蘋果(Apple)近期于iPhone X中大舉以3D技術(shù)采用臉部辨識(shí)，對(duì)一直以來獨(dú)占生物辨識(shí)鰲頭的指紋辨識(shí)，產(chǎn)生了不小的威脅。 除此之外，虹膜辨識(shí)如今也受到三星(Samsung)旗下手機(jī)的廣泛采用。 不過，不同于臉部辨識(shí)目前是挾著3D技術(shù)在市場(chǎng)上普及，仍作為2D技術(shù)的虹膜辨識(shí)，究竟能否引起三星以外其他手機(jī)廠牌在技術(shù)上的跟進(jìn)，還是很大的未知數(shù)，因此其發(fā)展之路預(yù)期在近期內(nèi)還不會(huì)出現(xiàn)明顯里程碑， 因而難以在指紋與臉部辨識(shí)的2018大對(duì)決中，有其鮮明意義。

 

 

　　蘋果在iPhone X中取消指紋辨識(shí)，改采臉部辨識(shí)，此舉引發(fā)不少分析人士看壞指紋辨識(shí)技術(shù)的發(fā)展前景。 不過，指紋辨識(shí)模塊制造商金佶科技則指出，目前銀行ATM亦已大規(guī)模采用指紋辨識(shí)技術(shù)，其足以證明市場(chǎng)對(duì)指紋辨識(shí)的高度信任，且再加上明年指紋辨識(shí)將可順利與顯示器直接整合，形成屏下辨識(shí)方案， 因此勢(shì)必會(huì)與臉部辨識(shí)在市場(chǎng)上形成長(zhǎng)期共存。

 

　　金佶科技資深副總經(jīng)理蕭文雄表示，若以智能型手機(jī)應(yīng)用來看，2018年臉部辨識(shí)與指紋辨識(shí)將會(huì)同時(shí)存在，而Android陣營(yíng)的臉部辨識(shí)現(xiàn)階段要達(dá)到3D，會(huì)有相當(dāng)困難，因此將會(huì)采用2D技術(shù)進(jìn)行臉部辨識(shí)， 并輔以初階的真?zhèn)伪孀R(shí)來防止圖片造假。 針對(duì)這種混合型的技術(shù)架構(gòu)，目前金佶已有相對(duì)應(yīng)的解決方案。

 

　　蕭文雄進(jìn)一步指出，在2018年，指紋辨識(shí)將會(huì)大步邁向屏下辨識(shí)，也就是改采與顯示器直接整合的設(shè)計(jì)架構(gòu)。 目前大多數(shù)手機(jī)是在Home鍵上進(jìn)行指紋辨識(shí)(圖1)，屏下辨識(shí)則可讓原本必須外露的指紋辨識(shí)組件隱藏在屏幕下。 因?yàn)椴辉傩枰粋€(gè)額外的區(qū)域來安裝傳感器，因此手機(jī)屏幕的占比得以變得更大。

 

　　圖1 現(xiàn)行的指紋辨識(shí)大多設(shè)置在手機(jī)屏幕的下方。 圖片來源：金佶科技

 

　　此外，據(jù)供應(yīng)鏈人士指出，蘋果之所以在iPhone X中放棄指紋辨識(shí)，主要原因是屏下指紋辨識(shí)的技術(shù)成熟度跟量產(chǎn)時(shí)程趕不上iPhone X量產(chǎn)的腳步，因此iPhone X無法保留指紋辨識(shí)功能。 對(duì)iPhone X開發(fā)團(tuán)隊(duì)而言，透過全屏幕實(shí)現(xiàn)全然不同的用戶體驗(yàn)，才是最高指導(dǎo)原則。

 

　　對(duì)于這個(gè)說法，蕭文雄坦言，目前光學(xué)指紋辨識(shí)的成熟度跟量產(chǎn)能力確實(shí)還無法達(dá)到滿足智能型手機(jī)需求的水平，但等到2018年，光學(xué)屏下指紋辨識(shí)技術(shù)將會(huì)相當(dāng)成熟。 以目前的狀況看來，在2018年第2——3季量產(chǎn)已確定沒有問題。 因此，指紋辨識(shí)和臉部辨識(shí)未來還是有機(jī)會(huì)在市場(chǎng)上共存，不會(huì)形成臉部辨識(shí)淘汰指紋辨識(shí)的局面。

 

　　事實(shí)上，指紋辨識(shí)在智能型手機(jī)的應(yīng)用商機(jī)不會(huì)消失，只是必須改采其他技術(shù)原理，以便讓手機(jī)業(yè)者得以設(shè)計(jì)出「隱形」的指紋辨識(shí)，把更多空間留給屏幕。 除了光學(xué)技術(shù)外，中國(guó)手機(jī)品牌Vivo也已于今年中旬于上海MWC發(fā)布基于高通(Qualcomm)超音波指紋感測(cè)的隱形指紋技術(shù)。 高通最新的超音波指紋感測(cè)技術(shù)可穿透厚度達(dá)800µm的外蓋玻璃，或是厚度達(dá)650µm的鋁板，性能表現(xiàn)超越僅可穿透400µm玻璃或金屬的前一代技術(shù)。 根據(jù)高通的預(yù)測(cè)，終端裝置將可望在2018上半年進(jìn)入市場(chǎng)。

 

　　蕭文雄分析，超音波與光學(xué)指紋辨識(shí)解決方案的差異在于，超音波的技術(shù)難度著實(shí)比較高，由于超音波的方向性較差，因此發(fā)出的波是發(fā)散性的，須透過固定的聲音速度來推算指紋波峰與波谷的差異，并再運(yùn)用音波傳感器進(jìn)行接收。 而光學(xué)方案的原理則與照相機(jī)相似，透過CMOS圖像傳感器拍下影像，伴隨每個(gè)人的指紋凹凸不同，因此影像的明暗程度不相同，進(jìn)而可得出不同指紋的圖片。

 

 

　　相形之下，虹膜辨識(shí)目前在智能型手機(jī)市場(chǎng)上的定位，似乎不是很清楚。 舉例而言，高通多媒體研究發(fā)展工程部副總裁張建中認(rèn)為，因虹膜辨識(shí)是運(yùn)用眼睛部位的虹膜進(jìn)行辨識(shí)，其是2D平面的感測(cè)，并非像臉部辨識(shí)是運(yùn)用人臉上的鼻子、眼睛、嘴巴等立體部位進(jìn)行3D辨識(shí)， 因此若要采用3D技術(shù)進(jìn)行虹膜辨識(shí)的可能性現(xiàn)階段還看不到。

 

　　以技術(shù)層面來看，在多數(shù)手機(jī)中皆已具備的指紋辨識(shí)，現(xiàn)是分成兩種技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，一是電容指紋辨識(shí)，該技術(shù)運(yùn)用電容感測(cè)來感應(yīng)出完整的指紋輪廓，二是光學(xué)指紋辨識(shí)，其是透過IR LED與CMOS圖像傳感器取得2D指紋影像。 針對(duì)這兩項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程，蕭文雄分析，未來手機(jī)的屏下辨識(shí)將只能運(yùn)用光學(xué)或超音波技術(shù)來達(dá)成，因此當(dāng)屏下辨識(shí)開始被市場(chǎng)逐步采用后，將勢(shì)必對(duì)電容技術(shù)形成很大的沖擊。

 

　　在虹膜辨識(shí)的部分，則是以IR LED技術(shù)來完成，其運(yùn)用IR LED與CMOS圖像傳感器，對(duì)2D平面的圖像進(jìn)行比對(duì)與辨識(shí)。 而蘋果iPhone X的臉部辨識(shí)，則是采用小于1nm光波的VCSEL，并運(yùn)用時(shí)差測(cè)距(Time of Flight, ToF)技術(shù)，藉由30,000個(gè)雷射光源點(diǎn)打出、彈回的時(shí)間，來以頻率(Clock) 推算出智能型手機(jī)與臉部各部位之間的距離，再根據(jù)臉部各點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離差異，來辨識(shí)出人臉的立體輪廓。

 

　　若將這三項(xiàng)辨識(shí)技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)比對(duì)，便會(huì)發(fā)現(xiàn)，iPhone X的臉部辨識(shí)因采用了3D技術(shù)，使TrueDepth相機(jī)除了可應(yīng)用在臉部辨識(shí)外，更為手機(jī)帶來了許多創(chuàng)新功能，如人像模式自拍、Animoji(圖2)等。 對(duì)此，蕭文雄認(rèn)為，TrueDepth相機(jī)雖實(shí)現(xiàn)了臉部辨識(shí)，但事實(shí)上，3D技術(shù)很重要的方向是為了開發(fā)AR/VR應(yīng)用，而不只是為了臉部辨識(shí)，因此手機(jī)的AR/VR應(yīng)用勢(shì)必會(huì)在2018年以及未來有非常高的發(fā)展性。
 

　　圖2 Animoji功能運(yùn)用相機(jī)捕捉多種臉部肌肉，來讓手機(jī)內(nèi)建的卡通人物得以模仿用戶表情。 圖片來源：Apple

 

　　雖臉部辨識(shí)究竟能不能取代指紋辨識(shí)，現(xiàn)階段還是未知數(shù)，但可以得知的是，就算最終臉部辨識(shí)因?yàn)楦鞣N破解方式過于泛濫，而無法取代指紋辨識(shí)，伴隨TrueDepth相機(jī)而來的3D感測(cè)技術(shù)與VCSEL商機(jī)，并不會(huì)消失，因AR/ VR應(yīng)用帶來的價(jià)值，將持續(xù)鞏固TrueDepth相機(jī)存在的必要性。

 

　　相較之下，虹膜辨識(shí)的存在性顯得有些危險(xiǎn)，雖其與指紋辨識(shí)皆是采用非3D技術(shù)，但指紋辨識(shí)已在市場(chǎng)上普及多年，除了放在手機(jī)之中，近年更廣泛使用在機(jī)場(chǎng)通關(guān)系統(tǒng)、銀行ATM、門鎖、保險(xiǎn)箱等裝置。 可惜的是，虹膜辨識(shí)如今除了應(yīng)用在手機(jī)之外，其他應(yīng)用仍寥寥可數(shù)。 此外，其所發(fā)射出的光源，將長(zhǎng)期直接對(duì)準(zhǔn)用戶的雙眼，而非如臉部辨識(shí)對(duì)準(zhǔn)的是用戶的整體臉部，因該特性而引發(fā)的眼部不適問題，目前也是該技術(shù)的明顯弱點(diǎn)。

 

 

　　然而，在iPhone X采用3D深度感測(cè)技術(shù)后，Android手機(jī)將于何時(shí)導(dǎo)入該技術(shù)，讓人引頸期盼。 目前中國(guó)VCSEL芯片與模塊供貨商縱慧光電正鎖定華為、小米、Vivo、Oppo等手機(jī)品牌客戶進(jìn)行接觸，希望讓自家解決方案打進(jìn)中國(guó)手機(jī)品牌的供應(yīng)鏈。

 

　　國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(SEMI)日前于新竹豐邑喜來登飯店舉辦3D深度感測(cè)暨VCSEL技術(shù)研討會(huì)，其中，新成立的中國(guó)半導(dǎo)體公司縱慧光電也參與分享。 該公司成立于2015年12月，總部位于上海，為委外代工的IC設(shè)計(jì)公司(Design House)，主要專注于VCSEL芯片與模塊技術(shù)研發(fā)。

 

　　縱慧光電總經(jīng)理陳曉遲(圖3)表示，該公司目前與中國(guó)前五大的手機(jī)廠商皆有密切接觸，未來的供貨對(duì)象也會(huì)是以中國(guó)品牌手機(jī)為主。 而像蘋果(Apple)、三星(Samsung)等非中國(guó)大陸品牌手機(jī)廠，陳曉遲表示，暫時(shí)還沒有接觸，希望能先把中國(guó)的Android手機(jī)市場(chǎng)拿下。
 

　　圖3 縱慧光電總經(jīng)理陳曉遲表示，中國(guó)手機(jī)品牌廠最快將在2018年第二季推出搭載VCSEL組件的新款手機(jī)。

 

　　陳曉遲預(yù)期，中國(guó)手機(jī)品牌廠最快將在2018年第二季推出搭載VCSEL組件的新款手機(jī)，而應(yīng)用亦將與iPhone X相同，用來實(shí)現(xiàn)臉部辨識(shí)與AR/VR等功能。

 

　　這樣的預(yù)期與蕭文雄預(yù)期Android陣營(yíng)，將于2018年采用2D技術(shù)進(jìn)行臉部辨識(shí)，并輔以初階真?zhèn)伪孀R(shí)混合方案的想法有明顯差異。 據(jù)了解，雖VCSEL組件的提供現(xiàn)已不是大問題，但考慮到各手機(jī)品牌廠，在與3D感測(cè)技術(shù)相關(guān)的軟件、算法上的投入資源與開發(fā)進(jìn)度皆有不同，因此這兩種情況確實(shí)都有發(fā)生的可能，且同時(shí)發(fā)生的可能性也不小。

 

　　VCSEL組件是屬于光學(xué)感測(cè)技術(shù)其中的一種，目前光學(xué)感測(cè)的范圍可從1公分、10公尺、100公尺，甚至到1,000公尺，因此可使用光學(xué)技術(shù)做為感測(cè)組件的應(yīng)用不僅是手機(jī)，還包括自駕車、無人機(jī)等。 而光學(xué)感測(cè)的主要發(fā)光源(圖4)包括LED、Solid State、側(cè)射型半導(dǎo)體雷射(Edge Emitting Laser, EEL)、單一面射型雷射(Single VCSEL)、數(shù)組面射型雷射(VCSEL Array)五種。

　　圖4 五種光學(xué)感測(cè)技術(shù)特性比較圖 數(shù)據(jù)源：縱慧光電

 

　　陳曉遲分析，隨著溫度的變化，一般的EEL光穩(wěn)定性為0.3nm/oC，而VCSEL的光穩(wěn)定性則為0.07nm/oC，當(dāng)EEL光穩(wěn)定性不足時(shí)，將導(dǎo)致光源過濾器必須做得非常寬，使得不必要的光線噪聲將很容易進(jìn)入、形成干擾。 相較之下，VCSEL由于轉(zhuǎn)換(Shift)較小，也就能有效地控制好光源過濾器(IR Filter)，進(jìn)一步讓組件測(cè)量的距離可以更遠(yuǎn)。 這因而使得VCSEL組件，成為這些光學(xué)感測(cè)組件中實(shí)現(xiàn)3D感測(cè)技術(shù)的理想選擇。