最近，媒体报导苹果新一代手机 iPhone 6s 中会采用 Force Touch 技术。其实，早在 Apple Watch 和 MacBook 系列笔电上就已经有所应用，不过这次的版本与之前不同。因为 MacBook 触控板和 Apple Watch 可感应两种不同水准的压力，即轻点和按压。而根据外媒爆料，新一代 iPhone 的“3D Touch Display”可以感应三种不同水准的压力，有轻点、按压和更强的按压。
所以，“3D Touch”的命名很可能因此而来。
因为专业的缘故，我在新一代触觉振动技术上耕耘多年，看到这个消息觉得很兴奋，觉得触觉互动的春天来了。带着对“触觉互动”、下一代“人机对话”的好奇，我在这里来科普一下苹果的新“外星科技”：3D Touch 技术，以及由此开启的更广阔方向－触觉互动。
一、由 Force Touch 开启的“触觉互动”大门
Force Touch，即压力触觉，指透过感应压力的产生和改变，从而实现电学资料的变化，再透过电学资料而产生指令，最后达到压力而间接实现指令的过程。
压力触觉的研究探索，已经有很多年了。其中，美国 Z-origin 的 Z-Tohch 则是较早的触控探索者，后来，微软、黑莓都相继提出触控方面的专利和应用，但由于各类原因，其触控给顾客感受，并不完美。
前不久，华为也在中国发表了其压力触控屏幕的手机 MATE S，其采用的技术方案暂未拆解清楚，但以其比上一款更薄的宣传，其技术方案与苹果有些许差异，但却没能引起产业的热议，苹果的影响力之大可想而知。
苹果发表的压力触控，以苹果惯有的风格而言，应该是比较成熟和完善的，所以才会发表在手机上。因此，苹果的号召力，让压力触控开启了“触觉互动”的大门。
目前的手机，对于触觉回馈的应用，仅仅停留在振动和提醒上。但是，美国“IMMERSION”公司等振动和触控行业的公司，已经布局了基于“触觉互动”的大量技术储备与专利，其中软件系统和硬件均有中国科技公司的身影。
比如 TI 公司早前推出过基于高电压的新一代振动马达的驱动芯片；IMMERSION 公司布局了多项振动回馈专利，其网站也显示推出新一代振动回馈方案；中国如衡业新材等，也在研发“新一代触摸回馈”的核心硬件。
这次苹果推出了“Force Touch”的技术应用，为更广大的“人机触觉互动”打开了大门，让用户迈进了新一代“触觉互动”的时代。
二、3D Touch 的技术原理
压力触控的原理，其实很容易理解：
屏幕感应手指压力——透过手指压力的面积变化——从而产生不同的电学信号——压力感测器件根据电信号进行处理——手机 CPU 接收压力感测器讯号——手机 CPU 产生相应的指令——顾客感知由压力产生的指令变化（比如屏幕变化、功能表）
下图就是展示使用者如何透过按压方式，获得手机 / 平板回应的这一完整流程：
从上图所示，触觉回馈的技术原理，由触摸产生的压力、压力的辨识、辨识后的回馈指令这三大部分组成，其中很重要的是触觉感测器“Force Touch Sensors”，它是按压触摸的重要零件。
而手机构造的轻薄，也对触摸感测器与 FPC 提出很高的要求，相对于平板和电脑来说必须非常轻薄。这次苹果手机反而增加厚度，是因为“Force Touch”的关键零件所产生的厚度，也就是加入了 Force Touch 压力模组。不过也有传，苹果在下一代手机上，会缩小这个厚度，那么苹果届时会在哪里做何改动？（编按：苹果的作法是把相关的感应器整合进 in-cell 的面板中，官方释出的影片就有部分说明）
三、3D Touch 的构造
1、整体触控构造：
根据目前对 iPhone 6s 的拆解，其采用的屏幕依然是 Incell 屏幕，供应商为 JDI 等日本公司，Incell 屏幕的触控层在 COVER GLASS 之下，而且还要加上“Force Touch”的物理零件，因此，屏幕的构造必须非常精巧。
2、触控层的特殊变革 / 材料变化
虽然依然是 Incell 屏幕，而其触控层是否引入了最新的革命性材料，暂时尚未可知，但从网络上能看到：苹果要求其日本供应商供应奈米银屏幕，因此，行业看好的 SILVER NANO WIRE（奈米银）是否已经应用与新一代苹果中，暂未确认。
▲ SILVER NANO WIRE。
苹果的专利显示，苹果将原有的触控层，接近液晶的部分，将其中 ITO 的 VCOM 层切割成平行线，就是为了压力触控的实现。
3、压力感测器部分
根据对苹果 Mac 的公开拆解，Mac 上有四个压力感测器，分别位于触控的四方，而且还有一个由磁性材料组成的“回馈体系”。
▲ Mac 的触控板拆解。
从以上拆解的 Mac 触控板上看，Force Touch 早已应用在 Mac 上，由于 Mac 面积和厚度，都更适合进行压力触感层的处理，因此，苹果手机的采用，也来自于在 Mac 上使用的工艺积累。
必须要看到的是，Mac 上有个专门的“回馈系统”──
由磁性材料组成的“回馈器”，它的作用是对用户按压时进行声音或震动的回馈，让用户的体验更有“真实感”。
▲ 网上流出的苹果 iPhone 6s 的拆解：比 iPhone 6 略厚，因为内置了触控感测器。
由于目前还没有真实完整的 iPhone 6s 拆解，特别是针对其压力触控部分的逐件拆解，因此，如何精巧地将压力触控部分放置其中是一大难题。且根据媒体公布手机厚度增加，应该起触控控制器件的作用，但目前尚无法做到非常轻薄，有其物理极限。
下一代的 iPhone 7，苹果已经表示会更薄，而更薄是来自于触控部分的变化，还是苹果本身其他零件结构的变化，不得而知，只能等相关消息放出，我们再做深入分析。
四、“触觉互动”才是 Force Touch 开启的未来
1、触觉互动的起源与雏形
压力传感技术，只是“触觉回馈体系”的开局，下一代手机有望在触觉回馈体系上，衍生出很多令消费者惊呼的应用。目前的 Force Touch 技术，只有指令和屏幕功能的变化，还没有来自“手机对顾客的物理回馈”。
──这就是未来的“触觉互动”。
触觉互动不仅包括手机软件体系的回馈，也包括手机“硬件体系的回馈”。比如，当你触摸屏幕上的仙人掌， 如果能感到一种刺手的感觉，这就是对“触觉互动”的通俗诠释。更通俗来说，就是模拟、真实的感觉。
几年前，日本在触觉振动零件的推动下，生产了几款可以快速回应振动的手机和平板，但当时的这些产品和压力触控都没有多大关系：
比如，日本 DOCOMO 生产一款“RAKURAKU”老人手机，其振动回馈可以让老人在触摸屏幕时有触感，像在按压键盘一样的实物感，还曾风靡一时；日本松下也推出独特振动回馈的平板；韩国 PANTECH（潘泰）也推出过精敏振动的平板等。
▲ 日本富士通的 RAKURAKU 老人手机。
但由于当时没有提出由压力传导，再透过物理回馈而组成一个闭环回路，这些置入了触觉振动零件的产品并没有引起行业的热议，但这已经算是“触觉互动的雏形”。
2、触觉互动的关键器件：物理回馈器件
触觉互动体系，离不开一个关键零件：触觉振动回馈零件， 它要求的回馈速度和精度，根本不是现有的偏转振动马达或直线振动马达所能达到的。它需要全新的振动回馈零件，其中包括磁性材料、压电陶瓷材料，而压电陶瓷材料与 MEMS 工艺结合的器件，被认为是最佳的回馈零件。
而颇悲伤的是，目前压电 MEMS 器件也在突破之中。现在存在的局限性有：体积只适合 PAD，离手机对体积的要求有距离、功耗问题，但目前由多层陶瓷带来的功耗大大降低，有望解决这一问题。
从事关键硬件研发的有日本的科技企业，也有中国年轻的海归科技企业的身影。比如有从事陶瓷振动材料与零件研发的的科研朋友常和我坦言：我们坚信这一趋势，透过材料与结构技术，已经将电压由 100V以上降到 36V，并在部分大尺寸的平板上进行试用，但应用于手机上面，还需要在体积等方面进行诸多改进。
▲ 中国企业衡业新材研发的“新一代陶瓷振动零件”原型。
3 、“触觉互动”的未来
苹果引领的“触觉互动”，有着广阔的未来应用前景，它不仅让顾客有真正的“人机对话”体验感，更会产生更多更大的应用市场，比如物联网的应用等，也将翻开手机应用的新一页。
更重要的是，触觉回馈也将带来行业的一系列连锁反应，将催生更多新材料、新工艺、新零件的革命，特别是新材料与 MEMS 工艺的结合，将在其中得到广泛的应用。
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