这些传感器，成就了苹果的16万亿市值

16万亿市值！史上最大企业，市值相当于5个深圳GDP！这是不久前苹果公司市值又创新高，一些媒体的赞美之词。
苹果（Apple）无疑是一家伟大的公司，其崛起源于它推出了iPhone、iPad、AirPods等具有划时代意义的产品，从而引领产业发展，也占尽先发红利优势。
这些产品为什么能够带来无与伦比的用户体验？答案是，传感器，这才是苹果产品带给我们更好用户体验的关键，才是支撑苹果市值的重要原因。

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初代iPhone：为什么能提供跨时代的人机交互体验？
2007年1月，乔布斯在苹果 Macworld 2007上，向大家介绍了初代iPhone手机：iPhone 2G。
从现在看，这部手机开创了消费电子的新时代，并创造了一个全新的人际交互时代：iPhone正面仅有一块屏幕和一个Home键，除此之外竟然没有任何一个实体按键！
怎么操作？怎么打字？放在口袋里会误触吗？听电话会碰到屏幕吗？
我们有很多疑问，苹果的解决方案就是：传感器，更多的传感器。

多点触控屏幕：第一款用户可以用手指直接进行交互的手机
iPhone的成功，很大程度上归功于其革命性的人机交互操作。在iPhone之前，我们是怎么操作手机、电脑等电子设备呢?
要么是键盘、鼠标，要么是一根小小的手写笔，总之，在iPhone出现之前，人类的手指无法与设备直接、流畅的互动，必须通过额外的设备进行复杂的操作，显然，这违背了人类的操作体验。
乔布斯发布的iPhone，上下滑动，手动点击，双指缩放等操作方式，直接使用手指即可完成，已经十分接近于人类的本能行为了。在发布会上，乔布斯仅仅一个滑动歌曲菜单这个简单操作，就引发了下面的一阵阵欢呼。

在此之前，这种操作方式，只在科幻电影中出现，或者在我们的现象中出现，而这正是初代iPhone成功的最大原因。
这种操作方式的实现，有赖于多点触控技术的成熟——这实际上是一套放置在显示屏之上的多点触控传感系统，即在显示屏上方加上触摸传感层。
正如我们所知，iPhone上使用的是电容式触控屏，即手指在点击触控层形成电流，手机感知到电流并通过计算就获得手指在屏幕上的位置，从而完成相应的操作。
在发布会上，乔布斯用了很长的篇幅介绍了这种交互方式，乔布斯说：“这就是未来。”
多点触控屏幕，让 iPhone 有了触觉。

近距离、光度、加速度传感器：赋予iPhone吊打同时代手机的智能
初代iPhone不支持彩信、不支持文本复制粘贴、不能安装第三方APP，如果从这些角度看，初代iPhone还只是个功能机。之所以说iPhone是智能手机的鼻祖，除了多点触控屏幕外，就是众多传感器组合带给iPhone远超同时代众多手机的智能化水平。
前文我们提到，iPhone会不会误触？打电话怎么关屏幕？等等疑问，iPhone内置了大量传感器优雅地解决了这些问题。
接近传感器（Proximity sensor）
在 iPhone 的正面，有一个接近传感器，通过红外线感应，可以检测到人脸与手机屏幕的距离。
如果距离非常贴近，手机就会将屏幕关掉，这样既能省电，又能避免脸部触碰产生的误操作。

环境光传感器（Ambient light sensor）
在iPhone右侧，有一个光度传感器，可以检测可见光的亮度强弱，这样手机就可以智能调节屏幕亮度，不必手动调亮度。

加速度传感器（Accelerometer）
这是iPhone上最令人印象深刻的传感器之一，这个加速度传感器是一个基于MEMS（微机电系统）的加速度计，可以用来判断手机的朝向。
iPhone使用加速度传感器，可以让手机屏幕翻转以横向格式查看图片和视讯——这又是一项令人惊叹的交互操作，那时还没有人这么做，也很少有手机结合MEMS功能，就算有也只是用于一些与屏幕无关的应用程序。
而在苹果推出基于MEMS传感器的应用后，不久就有应用开发社群加以扩展了。

接近传感器、环境光传感器、加速度传感器，这是乔布斯在初代iPhone发布会上着重介绍的三个重要传感器，通过这些传感器组合，iPhone完成了智能关闭屏幕避免误操作、智能调节屏幕亮度、智能旋转屏幕等操作，其智能化吊打当时市面其他竞品，传感器赋予手机智能化！
而这些传感器，现在已经成为智能手机的标配。

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更智能、更强大、更多传感器
随着iPhone的进化，其传感器也越配置越多，提供了更智能的体验。
时至今日，iPhone的传感器越来越强大，譬如加入了色温传感器，比检测环境光强度更进一步，能够检测环境光线色温情况，调整屏幕色温（冷色还是暖色），让人眼始终有非常舒适的观感。
伟大的定位：GPS传感器
在iPhone二代（2008），即iPhone 3G引入了GPS，通过卫星信号，能够确定手机的位置，因此也叫位置传感器。
让手机具备导航功能，这让手机的使用场景又大大扩展了：譬如地图导航，基于位置服务的各种应用（没错，就是美团、滴滴等等）。
甚至，借助GPS定位功能，让丢失的手机能够被找到也成为可能。

辨别方向：磁传感器（Compass）
但是，GPS只能定位，不能辨别方向，只有你向某个方向进行移动，系统才能估算你的运动方向。同时，如果GPS信号不好，没有运动方向修正，这样带来的位置误差也非常大。
为了解决这个问题，在iPhone 三代（2009）即iPhone 3GS上，引入了电子罗盘（Compass），这是个磁传感器，直白点说，就是指南针的功能，只不过是基于MEMS的指南针，小到能集成在手机主板上，能够辨别手机的朝向。

iPhone上又一个划时代的传感器：陀螺仪（Gyroscope）
你在手机上玩过赛车或者平衡球等游戏吗？通过摆动手机，我们就能操控汽车转向或者球的运动轨迹，这怎么做到？
为了感知物体的这些动作，需要用到一个传感器——陀螺仪（Gyroscope），也叫做角速率传感器。
而iPhone 4（2010），是世界上第一个带有陀螺仪传感器的手机！
陀螺仪的原理，是一个正在高速旋转的物体(陀螺)，它的旋转轴没有受到外力影响时，旋转轴的指向是不会有任何改变的。陀螺仪就是以这个原理作为依据，通过转动位移，来计算出转动加速度。
当然，iPhone上用的是MEMS三轴陀螺仪，通过转动时的电容变化量来测定角速度，再配合加速度计传感器，来计算姿态。

有了陀螺仪，我们就可以很“灵活”的操纵手机，手机里的程序，也可以根据传感器的反馈，对我们的操作进行相应计算，进行相应操作。
这样，手机更有趣了！通过转动、移动手机，我们就可以操纵游戏或者程序进行各种操作，这些操作以前只在电影中出现！

过热危险！内部温度传感器（Internal Temperature Sensor）

如我们所见，手机的功能越来越强大，需要更高的计算量，与此同时，芯片也带来更大的发热量。为了监测手机内部温度情况，避免过热导致的安全风险。
iPhone首次在手机引入了内部温度传感器，如果手机温度过热，就会提示关机等操作，以将温度降下来。从安全角度上看，苹果总是更领先其他厂家。

iPhone 4 是乔布斯最后一次亲自发布的苹果手机，之后一年乔布斯去世。
走了几步楼梯？气压传感器（Barometer）
在iPhone 6/6 Plus上，苹果引入了气压传感器（也叫气压计），有了气压计，就可以根据气压变化，准确测量海报。
那么，有人会问，这跟GPS测量海拔有什么不同？GPS测量海拔通过卫星信号数据计算，存在误差较大，而通过气压计则相对误差小很多。同时，在室内，譬如爬楼梯等情况，只有气压计能够准备计算爬升步数和高度。
此外，气压计在辅助GPS定位、室内定位、测试防水等方面，也有重要作用。
有趣的是，初代iPhone SE上就没有气压计。然而，到2022年，还是有一些中低端智能手机没有配备气压计，这也是某些手机不能计算楼梯步数的原因。

更好的陀螺仪——六轴陀螺仪
对于引入更先进的传感器，Apple一直有着一股执念，因为苹果始终认为，更先进、更准确的传感器，是提供更优质智能体验的基础。
在iPhone 6/6 Plus上，苹果除了引入气压外，还将原来一直使用的三轴陀螺仪升级为六轴陀螺仪，对于转向的辨别，能够带来更高的灵敏度。
iPhone 6/6 Plus上使用的MEMS六轴陀螺仪来自著名MEMS传感器厂商应美盛（InvenSense），同时还搭载了一个博世（Bosch）的三轴加速度计作为辅助。
为什么有了六轴陀螺仪还有加个三轴加速度计？
答案是体验和功耗。加速度的启动需要一个时间，专门的加速度传感器只需要 3 ms，而六轴陀螺仪需要 30 ms。另外，同样是测量加速度，六轴陀螺仪是加速度传感器的 3 倍电耗。于是苹果在实现上，对于手机横屏、计步这样的应用，只调用加速度传感器，而对于灵敏度比较高的场景，再用六轴陀螺仪。苹果在细节设计上，真是舍得下功夫。

▲iPhone 6内含1颗InvenSense的六轴陀螺仪-加速度计组合组件，以及1颗Bosch的三轴加速度计BMA280
不仅能感知位置还能感知压力的屏幕：压力传感器（3D Touch）
3D Touch是苹果在iPhone 6S/6S Plus上引入的传感技术，通过在屏幕上增加压力传感器，使屏幕不仅能感知手指的位置，还能感知手指按压的力度。
为了模拟屏幕按压的反馈，苹果特意加入了叫TAPTIC Engine的反馈马达，以在按压屏幕时，根据不同压力提供相应的反馈振动。
然而，这一功能除了唤出二级菜单外，也只有称重等寥寥几款应用在使用，也是罕见的没有其他安卓厂商跟进的iPhone传感器技术。

拍出深度：激光雷达（LiDAR）
在iPhone 12 pro上，苹果引入了在此前iPad系列中已经加入的激光雷达LiDAR传感器，让iPhone的传感器阵容更加壮大，这也是手机上第一次搭载激光雷达传感器！
激光雷达通过发射激光获得反射，可以快速探测物体距离、记录深度信息等，目前激光雷达已被认为是实现自动驾驶的关键技术，在智能汽车中正被广泛使用。

通过iPhone的激光雷达，除了能够在拍照时获得更好的景深效果，还可以扫描物体的3维数据，从而生成3D图片，打破现实与虚拟的界限，在游戏、3D 设计等场景有更多的可能性。

更好的图像传感器：建立行业拍照标杆
图像传感器，是手机上最重要的传感器，iPhone上最重要的三个传感器之一，拍照摄像也是消费者最看重的功能。而手机的图像传感器，不计算前置摄像头，背面由一颗、两颗，到现在的3颗、4颗已经成为手机图像传感器常规配置。
而无论手机图像传感器如何进化，iPhone总是各家友商对比的标杆，可以说，是iPhone奠定了图像传感器在手机的重要地位。
在一开始，iPhone就将手机拍照功能作为最重要的应用之一，从硬件到软件，其优化是全方位的，力度也是排在手机所有部件前列。
优秀的图像传感器，是带来良好摄像的基础。
2007年，初代iPhone配置了200万像素的CMOS摄像头，其拍照效果就走在行业前列，其拍照效果超过了同时期的诺基亚 7500的200万像素摄像头。
iPhone手机图像传感器选择的品牌变化，见证的CMOS图像传感器风云变幻的岁月。
初代iPhone的CMOS图像传感器来自Micron Imaging，即美光科技旗下，在当时的CMOS图像传感器市场，其排在全球第二，豪威科技第一，索尼第五。

初代iPhone和iPhone 3G都采用的Micron Imaging的图像传感器。到了2009年开始，苹果转而使用豪威科技（OmniVision）的CMOS图像传感器，一直到2011年 IPone 4s发布，苹果才转用索尼的CMOS图像传感器，直到今天。
iPhone相机图像传感器硬件的变化，很好地见证了CMOS图像传感器十余年来的技术更迭：从“前照式”到“背照式”，再到“堆栈式”。
豪威科技目前已被我国韦尔股份收购，成为地道中国企业。而豪威科技也与索尼、三星等在CMOS图像传感器领域三足鼎立，远远甩开其他竞争对手。
从初代iPhone的200像素的摄像头，到500万、800万、1200万，从一颗到两颗到三颗，从长焦、广角、超广角……每一代iPhone发布，苹果都会对其图像传感器进行升级，使用的也都是这个星球上最好的图像传感器产品。
iPhone对其图像传感器和拍摄系统的重视和优化，是全方位的。

不断进化的生物安全识别：从指纹识别传感器到深度传感器
生物识别传感器，是iPhone手机上最重要的三大传感器之一。从指纹识别传感器到3D深度传感器，苹果一直在思考更好的生物安全识别方式。
手机里有很多重要的资料和宝贵的数据，怎么避免这些资料在手机丢失后的安全？最开始我们使用了数字密码和图案识别的方式，显然，这样不够“人性化”，也不够安全。
2013年，在iPhone 5C/5S上，苹果引入了指纹识别传感器（Touch ID），这是首次在手机上引入了生物指纹识别传感器！
指纹识别传感器的加入，又开创了一条人机交互的先河，从此，解锁手机刷指纹，成为主流方式，直到今天。

同时，在苹果的引路下，指纹识别传感器也在消费市场得到不可思议的增长，造就了一大批指纹传感器厂商，尤其是国内的汇顶科技、迈瑞微、费恩格尔、信炜、贝特莱、思立微、集创北方、比亚迪等厂商。
深度传感器：舍弃指纹，用脸部解锁？
之后，iPhone的指纹识别传感器经过了多次迭代，最终在2017年的iPhone X上，被去除，取而代之的是一套“刘海”传感器系统——真深度摄像系统，这也是苹果认为替代指纹识别传感器的iPhone下一个十年的形态。
在iPhone的“刘海”上，密密麻麻遍布了8种传感器，其中深度传感器最核心的是两个部分，发射端（Dot projector）和接收端（Infrared camera）。
发射端发射出 30000 个点的红外激光，有一定倾斜度，然后通过人脸反射到接收端中，这样根据反射角度情况，就能判断脸部每块的深浅了。

如果光线太暗怎么办？iPhone增加了一个泛光照明器（Flood Illuminator），就像一个补光灯——不同的是其发射的是红外线，这样即使在黑夜也不影响人脸识别了。
此外，位置传感器（Plroximity sensor）用来感知人脸到屏幕的距离，环境光传感器（Ambient light sensor）用来感知环境的亮度，这些传感器都一脉相传。

虽然因为形态问题，iPhone的“刘海”屏备受吐槽，但却也一直沿用至今。那么，苹果的下一代生物识别传感解决方案会是什么？会回归屏下指纹传感器吗？
Hey Siri！越来越多的MEMS麦克风，另一个亿级产品的诞生
MEMS麦克风是苹果手机最重要的三大传感器之一，从初代iPhone的一个MEMS麦克风，到iPhone 4上集成两个MEMS麦克风，iPhone 5上变3个MEMS麦克风。
可以看到，与图像传感器一样，iPhone上的麦克风也是不断地在增加，其性能也不断地被加强。
有了麦克风，手机就有了耳朵，可以收到声音，这也是手机最重要的功能。
加入第二颗麦克风，一般是为了降噪考虑，通过算法，使用两个麦克风，可以除去除语音外的环境噪声，从而带来更好的通话体验。
目前，一般手机都配置了两颗MEMS麦克风。
在iPhone上，第三颗麦克风在集成在了屏幕里，主要是为了响应语音助手“Hey Siri”的唤醒和操作，这是一颗“always-on”低功耗MEMS麦克风。

而MEMS麦克风等微型传感器的成熟，也造就苹果继iPhone后的另一个亿级产品——AirPods的诞生。
2016年9月，苹果发布了第一代AirPods，以其轻巧的方便的佩戴，引爆了TWS真无线蓝牙耳机市场，AirPods及其后继者年销售量已经超过1亿副。
AirPods上配备了麦克风、红外传感器和一个运动加速计来进行入耳检测，同时，最新的AirPods系列耳机，配置了3颗MEMS麦克风，用于拾音、降噪、语音命令、自适应均衡等功能。

▲AirPods耳机拆解，红框为MEMS麦克风（来源：我爱音频网）
苹果公司产品的MEMS主要为我国厂商歌尔股份、瑞声科技等制造，经过多年的发展，歌尔股份已经成为全球最大的MEMS声学传感器厂商，中国最大的MEMS传感器企业，在全球排名第6，相关信息可参看《中国最大传感器企业是？最大MEMS公司是？这些很多人都不知道》内容。
今天，歌尔股份、瑞声科技、敏芯科技等为代表的中国MEMS麦克风企业，在全球已占有一席之地，因此，苹果也间接带动了我国MEMS产业的发展。

结语
遍历苹果电子产品的发展历史，我们可以发现，随着产品的升级，越来越多的传感器被应用在里面。许多传感器，譬如指纹识别传感器等，领先其他厂商一个时代，正是这些传感器，给消费者带来无与伦比的产品体验。
随着MEMS、柔性电子技术在传感器的深入渗透，传感器将在元宇宙、物联网、智能可穿戴等越来越多的产品上应用，而苹果，也已计划在最新的电子产品引入血压、血糖等监测传感器。
更好的产品，更受用户青睐的产品，必定配备更高质量的传感器。万物传感的时代，也将到来。未来，是属于传感器的时代！

本文部分资料引用自《iPhone这十年在传感器上的演进》
爆款分析：苹果AirPods 3 与 AirPods Pro 详细拆解对比

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这些传感器，成就了苹果的16万亿市值

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