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晶钛国际电子智能芯片全屏幕手机的仙丹灵药

晶钛国际电子总经理张志辉先生。
晶钛国际电子总经理张志辉先生。

智能手机成为潮男仕女们重要随身配件的年代里,品味与美感或许就在那方寸之间竞争,争奇斗艳的造型让各大厂品牌的旗舰级智能手机趋之若鹜,「无边框」或「超高屏幕占比」迳相比拼争排名,致命的吸引力仍然无法挡。

从笔记本电脑、平板与智能手机的移动设备的时代演进,每一个主流品牌的外观特色、造型与所使用的突破性的材料,一向是这个产业的年度盛事,曾几何时信息产业与消费性电子产品,随着超级跑车等顶级消费趋势,一起向巴黎时装产业看齐,外观的展示代表新时代消费文化的极致的表现。

但是光彩炫丽的外表,仍逃不掉使用者体验与功能需求的严苛检验,手机外观上必备的插孔、微型开口就成为各厂商在技术与制程上重要的挑战,虽然只是毫厘之差,但是往往是实际通话品质与数据传输速度的关键,影响商誉与口碑至大,一有闪失连高端主管的乌纱帽都要赔上,这种惨痛的教训,实在让国际品牌大厂又爱又恨,既期待又怕受伤害。

其中最重要的外观上的「杀手」就是天线的摆置位置,因为负责移动通讯信号的接收与传递,移动设备的天线外观的演进,从早期的可被看到,变成现在必须完全隐身在造型之间,所以多半放在智能手机的最上方,要不就是最下方。

但是因为无边框与高屏幕占比的设计,只能一再挤压智能天线的面积,于是对手机的信号接收造成重大的冲击,而且消费者持握手机的方式,也影响到实际的信号通讯的效果,所以使用者体验的改善就成为目前主流大厂的重要目标与技术上的重大试炼。

随着LTE的移动通讯移往第五代通信标准(5G)前进,多天线的使用,以目前从一台智能手机的两根天线的标准配备,要增加到4、8与12,甚至16支天线的配置,新的挑战马上排山倒海而来。

再者,另外一个伴随5G而来的重要考验,就是各种安全规范的检测,由于LTE与5G使用的频谱从6GHz以下的频带,朝向毫米波通信所用的高频段设计,电磁波的检测,以及人体特定吸收率(Specific Absorption Rating;SAR)标准愈趋严苛,因为手机通话使用时,会直接靠近人体的头部,所以符合在不同频段的电磁波与SAR的标准,便成为新产品能否及时上市的重要挑战。

晶钛国际电子(Jieng Tai International Electronic Co.)是一家智能半导体芯片设计与智能天线设计公司,重要的核心工程与技术主管都来自国内手机第一线品牌大厂,总经理张志辉(Ricky Chang)与技术长周佑邦(Jeffrey Chou)联袂出席接受这次的专访。

晶钛国际电子是在2012年初从笔记本电脑产业受到MacBook Air所引起的超薄与极简外观,以及全金属外壳的冲击下,一连串的材料与工程技术的挑战中看到了新机会。那时也因为窄边框的笔记本电脑屏幕造成天线的设计与摆设位置、面积的挑战而起,透过专利技术的芯片设计与完整的解决方案,协助台湾与大陆最主要的笔记本电脑的品牌,正面迎战MacBook Air的挑战。

智能型芯片赋予天线系统具备传感能力  大幅改善使用者体验

这场战争让晶钛国际电子的智能型芯片在大陆一线品牌大厂打响的名号,张志辉非常自豪的表示,随着笔记本电脑迈向智能平板的时代,天线的挑战更加的严苛。

尤其是2-in-1的笔记本电脑等结合传统笔记本电脑与智能平板的优点,在造型上极尽当时所有在机构上的创意,特别是Lenovo Yoga Pro的360度屏幕旋转等设计,透过晶钛国际电子的智能型芯片将天线与转轴的设计巧妙的加以结合,并调整最佳天线的信号接收效率。

利用具备传感能力的芯片来扮演重要的角色,能够有效侦测使用者在折弯的各种屏幕角度,同时针对天线的信号增益做精巧弹性的调整,这个体贴的设计改善Lenovo产品的使用者体验,赢得客户的好评,强力开展Lenovo品牌的知名度。

周佑邦提到这个专利技术的发想,源自于智能手机天线都是利用金属来形成辐射体以传输或接收无线信号,如此单一功能却占用手机相当的机构空间甚为可惜,所以开发出具有辐射与环境感知双重功能的智能天线系统,当人体接触到金属天线所产生的电容效应被有效的侦测之后,就可以算出天线的位置与发射功率增益的调节,所以整体电子装置的收讯效率就可以有效的提升。

虽然只是一个基本的物理的效应,但是往往魔鬼都藏在细节里,晶钛国际电子的IC解决了天线因为造型与机构设计的需要而牺牲信号传递效能的难题,确保窄边框的美观造型,兼顾快速通过安规与电磁波的测试与认证,使产品得以迅速上市,大量缩短「Time-To-Market」的时间。

晶钛国际电子的智能IC取代红外线距离传感器  抢攻全屏幕智能手机的主流

在笔记本电脑初试啼声的晶钛国际电子,开始看到智能手机的一级战场的需求,其天线的限制更大。由于市场上的无边框设计更向极限尺度挺进,加上显示面板与手机外部机壳材质的革命性的发展,从塑胶外壳,铝镁合金,一路辗转到单片玻璃外壳,双片玻璃,以及新时代的陶瓷外壳,每一个造型上为了考量人体工学的手握方便性,更大的设计的挑战,让品牌手机大厂疲于奔命。

张志辉看到这个挑战,除了更新芯片的功能,考量智能手机动辄数亿台等级的出货规模,财务与半导体供应链的管理与库存、交期等后勤支持,更是不同等级的游戏规则,所以开始与半导体芯片代理商与主要的射频解决方案供应商的合作变得势在必行。

除了各大手机品牌的研发中心与采购单位的密集支持与拜访,张志辉与技术人员辗转络绎于途,几乎只能在大陆各大城市上的高铁路程中稍事休息后就接续下一个拜访行程,每一个品牌厂都非常惊讶于实务面上的一颗小小的半导体芯片,纾解了他们在产品设计与分秒必争的上市行程中的极度焦虑与纠结,张志辉戏称这个芯片简直是他们的「救命仙丹」。

智能手机需要侦测到使用者把手机举到头部讲电话的情境,因为讲电话需要让面板转成全黑关闭状态,以避免使用者误触屏幕以及达到省电之目的。

市面上高屏幕占比手机设计上已不再使用传统红外线距离传感器(IR sensor)来控制屏幕的开关,改用了超声波传感器来实现屏幕不开孔的精美制程,但是超声波传感器失误状况与延伸的缺点时有所闻,虽然不在屏幕上开孔但是却在窄边框上开孔就是为了迁就超声波传感器的信号发射和接收而设。

钻几个小孔的动作虽小,但是对造型尺寸锱铢必较的旗舰级机种而言,就是制程良率的重大挑战,以目前主流品牌追求陶瓷机壳机种的上市,最后就是因为生产良率的提升不易,无法放量供货,导致价格居高不下,错失市场先机。

超声波传感器另一个为人诟病的状况就是窄边框上的开孔会因为使用一段时间后累积的灰尘、杂物堵塞而造成准确性的失误,因为超声波发送与接收信号所形成的感应回路需要保持畅通,才能判断手机是否贴紧消费者的脸庞,一旦失误状况连连,将会造成使用者产生不好的体验,进而破坏对品牌的印象及降低信心。

张志辉表示晶钛国际电子的智能IC方案具有几项优势:

1. 藉由智能手机上天线与人体电容效应的侦测,不但可以做到和超声波传感器一样去取代IR感应器,而且不需在精美的全屏幕上开孔,满足全屏幕外观的时尚设计要求。2. 晶钛国际电子的智能IC方案比起超声波传感器具有更高准确性、价格更低、完胜超声波传感器。

3. 节省机构空间且完全不需在边框上开孔的优势能达到手机设计者对外观造型完美、高品质的要求。4. 晶钛国际电子的智能IC能与手机OEM、ODM厂商及终端品牌在天线设计上无缝接轨、完美合作,兼顾天线性能且设计更简单,进而降低生产成本。

对于接下来的MIMO多天线设计、全屏幕、陶瓷外壳等重大设计里程碑与紧接的5G时代手机的战场,以及由AirPods所引发的新潮蓝牙无线耳机的商机,晶钛国际电子的半导体解决方案即将大显身手,奋力一搏。

大陆第一线品牌全屏幕手机高速成长  料将带动晶钛国际电子大爆发

展望未来,导入晶钛国际电子智能IC的智能手机,仍以大陆第一线品牌为主,2017年的下半年更是所有的新款式与机种的大量产品化的时程,预计在2018年晶钛国际电子的主力营收将会全面由智能手机产品的芯片扮演成长的高速火车头的角色。

由于5G时代的技术标准由3GPP所主导,时程上需要等到2020年后才开始正式商业运转,目前所有的规范与标准仍在密集讨论与更新中,但是各大旗舰级机种的开发动作也紧锣密鼓般地展开,晶钛国际电子以过去长期累积的合作开发的经验,兢兢业业追求客户满意度的提升,总是尽善尽美的极致追求是智能手机产业中每一个品牌的终极信念,所以挑战随时随地可能到来,贴近客户、掌握关键能力,才是晶钛国际电子掌握品牌大厂合作契机的保证。