超声波技术构建触摸界面

Ultrasound tech builds touch interfaces

无论材料是什么，无论材料厚度如何，总部位于加州的创业公司UltraSense Systems声称，可以将任何表面变成用户界面。

如果任何表面——家门、汽车仪表盘、烤箱玻璃——都能变成用户界面呢？机械按钮将消失，电子设备将是防水的。这是UltraSense Systems，Inc.的雄心壮志，这是一家新成立的公司，其超声波传感器技术旨在为物联网时代创造新的触摸体验。

UltraSense Systems（加州圣何塞）推出了据称是芯片上最小的超声波传感器，可通过任何材料和任何厚度的材料进行触摸和手势。其最初的产品被称为TouchPoint和touchpointz，目前正在进行抽样调查，预计在2020年将被纳入多个消费和工业设备中。

拆卸机械按钮

UltraSense汇集了Invense前高管。新公司的联合创始人兼首席执行官莫·马格苏德尼亚（Mo Maghsoudnia）和首席商务官丹·戈尔（Dan Goehl）在InvenSense共事了大约6年，并见证了该公司的IPO。当时，Maghsoudnia是技术和全球制造的副总裁，而Goehl是全球销售的副总裁。

当TDK公司于2017年5月以13亿美元完成对InvenSense的收购时，Goehl又呆了15个月。然而，马格豪德尼亚却离开了，转而从事医学超声。Goehl告诉《电子时报》：“发现需要一段时间才能起飞，于是想出了用超声波作为触摸用户界面的想法。”。“这才是UltraSense的真正起源。”

创建于2018年4月的UltraSense现在正从隐形模式中走出来。由于智能手机市场是一个高速增长的市场，把移动手机作为其主要关注点。Goehl说：“采用速度相对较快，推出5G技术，特别是毫米波5G技术，是在合适的时机打入市场的。”。

作为这一过程的一部分，企业家查阅了联系人名单，利用了人际网络，开始推销理念。“所有的手机制造商都乐于接受，但表示，想做的第一件事就是更换机械按键。”随着5G技术的出现，这一要求变得更加合理：“对于毫米波5G技术，手机的工业设计将不得不改变，因为5G的手机将有24个天线，“这些天线必须能够在玻璃和金属材料下工作。

通过所有材料感应

最近，用户与智能手机、智能家电和其任何渗透到日常生活中的设备的互动方式发生了变化。数字已经取代了机械，虚拟按钮和表面手势的发展正在加速。

UltraSense的传感器不受湿气、污垢、油和乳液的感应，声称能够通过任何材料和任何材料厚度（包括金属、玻璃、木材、陶瓷和塑料）进行触摸感应。

当被问及任何物理障碍时，歌尔说限制将是空气和电力。“设计了第一款节能产品。专注于移动环境，可以通过5毫米厚的铝，5毫米的玻璃或2毫米厚的不锈钢，这是最密集的金属。”继续说：“理论上，随着明年的产品和其产品的上市，电力不是问题。可以顺利通过20毫米的实心铝。”

谈到超声波技术本身，Goehl说：“正在通过材料传输超声波束，正在寻找表面声阻抗的变化。当反射回传感器时，可以看到并解释为中度或重度触摸。”进一步解释道：“当轻触时，指纹纹线内仍有空气，但当用力按压时，指纹的纹线会因表面材料变形而消失。越用力，看到的反差就越大。”
如果用户把智能手机放在口袋里怎么办？会不会意外触发传感器？Goehl解释说，风险很小，因为“能够理解输入材料并拒绝。”在布料材料的情况下，“设计了超声波信号以在空气中消散，因此当手机在口袋里时，当与布料材料摩擦时，可以拒绝这种图案。”以及许多其图案。

立即采样

UltraSense的接触点不超过笔尖（光学LGA封装中为1.4×2.4×0.49mm），被描述为芯片上最小的超声波传感器。在常开模式下功耗小于20uA，可以独立于产品的主处理器运行，所有的算法处理都嵌入在传感器中。可以作为一个独立的电源按钮用于唤醒触摸感应，通过一个简单的触摸启动整个产品，并作为一个多功能用户界面使用一系列的点击，保持和滑动。

片上传感器基本上由ASIC和MEMS传感器组成。Goehl指定的ASIC包括微控制器、低压差分、存储器和模拟前端。MEMS传感器是一种压电微机械传感器（PMUT）。Goehl说：“这是方法，但可以同时使用GlobalFoundries和TSMC来制造传感器和整个芯片传感器。”。

现在取样，芯片上的接触点传感器已经准备好批量生产了。“今天有几项设计上的胜利，手机制造商围绕产品设计了手机，以证明这一理念。看到其中一些将在2020年下半年投入生产。”

按计划执行

展望未来2-3年，Goehl说看到了强大的吸引力，不仅仅是销售传感器，还包括销售多功能用户界面。从移动和消费领域开始，UltraSense看到了汽车领域的前景，“与几家汽车供应商就各种应用进行了大量概念验证”

表示，在汽车领域，还可以寻求其途径，并在UltraSense的技术与其触控界面（包括触感式触控界面系统）之间找到协同作用。例如，“可以使用其材料并提供更大的触摸区域。”

UltraSense并没有进入处女地。Goehl说，应变计传感器供应商Sentons和force touch传感器供应商New
Degree Technology等少数几家公司已经存在多年，“但技术非常不同。”。与具有工业和机械设计限制（如材料厚度、集成复杂性和生产校准时间）的应变计、力触和声表面波解决方案不同，UltraSense声称其接触点解决方案提供了最小的集成工作量和几秒钟的生产校准。“好在今天市场已经成熟；也许几年前还不是时候。”

如今，UltraSense只雇佣了20多人，但Goehl说，这是一种招聘模式。“将在明年和2021年提高产量，对产品路线图有一些很好的设想。需要工程师来执行计划。”

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