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汇顶科技/AuthenTec/FPC/新思/敦泰等指纹识别厂商如何应对全面屏手机时代?

2017/09/23
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目前,全球手机市场最热门的词汇莫过于全面屏,在小米 MIX 尝鲜之后,包括三星、苹果、华为手机厂商都涌入了这个领域。当“美人尖”、“齐刘海”、“短下巴”大行其道的时候,手机的正面却没有一个指纹识别的位置,苹果放弃 Touch ID 更是给了这个产业“致命一击”。

全面屏被认为是手机行业趋向完美的重要一步,但是对于指纹识别却不是“好事”,有不少言论称:人脸识别将取代指纹识别成为主流。

2011 年 4 月,第一台搭配指纹识别的摩托罗拉手机上市时,这个技术被认为是划时代的。而当苹果公司 2013 年 09 月发布首款带指纹识别功能的手机后,指纹识别已经做好了统治手机识别市场的准备。到 2017 年 9 月止,指纹识别市场诞生了一批有规模的公司,形成了一个有竞争力的产业链。通过触碰手机上不起眼的 Touch ID 和 home 键实现验证,指纹识别在全面屏到来之前顺风顺水。从 2013 年 9 月到 2017 年 9 月,不管是苹果手机产业链还是安卓手机产业链,参与进去的指纹识别厂商市值逐年走高。如今,虽然全面屏大行其道,而人脸识别更虎视眈眈,但是指纹识别还没有到山穷水尽的地步。据研究机构数据显示,2017 年一季度,指纹识别在国内智能手机终端的渗透率达 78%,相对于 2016 年第四季度有较大幅度的增长,预计今年上半年的指纹渗透率将达 80%以上。因此,指纹识别的危机不在当下,而是在未来,在人脸识别和虹膜识别等新技术根基稳健之前,指纹识别是不可替代的,并不是所有的厂商都有魄力像苹果一样激进。

但是,厂商不可能坐吃山空,技术革新以适应新潮流势在必行。全面屏时代,摆在指纹识别厂商面前有两条路可走。一个是将指纹识别放置到机身后面,从目前的用户反馈体验可以看出效果不佳,知乎上更是出现了长长的热帖讨论其缺点,总结来看就是解锁需要拿起手机操作不方便;对上班族不友好;美观度不高;行车中解锁及其不方便;对善用大拇指的人极不利……而另一个方案就是屏下指纹识别,也叫屏幕指纹识别,被认为是全面屏最“友好”的解锁方式。当前指纹厂商实现屏下指纹识别是采用超声波技术和光学技术,苹果在今年 8 月份申请过该项专利,下一代 iPhone 很可能实现。

苹果新指纹识别专利

明确了指纹识别的未来方向,那么看看当前的厂商都在做什么?

 

AuthenTec

AuthenTec 是苹果 iPhone 上 Touch ID 的缔造者。AuthenTec 成立于 1998 年,一直是全球感应性指纹识别传感器最大供应商,其指纹识别组件很多年前就被嵌入了 Windows 笔记本。2011 年,AuthenTec 研发出了一种基于电容射频识别的指纹识别新技术,称之为“TruePrint”,TruePrint 专利技术能够读取皮肤表层下的活动层(人的指纹真正所在之处),实现极其精确可靠的指纹成像。

在 2012 年被苹果收购之前,AuthenTec 就已经成为世界领先的指纹传感器芯片与模组、身份识别软件和加密安全方案的供应商,年销售额达 7 千万美元,拥有 200 多项专利和 230 名员工,在世界范围内使用的传感器超过 3500 万个,其客户包括阿尔卡特 - 朗讯,思科,惠普,三星,联想,LG,摩托罗拉,诺基亚等等。

2012 年 7 月苹果公司斥资 3.56 亿美元收购了 AuthenTec 公司,AuthenTec 开始停止向第三方销售指纹芯片。2013 年苹果 iPhone5s Touch ID 芯片便是 AuthenTec 的产品,得到市场一致好评,也掀起了指纹识别热潮。随后苹果的众多新品中均搭载 AuthenTec 指纹识别芯片。

苹果最近将代表 AuthenTec 缩写的 auth.com 收归到自己名下,业界人士认为是苹果将有新动作,联系到 AuthenTec 的业务内容,很可能是苹果要在屏下指纹识别技术上发力,虽然苹果说人脸识别更方别且错误率只有百万分之一,不过从用户评论来看大家并不买账,全面屏搭载屏下指纹识别是最佳方案。

FPC(Fingerprint Cards)

FPC 是一家瑞典生物识别传感器科技公司,主要开发、生产和销售指纹识别技术,提供有触摸式和划擦式两种指纹识别传感器。早在 2013 年的时候 FPC 也开始大举进军智能手机市场。得益于 AuthenTec 只对苹果提供产品和技术,FPC 成了非苹果手机阵营的老大。

国内第一款带有指纹识别的手机康佳 K5,以及韩国第三大手机供应商泛泰最新款 5.5 英寸旗舰机和平板电脑都搭载了 FPC 划擦式指纹传感器。在 2013 年 10 月,日本富士通公司发布带 FPC 划擦式指纹识别传感器的 4 款安卓智能机和 2 款安卓平板电脑。2014 年华为 Mate 7 采用了 FPC 触触式指纹识别传感器。随后,国内的小米等品牌都有开始采用 FPC 的触触式指纹识别传感器。

FPC 的技术竞争优势包括独特的图像质量、低功耗和完整的生物识别系统,但它的传感器价格也不低。不过随着众多国产指纹芯片厂商(特别是汇顶)的冲击,FPC 的价格也在不断下滑。

2015 年 FPC 几乎垄断安卓机指纹芯片市场,而从 2016 年总体市场情况看,国产厂商已经抢回不少市场,但安卓手机体系的指纹芯片仍然是 FPC 占领最多份额,达到 40%。2017 年 1-6 月份 FPC 成为指纹芯片当中最大的赢家,出货量居首达到了 123KK。FPC 当前专注非全面屏手机市场和后置指纹识别市场,不过随着魅族千元机进入全面之后,FPC 估计也应该会意识到技术上更进一步,而不是持续芯片价格战。

 

高通

在 2015 年的 MWC 展会上,高通发布了 Sense ID 3D 超声波指纹识别技术。相比按压电容传感器捕捉的是 2D 指纹图像,而 Sense ID 的超声波扫描可以穿透手指的外层皮肤,捕捉到指纹脊和汗毛孔等独特特征,从而识别出用户指纹独特的 3D 特征。这样能够产生细节丰富,难于仿制的指纹表面图。

 9 月 8 日全面屏高峰论坛上,高通大力鼓吹自己的屏幕指纹识别。高通代表 JamesYang 认为在全面屏的发展过程中,超声波指纹识别具有很大的优势:第一个它在屏内下的话,如果把它放在背面,只要金属不乱动,超声波指纹就会是不变的首选,在玻璃上面它可以做薄,以目前大部分的玻璃厚度来说,势必要采用盲孔设计;如果是光学指纹的话,光学指纹虽然也可以支持玻璃,但是对于油墨的特性会有一些比较特别的要求,所以这也是考验玻璃厂和整个供应链的成熟度。

Synaptics(新思)

2015 年初,Synaptics 也针对高端移动设备推出了按压式(Natural ID)指纹识别技术。目前国内的联想、中兴、金立、酷派等也有采用 Synaptics 的指纹识别传感器。

美国当地时间 2016 年 12 月 12 日,Synaptics 宣布旗下的第三代 Natural ID 玻璃内层(under-glass)指纹传感器 Natural ID FS4500 已经从 9 月份开始出样。FS4500 最大的特色就是可以透过玻璃或者陶瓷按键扫描指纹,在出样之后,大规模量产预计在今年第四季度就能实现。

2016 年 12 月 13 日,Synaptics 又宣布推出业内首款面向智能手机和平板电脑的光学指纹传感器的 Natural ID?系列生物认证解决方案 FS9100。据介绍,Natural ID FS9100 系列光学指纹传感器可透过 1mm 的完整盖板玻璃完成高分辨率扫描,并实现简洁、无需按键的工业设计。

Synaptics 是三星的供应商之一,凭借其光学指纹识别技术领先在未来市场也有一席之地。新思(Synaptics)的光学指纹识别方案将会在明年上半年量产,因此很有可能三星会选择在三星 S9 上混用神盾和新思的光学指纹识别方案,解决产能的问题 。

 

神盾

神盾股份有限公司(EgisTec)是中国台湾指纹生物识别和数据加密系统的主要芯片供应商,专门提供整合的系统解决方案,设计重点在 Senser 的性能和软件可用性。2015 年底神盾在中国台湾上市,神盾宣称是全球唯一的被动式指纹识别芯片厂商,其产品已被三星等国际大公司和国内中兴等手机品牌公司采用,神盾产品在全世界拥有超过 60 种专利,在全球无专利困扰。

据国内三星知名爆料人称,三星为了早日实现光学指纹识别,在原有的指纹识别芯片供应商新思(Synaptics)之外,将展开与中国台湾指纹识别厂家神盾(EgisTec)的技术研发合作。 神盾在光学指纹识别技术方面有独到的技术积累,相较其他指纹识别供应商有一定的优势。不过如果使用神盾的光学指纹识别芯片的话,新品需要长达 3 到 6 个月的额外认证,这也超出了三星 S9 的研发周期。

敦泰 

敦泰作为触控行业的龙头企业,虽然很早就进入了指纹识别领域,但是却真的是起了个大早,赶了个晚集。2014 年 9 月 24 日敦泰与挪威指纹辨识厂 IDEX 合作(IDEX 专注指纹辨识技术开发,拥有多达 200 多项专利权,其中包括与 AuthenTec 有专利交叉授权),共同开发滑条式指纹感测器,抢攻指纹辨识市场。2014 年底敦泰正式发布了完整的指纹识别方案,随后基于敦泰 FT9200 指纹识别方案的智能手机也于 2015 年 2 月正式上市,但是之后敦泰的指纹业务差不多就陷入了停滞。目前敦泰指纹芯片出货非常少。

而主要原因则是其原有指纹识别技术团队大部分骨干的出走。一部分人跟着莫良华(敦泰原副总)成立了信炜科技,另外一批人则成立了芯启航,这两家公司都定位于指纹识别领域。

敦泰副总经理张靖恺先生在 8 月 17 日接受媒体采访时认为今年下半年全面屏风潮会大爆发,18:9 的全面屏手机已成为今年行业的新趋势,国内手机厂商皆宣称将推出全面屏的新机,下半年将迎来全面屏上市高峰期。而在全面屏下,屏下指纹是最佳选择,敦泰也会依据当前需求研发屏下指纹技术。据悉,因光学式产业链相对成熟,敦泰会主攻光学式屏下指纹。

 

汇顶科技

凭借技术和成本优势,汇顶的指纹识别产品目前已经成功获得华为、OPPO、vivo、乐视、中兴、小米、魅族、联想、金立、TCL、Amazon、Dell、HP、ASUS、acer 、TOSHIBA、Panasonic 等众多海内外知名终端厂商的认可。近日,魅族新旗舰 PRO 6 Plus 还首发搭载了汇顶的活体指纹识别芯片。得益于众多品牌厂商的采用,汇顶今年的指纹识别芯片出货出现了爆炸式的增长。

根据此前芯智讯的分析,今年汇顶指纹识别芯片出货有望超过 1 亿颗,同比增长 900%。对于汇顶来说,今年将是大丰收的一年。在 1-6 月份的芯片出货量排名上,汇顶科技排名第二,达到了 104.2KK。

在 MWC2017 大会上,汇顶首发了屏内指纹识别技术。此项技术是指将指纹识别功能完整的集成在 AMOLED 显示屏里,用户可以直接轻触移动端显示屏指定的区域便可以实现指纹识别。更重要的是,有了这项新技术的加入,厂商在手机的设计中将有更大的发挥空间,在加入指纹识别功能的同时,还可以省掉手机上的 home 键所占的位置,解决传统 under-glass 方案不能解决的屏占比问题。

9 月 13 日,汇顶科技董事长张帆在接受媒体采访时指出,毫无疑问的,苹果对技术的研究有更多的资源,但是汇顶过去在电容指纹上取得了一些进步。因此,从过去的经验来看,汇顶很坚定的准备向屏幕内指纹识别量产的目标前进,并且提升它的竞争力。同时,对光学式脸部识别也在积极的研究,希望在这两个领域都有创新的研究成果,并将其成果推向应用。

义隆电子

虽然义隆电子 2014 年才开始正式布局指纹识别芯片,但在此之前,义隆电子对于指纹芯片就早有研究。义隆电子的第一代指纹识别芯片是分辨率 176*176 的大尺寸芯片,主要用于信用卡,随后推出用于手机的指纹识别芯片是其第二代指纹识别芯片,并于 2015 年下半年量产。

指纹芯片生产方面,义隆电子主要是交给中国台湾联电和韩国 Magnachip,封装则是在中国台湾。不过因生产问题与指纹算法等方面的影响,义隆今年进展不如预期,全年出货量将约 300 万套,低于原预期的 500 万套目标。

义隆电子表示,在行动支付应用扩大推动下,智能卡将是最具潜力的应用产品,涵盖信用卡、金融卡、身份证、健康卡、社会保障卡、员工身份辨识卡等各种应用,个人使用量并不局限一个,因此市场潜力很大。

费恩格尔

今年 3 月底,费恩格尔还在深圳召开了一场主题为“性价之王,‘指’得拥有”的芯片发布会,正式发布了旗下三款指纹芯片。FPS1098 主要是针对无需金属环的 coating 方案,FPS1056 主要是针对无需金属环的正面 home 键及侧边按压方案,FPS1398 主要是针对陶瓷、玻璃等盖板方案。后续费恩格尔又推出了更具性价比的 96×96 pixels 传感器阵列,无需金属环的 coating 方案 FPS998,而这款产品随后成为费恩格尔出货的主力产品。

同时,费恩格尔采用了与苹果 / AuthenTec 完全不同的电荷泵(C-Q-T)技术架构的指纹识别实现方式,拥有自主知识产权,并且申请了多项核心专利,避免开了专利的隐患。其产品的主要优势在于:无需驱动芯片和金属环,减少制程工序和成本,降低了模组生产难度,方便模组厂大规模生产,再加上具有竞争力的价格。这也使得费恩格尔的产品很快打开了市场。

在现阶段,费恩格尔需紧急提升技术,一方面基于过去在红外图像传感器方面的积累,积极研发近红外光学式指纹方案,另一方面在电容式方案上,尤其是 coating 方案上持续降成本,这是基于当前市场需求而做出的决定。目前,费恩格尔与一线 ODM 大厂及国内部分终端品牌厂商都在进行合作,为他们提供更优质更具性价比的芯片方案。

 

除了上述企业针对全面屏局势发声之外,还有一些厂商没有表态,但是实力都不容小觑。

迈瑞微

迈瑞微最初在指纹门锁市场获得了成功,积累了一定的经验和技术。随后便开始积极投入面向智能手机的微型触控式指纹传感器以及应用解决方案的研发。2014 年底,当时在网上引起极大关注的“国产 iPhone 6”,其采用的正是迈瑞微的指纹识别芯片,达到了与 iPhone 6 指纹识别相近的水平。同时,迈瑞微也采用了“C-Q-T”架构的指纹识别实现方式,避免开了专利的隐患。这也使得迈瑞微的指纹识别技术获得了业内的一定认可。

此外,迈瑞微的指纹识别技术在芯片封装与模组制造方面也有一定优势。迈瑞微号称是全球首家采用 TSV 封装技术的指纹芯片供应商。TSV 封装技术,是目前 Apple Touch 采用技术方案,技术成熟,可以提升晶圆级加工时产能、良率, 成本也具有很大竞争力。

目前,迈瑞微的主力产品是支持陶瓷或蓝宝石及 coating 的 AFS120/AFS121(可支持不加金属环),在成本方面具有一定优势。而这也使得迈瑞微拿到了不少中低端市场。据芯智讯了解,目前迈瑞微实际月出货大概在 60 万颗左右,主要客户有朗格、道格、领歌等。目前,与迈瑞微展开合作的模组厂主要有桑莱士、华天科技、泰启光电、鑫鸿博、指通无限等厂商。此外,迈瑞微在也积极研发 underglass 指纹识别方案。

信炜

信炜科技由前敦泰科技副总莫良华先生于 2015 年创立,在公司成立之初就定位于指纹识别芯片领域,彼时已经有很多的芯片厂商已经进入到了这个领域,信炜科技可谓是指纹识别芯片领域的新兵,是一个后来者,但是信炜科技的核心研发团队却都是芯片领域的老兵。很多核心骨干都具备了十多年的传感器及芯片设计经验。这也使得信炜短时间内就很快发展了起来。

目前信炜主要有适用于玻璃、陶瓷、蓝宝石等材质的盖板方案 SW9562N 以及 Coating 方案 SW9651/9661。此外信炜还有 Underglass 方案 SW9580,不过目前似乎还未量产。目前出货的主力产品是 SW9562N 盖板方案。

信炜的指纹识别产品特色是性能相对较强,目前信炜科技的指纹识别芯片方案都可穿透 300 微米的厚度。

在生产方面,信炜科技的指纹识别芯片是在中芯国际投片,在安靠进行封装,采用低噪声 LGA 封装,后段测试方面是由安博公司负责。所以在产品品质方面有一定的保障。

芯启航

深圳芯启航科技有限公司成立于 2015 年 7 月成立,主要从事生物识别安全芯片研究、开发与销售。产品主要应用于指纹支付安全认证、信息安全认证和指纹门禁等。据介绍,芯启航目前拥有 50 多件芯片设计、算法、封装的专利,其中发明专利 20 件。

目前芯启航的指纹识别产品主要有 CS2511P 和 CS2816,分别支持 Coating 方案及玻璃、蓝宝石、陶瓷盖板方案,可实现 120ms 的解锁速度。

据介绍,芯启航指纹产品在解锁速度、盖板穿透力、低功耗、安全指标、ESD 性能方面有着突出的优势,尤其最近推出的产品在 0.12s 内解锁,全球第一的解锁速度。凭借优异可靠的产品性能及综合优势,已成为多家知名手机品牌厂商的指纹芯片供应商之一。此前,在中兴通讯 2016 年指纹 IC 选型招标当中,芯启航 CS2511P 和 CS2816 就一举中标。

在供货方面,芯启航称已与世界第二大晶圆代工厂达成战略合作协议,产品供货稳定有保障。

思立微

海思立微电子科技有限公司成立于 2011 年 1 月,主要从事多点触摸传感器、指纹传感器、集成电路芯片和产品及相关电子元器件的研发等。早在 2014 年 5 月,思立微推出国内首颗按压式指纹识别传感器 GSL6162 及其一体化解决方案。

目前思立微已经拥有 coating 指纹识别方案、陶瓷 / 玻璃 / 蓝宝石盖板指纹识别方案,不过主推的还是背面的 coating 指纹识别方案。

得益于思立微原来在触控领域的积累,以及其母公司格科微在摄像头领域的影响力,很多的指纹模组厂商都有与思立微合作(其中包括凯尔光电、三赢兴、合力泰、信利、桑莱士、华天科技、金龙电子、赛华、盛泰影像、凯木金、鑫鸿博等出货量较多的模组厂商)。

但是由于在产品性能和成本(没有支持无金属环的方案)方面优势并不明显,并且在客户维护和技术支持方面有些跟不上,所以整体出货并不算多。终端品牌方面,有拿下华为的一个案子出了大概出了有 100 多万颗。其他主要是一些中小微品牌有采用思立微的指纹识别方案。

不过,据了解,思立微新的指纹识别芯片产品将会有不带金属环的方案,弥补了一代产品必须金属环的短板,从而能更加灵活地参与市场竞争。

 

比亚迪微电子

深圳比亚迪微电子有限公司于 2004 年成立,初期主要承担公司集成电路及功率器件的开发、整合性晶圆制造服务的生产任务。2014 年开始布局指纹识别芯片领域。

2015 年 5 月,比亚迪在深圳召开发布会,正式发布了适用于手机的三款指纹识别芯片:BF6611A、BF6621A 和 BF6631A。其中,BF6611A 是盖板方案,BF6621A 和 BF6631A 则是 Coating 方案。

同时,为了进入指纹识别领域,比亚迪是申请了 90 件以上相关专利,其中发明专利在 80%左右。据介绍,比亚迪拥有自己核心专利的指纹识别算法,通过潜心搭建算法架构,优化图像处理细节和比对策略,结合自身的传感器芯片,技术指标已达到:拒真率小于百分之一,认假率小于十万分之一,比对时间小于 100 毫秒。

目前比亚迪的指纹检测方案包括主动式和被动式,在被动式检测方案上,也可以做到在应用设计上完全不需要金属环。不过在出货量方面,目前还比较少。

茂丞科技

中国台湾的茂丞科技(J-Metrics)成立于 2008 年,从事多种微控制器、指纹识别传感器及相关运用软硬件、模块之研发,以及其相关衍生系列产品。早在 2014 年 8 月,就发布了一款基于主动式垂直射频技术的新型指纹识别传感器。

据介绍,茂丞还拥有自主研发的封装材料的创新技术以及影像自动调整技术。所谓封装材料创新是指,一般的树脂比较脆弱,于是茂丞自己加入一些特殊材料去固化它,同时再填充进二氧化硅玻璃球,让芯片得到坚固的保护。而影像自动调整技术是指,在主动电容式指纹识别芯片方面,遇到干手指时芯片会自动进行调整,增加电荷发射量,让手指带有更多的电荷,使识别到的影像更加清晰;当遇到湿手指时识别到的影像是一片黑影,这时芯片就自动调整减少电荷的发射量,得到更加清晰的影像。

此外,茂丞还拥有自己的指纹识别算法,同时还与义隆电子、星友,敦泰、映智、IDEX 等厂商有策略联盟。不过目前茂丞在国内的出货似乎还非常少。

图正

上海图正信息科技股份有限公司成立于 2013 年 1 月,主要从事信息科技、生物识别科技、电子科技、系统解决方案专业领域内的技术开发等。旗下有指纹识别品牌贝尔赛克,可提供指纹识别芯片、指纹识别算法、指纹识别算法芯片及指纹模组。

据介绍,贝尔赛克最早从 1997 年开始就从事指纹识别算法研究。随后曾为 TI FDK5515 提供指纹识别技术应用方案,被全球最大的智能锁和安防解决方案供应商亚萨合莱、全球挂锁和便携式安全产品的最大制造商 MasterLock、国内三大智能门锁生产商之一科裕、全国规模最大的保险柜生产企业艾谱采用。
 

随着指纹识别在智能手机市场的迅速增长,图正也开始布局手机指纹识别市场。目前有 Coating 方案和盖板方案,主要针对的是需求高性能、低成本的市场。
 

据了解,图正的指纹识别芯片也完全是自主设计,由联电代工,在国内进行封装。

成都方程式

成都方程式电子有限公司是一家致力于指纹识别技术研发和应用的专业公司,面向全球生物识别市场输出技术和产品。公司成立于 2004 年,总部设于中国西部最大的城市 ---- 四川省成都市。中国自动化识别协会会员,中国半导体协会会员,集成电路企业。在工控领域以美国微芯公司为紧密合作伙伴,在金融、安防等领域均与国内一线厂商和院所紧密合作。

映智科技

映智科技成立于西元 2011 年,是业界少数拥有大中小全系尺寸电容式指纹辨识感测晶片之专业晶片设计公司。

全面屏会成为指纹识别的试金石,在全新的市场形势下厂商需要更精准的把握手机用户需求。如果明年如预期一样,下一代全面屏手机都是搭载屏幕指纹识别,那么没有超声波或者光学指纹识别技术的公司将很面临巨大生存挑战。魅族手机给了所有指纹识别厂商一个信号,全面屏是覆盖手机所有价位的,这将成为智能手机新常态。

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与非网副主编,网名:吴生,电子信息工程专业出身。在知识理论的探寻之路深耕躬行,力求用客观公正的数据给出产品、技术和产业最精准的描述。