智能手机下一波趋势将带火哪些传感器？
更新时间：2019-11-18
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智能手机上那些我们习以为常的功能，背后都离不开传感器的默默支持，不论是指纹识别、运动计步还是GPS导航等等……那么，智能手机的最新趋势有哪些？又有可能带火哪些传感器？
ams执行副总裁兼总经理、全球先进光学传感器事业部Jennifer Zhao认为，智能手机最新三大趋势是：配备真无线立体声耳机、具备摄影增强功能、向全面屏发展。
趋势一：智能手机周边这两年最显著的趋势莫过于真无线耳机（True Wireless Stereo，TWS）的爆发，根据SAR Insight & Consulting、SensiAnReseayrch Limited 2018年第4季度发布的数据，预计耳机市场到2023年将保持27%的年复合增长率，届时无线耳机会超过所有其他无线和有线产品类别，成为全球最受欢迎的耳机类型。随着耳机行业向真无线方向的变革，要求传感器提供入耳检测、光学滑块音量调整等功能。
趋势二：摄影效果成为当今所有手机厂商都注重的功能体验，需要通过传感器来提升摄影效果。例如在强光或昏暗环境下帮助摄像头更好地对焦、实现AR/VR、自动白平衡、光源闪变检测等等。
趋势三：主流手机厂商都开始走全面屏路线，去年屏占比从60%、70%，发展到80%，今年很多新的智能手机屏占比甚至达到90%、95%。因为全面屏的推进，很多传感器类似ALS和接近传感器等都开始放到屏下。
大显身手的光学传感器
ams主要聚焦于三大类别传感器：光学传感器、音频传感器和图像传感器，致力于引领传感器市场的创新，特别是在光学传感器领域，全球排名第一。面向对传感器需求旺盛的细分市场，ams主要聚焦于通信、消费电子与计算市场、汽车、工业与医疗市场，提供传感器解决方案、传感器IC/传感器接口、相关算法和应用软件。针对智能手机最新的三大趋势，ams可提供如下支持：数字红外接近传感器应对TWS耳机需求
Jennifer Zhao表示，TWS耳机对传感器的主要诉求有二：一是体积要小，二是需要近距离优化，测试耳机的佩戴位置是否正确。
ams最新推出的数字接近传感器模块TMD2635，号称全球体积最小，封装体积仅为1mm3，便于TWS音频制造商开发更小、更轻的工业设计耳机。在工作模式下，TMD2635的平均功耗为70µA，在睡眠模式下则为0.7µA。
它是一个完整的光-数字传感器模块，集成了低功率红外VCSEL（垂直腔面发射激光器）发射器、两个用于近场和远场传感的传感器像素，以及数字快速模式I2C接口。其中，红外接近传感器可以实现可靠无线耳机入耳/出耳检测，一旦检测到用户没有正常佩戴，就会关掉系统耗电部分，可以极大提高TWS耳机的使用时间。
相比之前的2合1红外接近传感器模块，TMD2635的体积缩小6倍。因为分离近/远光电二极管失调发射器和检测器的放置位置，无线耳机和其他可穿戴、便携设备的设计人员可以更灵活地优化工业设计所需传感器孔径的大小和形状，以及优化产品的舒适性和性能——采用1.5mm直径圆孔或1mmx2mm椭圆孔。
据了解，TMD2635在如此小的体积中达到这样的性能，主要得益于ams先进的光学设计和高性能激光发射器的设计生产能力。优化的串音抑制性能和高环境光干扰抗性，通过高效的算法，可以将红外光测量数据转化为准确的接近检测结果，其接近监测性能甚至可与智能手机制造商早先使用的大型模块媲美，而体积远小于这些模块，非常适合空间很小的可穿戴设备。
高灵敏度颜色传感器消除手机摄影光源闪烁困扰
虽然高分辨率智能手机相机的像素数量不断增加，能够以非凡的细节和清晰度捕获图像，但是，光源闪变的困扰也普遍存在，使得图片或视频效果大打折扣，出现闪烁条纹等问题。
据Jennifer Zhao介绍，现今的手机摄像头一般使用基本的三通道红/绿/蓝(RGB)传感器来估算图像增强系统中的颜色均衡，并没有进行Flicker检测。在相机的滚动快门工作期间，如果捕捉到闪变光源导致的可见光调制，那么拍摄的图像或视频就会出现导致失真的条带伪影。
ams新推出的TCS3408颜色传感器，可提供比上一代TCS3707高出三倍的片上光源闪烁检测灵敏度，与竞品相比，具备10倍ALS灵敏度和仅为一半的功耗。它包含一个Flicker检测引擎，用于检测通常由白炽灯或荧光灯产生的50Hz或60Hz光源闪变。检测到光源闪变时，由器件的内部状态寄存器捕捉和报告，数字I2C接口则通过外部处理快速报告输出信息。既知存在光源闪变，摄像头的视频处理器将快门与场景中相对环境光输出的“开启”部分同步。利用TCS3408提供的额外信息，视频处理器可以消除失真的条带伪影，真实还原出用户眼中看到的图像。
此外，在可见的未来LED光源会越来越普及，而闪变频率在以脉宽调制(PWM) 为基础的LED光源无处不在。因此，TCS3408还提供将一系列闪变测量数据存储在内部存储器的选项，使智能手机摄像头的视频处理器可以检测高阶闪变频率（最高2kHz）。
在消除光源闪烁时，有些通过软件或AI算法也可以进行调节，那么TCS3408的优势是什么？ams大中华区市场应用工程总监Spencer Bai表示，采用芯片对于光源闪变是进行硬件处理，好处是功耗低，可以及时响应。虽然软件处理也可以实现，这样看起来还节省了硬件成本，但是它需要主处理器参与，软件成本非常大，而且响应时间不见得能够满足应用要求。
全面屏带来的屏下传感器趋势
对于智能手机来说，将传感器放置在OLED屏下，可以确保最大屏占比。但是，技术上的挑战主要包括：如何在屏下获得更好的ALS的性能、出色的红外(IR)抑制，如何避免对屏下射光的影响，如何得到非失真的真实传感等等。
ams可提供环境光传感器/接近光传感器等，有二合一、三合一等类型。今年年初，ams就发布了一款RGB 光传感器和红外接近传感器TCS3701，可以精确测量 OLED 屏后环境光强度。由于前置边框通常是环境光/接近传感器所在的位置，使用这款传感器可以消除前置边框，因此能够最大化智能手机的显示区域。
据了解，虽然传感器在发光 OLED 显示屏后的运行受到限制，但它仍能感应到穿过显示屏、叠加到传感器正上方的显示屏像素发出的光线中的环境光。通过独特的算法，能够在不需要知道传感器上方显示屏像素亮度的情况下精确检测环境光水平。
将传感器放置在屏幕下方，一个必然的路径就是和屏厂更加紧密的合作。据了解，ams已经开始在国内市场努力拓展与屏厂的合作，目前已经与一两家主流的OLED屏厂展开了合作，例如改进OLED下面的分层，便于更好地放置传感器。从市场需求来看，目前OLED全面屏的应用主要在智能手机，以及一些较为高端的大屏电子设备，未来有望拓宽至其他应用领域。
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