2015年是指紋識(shí)別發(fā)展的元年，2016年成為指紋識(shí)別的爆發(fā)年。
指紋識(shí)別是在智能手機(jī)的尺寸、處理器、屏幕分辨率、續(xù)航能力、高像素、雙攝像頭等相繼革新，延伸出的手機(jī)競(jìng)爭(zhēng)差異化的特征。當(dāng)智能手機(jī)的軟硬件配置都達(dá)到一定的高度，其安全性、便捷性成為消費(fèi)者的關(guān)注首選。
據(jù)旭日大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年上半年，國(guó)內(nèi)智能手機(jī)出貨量達(dá)到2.4億臺(tái)，其中配備指紋識(shí)別的智能手機(jī)出貨量超過(guò)1億臺(tái)，滲透率超過(guò)40%。指紋識(shí)別智能手機(jī)市場(chǎng)的爆發(fā)式需求，加速了指紋芯片廠商的出貨量上漲。
據(jù)筆者粗略統(tǒng)計(jì)，目前指紋芯片廠商出貨量在1KK以上的企業(yè)有6家，除了出貨量大增，國(guó)產(chǎn)指紋芯片廠商也呈現(xiàn)百花齊放的格局。
在整個(gè)演進(jìn)的歷程中，每一次新技術(shù)的突破，基本形成一種標(biāo)簽化，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前，指紋識(shí)別技術(shù)大致分為電容式、超聲波以及光學(xué)式，筆者將對(duì)三項(xiàng)技術(shù)的不同形式進(jìn)行整理和分析。
1、Underglass指紋識(shí)別
Underglass指紋識(shí)別技術(shù)也稱(chēng)為隱藏式指紋識(shí)別技術(shù)，最早由匯頂科技推出。其原理是手機(jī)廠商無(wú)需在手機(jī)玻璃蓋板或者后殼上開(kāi)孔放入指紋識(shí)別模塊，而是將指紋識(shí)別模塊放至在觸控面板之下。由此手機(jī)廠商不需要改變?cè)型庥^設(shè)計(jì)風(fēng)格，同時(shí)也更符合Android用戶的使用習(xí)慣。
一直以來(lái)，Underglass指紋識(shí)別技術(shù)在市場(chǎng)上都相對(duì)沉寂，并沒(méi)有吸引手機(jī)廠商的青睞。直到2016年，國(guó)際消費(fèi)電子展（CES），匯頂科技憑借隱藏式指紋識(shí)別技術(shù)收獲兩項(xiàng)嵌入式技術(shù)創(chuàng)新大獎(jiǎng)。
分析：Underglass指紋識(shí)別優(yōu)點(diǎn)在于提升手機(jī)“顏值”，不必在手機(jī)屏幕上開(kāi)孔，保持手機(jī)屏幕的完整性。其缺點(diǎn)是，基于玻璃、陶瓷等屏幕材料的穿透力不一樣，還未普及應(yīng)用。截至目前，小米5S和聯(lián)想ZUK Edge是采用隱藏式指紋識(shí)別方案的兩款旗艦機(jī)。
2、壓力觸控指紋識(shí)別
從指紋識(shí)別的采集方式來(lái)看，滑動(dòng)式和按壓式是常見(jiàn)的兩種指紋識(shí)別。
在蘋(píng)果之前，沒(méi)有人成功的把壓力觸控與TapticEngine信息回饋感知技術(shù)完美的融合在一起。蘋(píng)果為了解決觸控面積小和觸控操作視覺(jué)感知不同步的難題，在iPhone6s手機(jī)上添加了3DTouch壓力觸控功能。隨后，國(guó)內(nèi)指紋芯片廠商貝特萊也首次提出了壓力觸控指紋芯片方案，該項(xiàng)技術(shù)將3D-touch、指紋識(shí)別、HOME鍵菜單操作三項(xiàng)功能融合在一起，利于整機(jī)防水。
分析：此項(xiàng)壓力指紋技術(shù)，只用按壓一次就可以采集圖像，客戶體驗(yàn)好，也可實(shí)現(xiàn)HOME鍵操作的多樣化。其缺點(diǎn)是成本高，集成難度大，一次采集圖像面積相對(duì)較小，沒(méi)有足夠的特征點(diǎn)，需要用復(fù)雜的圖像比對(duì)算法進(jìn)行識(shí)別。
3、被動(dòng)式單芯片指紋識(shí)別
主動(dòng)式和被動(dòng)式電容指紋識(shí)別都是基于電容原理來(lái)對(duì)指紋進(jìn)行采集，但工作原理完全不一樣，且市場(chǎng)各有所需。
被動(dòng)式指紋識(shí)別在coating模組上部分廠商已經(jīng)完全可以匹配主動(dòng)式芯片的性能，如費(fèi)恩格爾發(fā)布的998e芯片，穿透性能達(dá)到了100+50，大大提升了靜電性能。
2016年3月31日，國(guó)產(chǎn)芯片廠商費(fèi)恩格爾發(fā)布的被動(dòng)式單芯片方案，無(wú)需驅(qū)動(dòng)芯片和金屬環(huán)，減少制程工序，降低了模組生產(chǎn)難度。在其架構(gòu)設(shè)計(jì)上，不需要特殊封裝工藝處理，封裝不需要trench，也不需要tsv，對(duì)塑封的要求也是最低的，便于成本管控。
分析：被動(dòng)式單芯片指紋方案不像主動(dòng)芯片需要驅(qū)動(dòng)環(huán)或者驅(qū)動(dòng)芯片配合，制造工藝只需0.35um，成本優(yōu)勢(shì)明顯。同時(shí)，采集指紋簡(jiǎn)單，功耗低，極具性?xún)r(jià)比和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，更有利于普及指紋。然而，被動(dòng)式指紋芯片的技術(shù)瓶頸，主要在于如何將穿透力提高到媲美主動(dòng)式的厚度。另外，在蓋板方案上，被動(dòng)式比較難以支持underglass方案。
4、主被動(dòng)一體的指紋識(shí)別
主動(dòng)式和被動(dòng)式都是各有優(yōu)劣的產(chǎn)品，為了將指紋采集的兩種方式發(fā)揮最大化效益，將兩者優(yōu)勢(shì)進(jìn)行結(jié)合，提供客戶多種選擇。國(guó)內(nèi)指紋芯片廠商芯啟航首次推出第三代集主被動(dòng)式芯片，具有高信噪比、低成本、高可靠性的CS37XX系列指紋識(shí)別芯片。
基于指紋芯片在主動(dòng)式和被動(dòng)式各有優(yōu)勢(shì)，主動(dòng)式信號(hào)更強(qiáng)，被動(dòng)式設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)潔，芯啟航將兩者的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行結(jié)合，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的主被動(dòng)一體架構(gòu)的指紋芯片。
分析：主被動(dòng)一體指紋芯片具備穿透力強(qiáng)、功耗低及多電源供電以及支持AES加密以及支持虛擬按鍵等優(yōu)勢(shì)。但是，主被動(dòng)結(jié)合的成本相對(duì)較高。
5、活體指紋識(shí)別
活體指紋識(shí)別技術(shù)以電容傳感為原理基礎(chǔ)，電子信號(hào)能夠感應(yīng)識(shí)別對(duì)象的生物特征，只對(duì)活體指紋進(jìn)行識(shí)別。
2016年3月18日，匯頂科技發(fā)布“活體指紋識(shí)別”解決方案，可通過(guò)指紋、手指皮膚顏色以及心率信號(hào)等用戶的生物特征來(lái)驗(yàn)證用戶的真實(shí)身份，從而識(shí)別并拒絕偽造或克隆的假指紋。
10月27日，中興通訊在北京重磅發(fā)布全球首款活體指紋識(shí)別智能手機(jī)中興天機(jī)7MAX，標(biāo)志著活體指紋這一推動(dòng)移動(dòng)支付安全升級(jí)的黑科技正式商用。隨后，還有魅族和金立紛紛采用。
分析：活體指紋可以在較小的表面上獲得比光學(xué)技術(shù)更好的圖像質(zhì)量，體積小，成本低，成像精度高，功耗低，可以最大化地防范假指紋。但缺點(diǎn)是成本高，在智能手機(jī)上應(yīng)用少。
6、超聲波指紋識(shí)別
超聲波指紋采集是一種新型技術(shù)，其原理是利用超聲波具有穿透材料的能力，且隨材料的不同產(chǎn)生大小不同的回波（超聲波到達(dá)不同材質(zhì)表面時(shí)，被吸收、穿透與反射的程度不同）。這項(xiàng)技術(shù)可以穿透表皮層，不受手指的污物影響，還能穿透玻璃、鋁、不銹鋼、藍(lán)寶石或塑料制成的智能手機(jī)外殼，實(shí)現(xiàn)傳感器和設(shè)備的相融。
2015年3月，高通首次全球發(fā)布超聲波指紋識(shí)別，就是Snapdragon Sense ID 3D 指紋技術(shù)（也稱(chēng)為“Under Glass技術(shù)”）。2016年1月，在美國(guó)拉斯維加斯的CES 2016國(guó)際消費(fèi)電子展上，高通驍龍820處理器和樂(lè)視的全新旗艦機(jī)型樂(lè)Max Pro一同亮相，樂(lè)Max Pro搭載了高通全新的驍龍820旗艦處理器，支持超聲波指紋識(shí)別技術(shù)，成為了全球首款搭載該處理器的智能手機(jī)。
然而，樂(lè)Max Pro并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)可觀的量產(chǎn)。直到9月，小米5S發(fā)布會(huì)，主打高通超聲波指紋識(shí)別，才將此項(xiàng)技術(shù)大肆宣傳。
分析：高通的超聲波指紋識(shí)別，可以穿越手機(jī)表皮，識(shí)別精度很高，安全性高，對(duì)手指和平面的清潔度較低。但是成本昂貴，是目前不能大范圍采用的原因。
7、光學(xué)指紋識(shí)別
光學(xué)識(shí)別技術(shù)作為最久遠(yuǎn)、最廣泛的技術(shù)。其主要原理是將手指放在光學(xué)鏡片上，手指在內(nèi)置光源照射下，用棱鏡將其投射在電荷耦合器件(CCD)上，進(jìn)而形成脊線(指紋圖像中具有一定寬度和走向的紋線)呈黑色、谷線(紋線之間的凹陷部分)呈白色的數(shù)字化的、可被指紋設(shè)備算法處理的多灰度指紋圖像。
2016年12月13日，Synaptics宣布行業(yè)首款面向智能手機(jī)和平板電腦，采用高性能、高安全性光學(xué)指紋傳感器的Natural ID™系列生物認(rèn)證解決方案。而其光學(xué)識(shí)別技術(shù)來(lái)自上?；j箕技術(shù)有限公司，結(jié)合雙方的專(zhuān)有技術(shù)打造下一代光學(xué)指紋識(shí)別解決方案。
分析：光學(xué)指紋識(shí)別此前在門(mén)鎖和打卡器等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，在智能手機(jī)上的應(yīng)用價(jià)格低廉、具備耐用性、耐刮性、抗靜電性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是，在手機(jī)息屏?xí)r無(wú)法識(shí)別，需要足夠長(zhǎng)的光程，也需要足夠大的尺寸，且干燥和油污的手指識(shí)別效果差。
【總結(jié)】
由以上分析可知，生物識(shí)別三種技術(shù)已經(jīng)全部面世。除了電容式指紋識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)較為廣泛的應(yīng)用，超聲波和光學(xué)式也已突破相關(guān)的技術(shù)瓶頸。其中，超聲波指紋識(shí)別技術(shù)在樂(lè)視、小米等品牌機(jī)型上打出了差異化特征，新思和籮箕合作的光學(xué)識(shí)別技術(shù)也步入量產(chǎn)階段。
在指紋識(shí)別需求熱的浪潮下，指紋識(shí)別的技術(shù)革新也將“生生不息”。在指紋識(shí)別技術(shù)百花齊放的時(shí)代，誰(shuí)能主導(dǎo)明年市場(chǎng)格局，值得可期。
