法国初创公司SilMach的基于MEMS的技术或可彻底改变制表业

SILMACH

半个多世纪以来，指针式石英手表一直是钟表市场的支柱，它最终会走向高科技改造吗？位于法国贝桑松的一家法国初创公司SilMach对此下了很大的赌注。该公司使用硅微机电系统（MEMS）为石英手表生产了一种全新的手表电机，与现在手表中使用的标准步进电机相比，该电机的尺寸只有现在的一半，但效率大约是现在的三倍。

真的可以实现吗？现在这个充斥着智能手表的时代？

是时候进行现实检验了：根据研究公司Gitnux汇编的数据，近年来，指针式石英手表实际上占据了传统手表市场的近四分之三（https://blog.gitnux.com/wrist-watch-industry-statistics/）。据估计，今年的整体市场价值为660亿美元（https://www.globenewswire.com/en/news-release/2023/05/02/2659107/0/en/Global-Watch-Market-Revenue-to-Touch-US-113-Billion-Rising-at-a-CAGR-Of-5-5-by-2033-States-Fact-MR.html），略高于全球智能手表市场（https://www.businesswire.com/news/home/20230227005460/en/Smart-Watch-Global-Market-Report-2023-Increasing-Health-Awareness-Among-Consumers-Bolsters-Growth---ResearchAndMarkets.com）。

然而，今天的指针式石英表在技术上与53年前由瑞士财团和日本钟表制造商精工推出的第一款石英表没有变化。过去的手表，和今天的手表，都使用了一种同步直流步进电机，称为Lavet电机，由法国工程师Marius Lavet于1936年发明。

1996年，法国工程师Patrice Minotti在东京领导法国国家科学研究中心和东京大学的联合实验室时，萌生了使用硅MEMS制造手表电机的想法。Minotti在一封电子邮件中写道：“我个人受到了第一台IC处理静电电机的启发，这台电机是几年前由Richard Muller（加州大学伯克利分校）制造的。这是第一台基于IC的MEMS电机，是一台令人惊叹的实验室演示器，但到目前为止，它还无法驱动手表的指针……我想象了一种新的MEMS电机架构，能够大幅放大最先进的静电MEMS电机的驱动扭矩。”

该小组开始使用的MEMS致动器类型是梳状驱动器。为了理解它是如何工作的，想象两个齿间隔很大的梳子，它们的齿交错面对面。施加在每个梳子上的电压会产生静电吸引或排斥，使梳子相互靠近或远离。为了获得旋转运动，杠杆和曲轴连接到移动的梳子上。

一个巨大的挑战是，需要2000个这样的梳子才能产生足够的扭矩，在没有任何传动装置的情况下直接移动手表的指针。另一个障碍是获得3伏手表电池所需的电路，以产生为静电梳状驱动器供电所需的110伏信号。在当前的MEMS电机中，这种转换是通过仅占用2平方毫米的专用集成电路来实现的。SilMach联合首席执行官Pierre François Louvigné表示，从2012年开始，它花了近十年的时间进行开发。

2016年，该公司与制表巨头Timex Group成立了一家名为TiMach的合资企业。Timex提供了调整MEMS电机设计所需的专业知识，使其能够以手表制造商易于使用的形式制造。在目前的形式下，电机和手表的所有其他部件可以直接焊接在一块表面安装的印刷电路板上。

这种紧凑性和易集成性对Withings、Garmin、Citizen、Fossil和Skagen等混合智能手表制造商尤其有利。这些手表具有智能手表的许多功能——脉搏和睡眠监测、健身跟踪、蓝牙通信、信息显示——以及物理指针，当然还有马达。由于混合式手表必须将电机与各种电子传感器和显示器相结合，因此手表通常相当大，表壳内的空间通常非常狭小。

SilMach将赌注押在这些混合智能手表的市场扩张上，它们的电机非常适合这些手表。SilMach的另一位联合首席执行官Jean-Baptiste Carnet表示：“在一款典型的混合动力智能手表中，Lavet电机占据了表壳内部70%的空间。” 因此，MEM电机的尺寸越小，意味着其他电子设备和传感器的空间就越大，他指出。或者，这些手表最终可以制成足够紧凑的手表，供手腕正常大小的人佩戴。

此外，MEMS电机可以直接与其他电子器件集成的事实简化了制造。Louvigné宣称：“我们认为所有的手表，所有的可穿戴设备，都将是全电子的。”

Kickstarter（https://www.kickstarter.com/projects/thetimechanger/thetimechanger-1st-silicium-watch-numbered-edition?ref=7sdy6l）最近推出了第一款（https://thetimechanger.com/en/thetimechanger-the-first-watch-in-the-world-powered-by-silicium-machinery/）使用新电机的手表限量版发售，售价1850欧元。Louvigné表示，该公司也在与几家主要钟表制造商进行讨论，并补充说，该公司将在1月份的消费电子展（CES，https://spectrum.ieee.org/tag/ces）上发布进一步的公告。