北京时间11月1日晚间,生物识别技术公司Fingerprint(FPC)在瑞典发布了屏内指纹识别方案。据悉,该技术可以在智能手机的显示面板上任意位置捕获与识别使用者的指纹。这种破坏性的屏内指纹(in-display)技术是基于超声波传感器技术,FPC拥有多项专利。

通过应用FPC开发的独特超声波技术,指纹识别对终端用户将变得更加方便。FPC的技术将允许用户在智能手机显示面板的任何地方捕获指纹,从而消除手机厂商对手机设计上物理空间的需求,这与现有屏下指纹识别技术形成对比,目前其他的屏下指纹在指纹捕获方面只能在显示面板的特定区域完成。

FPC介绍,其新技术的优势包括:

•支持智能手机(任何其他设备)干净正面外观设计,可用于显示,并且还包含指纹识别功能,以最优化屏幕与手机的比例;

•全屏幕可用于指纹识别。无需在视觉上或物理上突出智能手机的特定区域做为指纹识别;

•该技术能够在不同的表面材质捕获指纹,如在厚玻璃和金属运行。当手指湿润或手指淹没在水下时,它也能够运作,这种技术在所有不同的玻璃厚度下工作得很好,即使是市场上最厚的玻璃;

•这独特的技术在LCD面板以及OLED面板同样能够出色运作。

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“它是真正的破坏性创新,允许指纹识别在许多不同的表面上以新的方式完成。”在发布会上,FPC CEO Christian Fredrikson指出,“我已经看到许多潜在的应用领域,但 是我们最初的重点当然是在高端智能手机中的应用。”目前该技术已经成功地进行了原型制作,目前正在进行几项专利申请。

这边是新方案发布,那边苹果却公开表示放弃指纹识别。

日前苹果首席工程师Dan Riccio在接受媒体采访时表示,从开始研发iPhone X到最后确认配备Face ID这个黑科技,苹果公司就已经确定要完全把指纹识别给抛弃了。

Dan Riccio还强调,苹果从来没有在iPhone X上尝试过屏下、背部以及侧面按键指纹的想法,要知道生物识别技术需要发展,指纹必然会被淘汰,苹果要做这个技术的推动者。

全面屏催生新指纹识别技术

目前业内指纹识别厂商都在尝试从电容式传感器转移到其他技术,其中一种是屏内感应技术,也称为屏下指纹识别,这项技术可谓是全面屏催生的产物。

今年全面屏手机的横空出世,是手机产业链近年来又一次重大变革,短短数月,市面上蜂拥出18:9 高屏占比、全视曲面、三边超窄等各种类型的“全面屏”产品。

在小米MIX、LG G6、三星S8、苹果iPhne X的带动下,从5月份开始,国内手机品牌商几乎所有的新设计机型均全线转战全面屏,预计17年Q4-18年Q1,全面屏手机就会大批量集中上市。

根据CINNO Research的预期,2017年全面屏在智能机市场的渗透率为6%,2018年会飙升至50%,后续逐步上升至2021年的93%。

然而,全面屏手机有两个关键问题还在亟待解决:一个是边框、额头和下巴的最大化消除,另一个则是生物识别方式的彻底进化。

2011年,摩托罗拉将指纹识别带到了手机上,当年的Atrix 4G 被称为“指纹识别手机鼻祖”。如今6年过去,指纹识别早已全线普及,近几年绝大部分手机正面形成了一套由“听筒/前置镜头+屏幕+指纹键/Logo”构成的三段式公模方案。

全面屏的风靡,却让这种“公模”彻底瓦解。

全面屏设计以屏幕四角最大化接近边框为目的,正面指纹识别在手机下边框占据了较大一部分宽度,为了保持全面屏的视觉冲击力,除了后置方案外,指纹识别可以有以下几种替代方案:取消指纹识别、背面/侧面指纹识别、屏下指纹识别Under Display和屏内指纹识别In Display。

后置方案虽然体验不佳,但成本最低、技术最成熟,中低端品牌更倾向采用后置指纹识别作为过渡方案。

取消指纹识别就是采用虹膜/人脸识别作为替代指纹识别。

背面/侧面指纹识别就是把指纹识别模组放置在背面或者侧面,前者以三星Galaxy S8为代表,后者以索尼Xperia X Ultra为代表,被人们认为是目前最理想的侧面指纹方案,却又因为机身内部结构的原因无法和全面屏设计共存。

目前最被看好的应数屏下指纹方案,其次则是技术难度更大的屏内指纹识别方案。

屏下指纹(Under Display)与屏内指纹识别(In Display)

UnderDisplay是把指纹识别芯片放置在显示模组下方,可以同时实现全面屏和指纹识别的功能;In splay是对Under Display的进一步发展,是把指纹识别芯片集成到OLED像素矩阵中,难度很大。

由于电容式穿透能力差,在这种模式下基本已无法工作,所以光学和超声波是Under Display/ In Display 的最佳选择方案。

光学指纹识别以我国汇顶科技和韩国CrucialTec的方案为代表,超声波指纹识别则以美国高通公司为代表。

光学方案是依靠光线反射探测指纹纹路,所以光学Under Display/In Display更适合与OLED屏配合,因为OLED面板具有自发光的特性,使得各像素之间可以留有一定间隔,保证光线透过。光学式指纹识别目前在产业链成熟度和精度上都有更好表现,有望成为全面屏的标配指纹识别技术。

汇顶科技在今年2月的MWC上以三星S7 edge为原型机,展示了光学屏内指纹方案,将指纹识别集成到OLED显示屏中,用户触摸屏幕指定位置可实现指纹识别。

三星的合作伙伴CrucialTec刚刚获得了与DFS(显示屏指纹解决方案)相关的美国专利,并宣布明年正式商用。和汇顶方案不同,DFS支持在屏幕任意位置指纹解锁,甚至能够兼容像三星全视曲面屏这类柔性OLED面板,而且DFS不仅限于光学方案,还支持传统的电容方案。

由于厚度问题,指纹传感器位于显示器下方的识别率往往较低,且只能应用于屏幕的一部分。而DFS可以在屏幕任意区域解锁,在识别率和厚度方面都更有优势。

超声波式指纹识别是由高通首次推出,之后在小米5S上得到应用,通过超声波来感应指纹,高通提供芯片、欧菲光提供整体解决方案。

高通于今年6月底发布第三代超声波指纹识别方案,其联合国产厂商vivo在MWCS展示。该技术可穿透金属、OLED软屏、玻璃、塑料等物体,最高能穿透OLED屏幕1200微米,因而能够实现隔着屏幕就能识别。

虽然识别准确率还有待提升,但其无需开孔、无需直接接触、不受湿手指和微脏污影响的优势能显著增强用户体验,在产业链进一步成熟、准确率进一步提升之后,有望成为全面屏指纹识别非常可行的方案之一。

据现场展示机其和汇顶方案类似,只有将手指放在屏幕的一个固定的区域进行识别才能解锁,且录入和识别的时间还有一定的进步空间。

据称,该技术有望在今年底或明年初提供给OEM,商用则要等到明年夏天,且兼容骁龙630和660及未来的骁龙平台,甚至是非骁龙平台。

值得一提的是,近日传来消息,三星提交了一份关于正面屏下指纹识别技术的专利文档这次提交的屏下指纹识别不仅仅是普通的光学指纹识别,而是一个带有压感型传感器的指纹识别系统。

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这就意味着应用这项技术的三星手机可以在熄屏状态下通过按压指定位置就可以激活屏幕并实现指纹识别,而不需要像之前曝光的类似技术那样需要先点亮屏幕再进行指纹识别。

相关厂商

目前,手机业界主流的指纹识别解决方案提供者主要有美国公司AuthenTec和Synaptics、瑞典厂商Fingerprint Cards(FPC)和中国的汇顶科技。

FPC

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。2013年,FPC开始大举进军智能手机市场,得益于竞争对手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。

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,市场份额也逐渐被抢夺。

2015年FPC几乎垄断安卓机指纹芯片市场,2016年总体市场情况看,国产厂商已抢回不少市场,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。

在屏下指纹识别方案方面,11月1日FPC刚发布屏内指纹识别方案(详见文首)。

AuthenTec

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和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年之前,AuthenTec就已经成为世界领先的指纹传感器及芯片与模组、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。

AuthenTec是苹果iPhone上Touch ID的缔造者。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。

不过,日前苹果首席工程师Dan Riccio表示苹果公司就已经确定要完全把指纹识别给抛弃了,还强调苹果从来没有在iPhone X上尝试过屏下、背部以及侧面按键指纹的想法。这就让人非常难懂了,毕竟AuthenTec的核心优势就在于指纹识别。

汇顶科技

汇顶科技成立于2002年,并于2016年10月17日登陆A股市场。2016年财报显示,汇顶科技净利润达到8.57亿,同比增长126.51%,截至2017年9月,汇顶科技已申请、取得的国际、国内专利共计1500+项。

汇顶的指纹识别产品目前的客户群包括华为、OPPO、vivo、乐视、中兴、小米、魅族、联想、金立、TCL、Amazon、Dell、HP、ASUS、acer 、TOSHIBA、Panasonic等众多海内外终端厂商。

魅族旗舰PRO 6 Plus还首发搭载了汇顶的活体指纹识别芯片;华为Mate 10、P10/P10 Plus、Matebook X、荣耀系列旗舰机型均采用的是汇顶的指纹识别方案。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。

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。

9月13日,汇顶科技董事长张帆在接受媒体采访时指出,汇顶坚定地向屏幕内指纹识别量产目标前进。

Synaptics新思

Synaptics成立于1986年,2002年Synaptics 在纳斯达克证交所上市并开始交易。 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可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,可为手机厂商提供屏下指纹识别技术方案。

最新消息显示,国内深圳一家名为UMIDIGI的手机厂商近日发布了一款名为UMIDIGI Z2的全面屏智能手机,其将采用类似iPhone X的外观设计,但最大的亮点在于屏下指纹方面。据报道,这款产品有望采用Synaptics的FS9100光学指纹传感器实现屏下指纹识别。

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敦泰

敦泰2005年在美国成立,2013年在台湾上市,是全球领先的人机界面解决方案提供商,电容屏触控方案、指纹识别方案以及全方位的TFT LCD显示驱动&控制方案提供商。

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,因为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,下半年将迎来全面屏上市高峰期。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。

高通

高通相信大家都非常熟悉了,这里就不再啰嗦介绍。

2015年MWC展会上,高通发布了Sense ID 3D超声波指纹识别技术。Sense ID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,识别出用户指纹独特的3D特征。

今年6月,高通在MWC上海大会上正式宣布推出该技术,称之为下一代超声波指纹解决方案指纹传感器。

该技术面向显示屏的指纹传感器能透过厚至1200微米的OLED显示屏实现指纹的扫描、录入和匹配;面向玻璃和金属的指纹传感器可透过厚至800微米玻璃面板和厚至650微米铝材质外壳实现扫描的解决方案,在上一代400微米的玻璃或金属穿透能力之上实现提升。

三星

三星大家也十分熟悉,在此不赘言。

日前三星刚向韩国提交了屏下指纹识别专利(详见上文)。

从汇顶、FPC的公开信息看,目前屏下指纹识别在技术上已获得很大进展,相信不久也将实现量产,眼看即将迎来市场的春天,但如今苹果公开表示放弃指纹识别包括屏下指纹识别,这让人不免担忧:一直追随苹果步伐的国产手机将会如何选择?屏下指纹识别的未来又将如何?

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