有望在2010-2015年間將引領市場的增長(見圖3)。因此，任何能夠通過改變以支持大尺寸的解決方案都將獲得成功。

此外，雖然取代按鍵、滑條及轉盤(BSW)以及產生機電反饋的獨立式觸摸控制器市場不會像多點觸控及大屏幕解決方案那樣進展順利，但是，如果將兩者相互結合，生產通過觸覺反饋支持單觸摸事件的裝置，就不會背離市場的發展趨勢。

觸摸式IC是集成器還是被集成對象？

就觸摸式控制器作為獨立裝置生存及市場的發展前景而言，在觸摸式控制器中集成更多的功能是必要的，因為雖然觸摸式控制器可以鞏固集成器件在其目標市場中的地位，并且能夠從整體上推動半導體行業的發展，但如果將觸摸控制功能集成到MCU或ASSP中，則市場在器件層面將會基本消亡。

但是，由于存在如下兩個主要因素制約此過程，因此，這種集成不會很快發生。

● 模擬處理中盡可能多地采集與觸摸事件有關的信息；

● 優化響應需要在系統上的排線帶或子插卡區域中安裝觸摸控制器。這些區域不包括裝有MCU或ASSP的位置——這些裝置的位置一般是在主板上(圖4)。

圖4 觸摸式控制器集成風險

但在未來5年中光學技術將使所有一切發生改變。因為，與電阻式或電容式方法中的傳感器不同，光學方法中的IR傳感器輸出的是數字信號，可以有效地將信號處理鏈中存在的瓶頸轉移到顯示器中，使上述兩點成為有爭議的問題。

目前，應用處理器或通過獨特的功能性協處理器模塊，或直接利用主處理器核，可以非常方便地處理數字化觸摸信息。

人們越來越多地將光學技術應用于觸摸控制器中，并且這種趨勢預計仍將繼續下去，因為光學技術用于觸摸控制發展得非常好，并且對于未來人機交互中處于前沿位置的非觸摸手勢控制而言是一種有效的選擇。

觸摸式控制器的變化

對于觸摸式控制器而言，防止被應用處理器或MCU“消化”的唯一方法就是本身變成為能夠集成眾多功能的集成器。我們在Freescale、TI、Microchip以及Renesas Electronics公司可以找到這樣的實例。

在圖2(如前所示)中我們可以找到一個功能塊——LCD控制模塊。可以想象，我們能夠將該模塊集成到觸摸式控制器中，因為這兩種功能的目標都是顯示器，并且都必須解決類似的問題。

另外一項可能成為現實的功能是指紋閱讀，這類似于某些筆記本電腦上提供的功能，利用這些功能，筆記本電腦用戶可以快速地繞過常規的登錄過程。這樣，幾乎無需進行處理就可以精確地擴展觸摸式控制器所支持的動作功能。

最后，隨著個人、家庭以及局域網中采用較大覆蓋區域的移動通信設備，以及近距離通信(NFC)技術的出現，將密碼引擎裝入觸控器將可能需要進行結構上的全面超越。這一過程雖然復雜得多，但因為其超過了觸摸的范圍，并需要處理接口控制的問題，因此可能會進一步使銀行自動柜員機、以及支付亭等觸敏顯示器應用得以實現，使觸摸控制器能夠更多地應用于PCB(印制電路板)，并出現在材料清單(BOM)之中。

競爭情況

Atmel公司

在過去兩年左右的時間內，Atmel公司在多點觸控功能上一直處于市場領先地位；并且，雖然公司的領導地位正在受到挑戰，但真正能夠削弱公司力量的一擊來自于公司沒有擴展高端市場，尤其是該公司將這種責任讓與了市場的引領者。

在關鍵的移動設備市場細分上，Atmel已經同ODM培養起了深厚的關系，能夠在極為專注的技術支持人員的幫助下提供交鑰匙式解決方案。實際上，Atmel可以提供各種多點觸控產品，支持低、中、高端小屏幕和大屏幕形狀因子；同時，該公司還提供按鈕、滑條控制鈕及轉盤(BSW)替代解決方案。這些對Atmel公司十分有益，但公司在擴展觸摸控制器功能范圍上仍有很多工作有待完成。

目前，Atmel可能尚未像一家領軍于市場的公司那樣擴展高端市場細分的范圍，但它肯定已經保護好了它自己的位置。針對市場中的兩大積極的趨勢，Atmel采取了“優雅”的解決方案：首先，在IDT的增強手機市場上，Atmel明智地決定選擇電容性傳感器來降低成本；第二，在BSW市場上，IDT仍處于強勢地位，Atme推出了PureTouch—一系列集成了觸覺功能的控制器。

部分企業的技術與產品動向

Cypress談移動觸摸屏的四個趨勢

我們看到移動產品領域出現了一些新的重大趨勢：電容式觸摸屏無處不在，而且成本更低、越來越薄、性能也越來越強。移動產品正快速遷移到電容式觸摸技術，該技術可提供良好的用戶體驗，同時還能幫助實現出色的工業設計。用戶能夠直接同顯示屏互動，操作起來更加直觀簡便，而不必再去擺弄好多按鈕。Cypress（賽普拉斯）TrueTouch技術部市場總監John Carey稱，其TrueTouch產品線可提供全面的器件系列，從而支持任何價位的移動電話、平板電腦等產品。TrueTouch Gen4可為業界領先的電容式觸摸系列產品提供最低功耗、最快的刷新率和最佳的信噪比。

降低移動器件采用電容式觸摸技術的成本是市場發展的另一重大趨勢。眾多創新技術的發展不斷推動這一想法成為可能。用于多點觸摸技術的單層感應器，如賽普拉斯的SLIM，可將電容式觸摸屏中價格最高的組件數量減少一半！此外，其它創新技術還包括 on-cell 和 in-cell 技術，使感應器能集成到顯示屏中，并作為統一的模塊出售。賽普拉斯的 Gen4 內置專利的DisplayArmor技術，能夠消除顯示屏的噪聲，從而實現疊層技術。

器件正變得越來越薄。在顯示屏中集成感應器可減少層數和降低厚度。此外，其它創新技術如 sensor-onlens、單層感應器和移除屏蔽層等也能減少層數，從而降低整體厚度。確保觸摸控制器不受顯示屏噪聲影響顯得至關重要，Gen4能做到這一點。

最后，性能水平也在不斷提升。手機已開始采用四核處理器以改善其性能，而對于觸摸性能的要求也隨之不斷增加。觸摸性能的一個關鍵因素就是控制器如何良好地處理充電器的噪聲。微型USB端口作為手機充電端口的標準化工作為市場帶來了大量低成本的第三方充電器。這些充電器會給系統帶來較高的共模噪聲，可能會引發誤判的觸摸事件，甚至會導致觸摸屏完全無法使用，但賽普拉斯的ChargerArmor可有效地解決這一問題。

比亞迪微電子微電子的技術與本土策略

比亞迪微電子微電子2011年開始進入高增長的觸摸屏領域，面向手機、平板電腦等。去年12月推出了單層方案，在降低整個電容屏的模組價格上有很大優勢。已在中國大陸申請了70項專利。該公司還推出了一顆芯片就能支持10.1英寸屏的方案；今年下半年還會再推帶USB的方案，單芯片支持17英寸的平板電腦，主要和臺灣大廠配合，因為下半年Windows 8發布后，預計會有很大的市場需求。

比亞迪微電子盡管剛剛起步，但看到觸控市場的前景很廣闊。在單片式玻璃(OGS)與面板內嵌式(In-Cell)觸控方案的競賽中，比亞迪微電子更看好前者。比亞迪微電子觸控系列產品總監楊云稱，為了讓手機屏薄型化，通常有兩個技術方向，一是把傳感器集成到顯示的TFT里；另一種方向是集成到Cover lens(覆蓋層)。

國內也有In-cell，只不過現在品質還不是做得特別好。比亞迪微電子也正在研發In-cell等堆疊技術，該技術最大的困難在于工藝。

目前，臺灣產業鏈可能會偏向于In-cell，因為他們有TFT等成熟技術；國內有可能會主做Cover lens。比亞迪微電子認為，In-cell除了薄型化外，在成本構成上是不占優勢的。因為原來鍍膜已很復雜，另外在這上面又疊了一個更加復雜的東西，良率將是個挑戰。

在抗干擾方面，比亞迪微電子有多種方法，一是提高發射端的能量，發射端采用高壓發射，這樣可以提高信噪比；另外，在IC里集成了創新的噪聲偵測技術，當發現整機產品插上充電器的時候（因為噪聲主要是來源于充電器共模噪聲），可以偵測充電器，并動態調節比亞迪微電子芯片的幀率，以把噪聲降低；同時如果發現這個策略還不奏效的話，會采取另外一個更極端的策略，即把大噪聲干脆去除，同時在后面通過硬件智能化的方法，再把它補償回來。“從我們目前評估來看，國內質量較差的充電器對屏也沒有太大的影響。”楊云稱。

依靠本地化優勢

比亞迪微電子的特點是能配合本土產品推產品，離客戶很近。

具體來看，當前的智能機在往1000元人民幣靠攏，會以互電容為主。另外還存在一個100美元的市場。因此，未來觸控市場將是兩級分化的。國內一部分企業在做高端的手機—1500元/200美元以上的，像小米、魅族、華為高端手機等，為此，比亞迪微電子推廣互電容方案。但是還有一部分廠商面向生產線/打工一族，定位100美元價位的，比亞迪微電子有單層方案配合。

比亞迪微電子的優勢會強調客戶的體驗、對客戶的反應速度；另外強調成本。首先原廠的服務工程師是直接貼近客戶的，反應時間快；另外，比亞迪微電子的工程師會回來反饋其產品缺陷、優點，因此新產品推進速度較快，可以4個月/周期推出一款新產品。

參考文獻：

[1]迎九.Cypress:電容屏勢如破竹.電子產品世界，2012(1):85

[2]編輯部.跨領域整合 觸控競爭力再升級.零組件，2012(2):34-37

[3]2011年觸控面板市場先探[R/OL]. (2012-2-22).http://www. displaysearch.com.cn/press_releases/20120222.php

[4]DisplaySearch 特別分析:微軟Window 8強化對觸控屏幕支持，觸控產值在Mobile PC將快速提升[R/OL].(2012-1-16). http://www.displaysearch.com.cn/press_releases/20120116. php

[5]2011年超過5.6億片投射式觸控面板使用在手機應用端[R/OL].(2011-12-26). http://www.displaysearch.com.cn/press_ releases/20111226.php