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手機(jī)制造

全屏幕都能識(shí)別:超聲波指紋識(shí)別解決方案

Johnny 來源:新浪科技2018-01-25 我要評論(0 )   

 2017年11月蘋果公司推出的iPhone X,其中,最引發(fā)民眾熱議、媒體爭先報(bào)導(dǎo)的首推「 臉部辨識(shí)解鎖技術(shù)」,蘋果也因此取消了Home

  2017年11月蘋果公司推出的iPhone X,其中,最引發(fā)民眾熱議、媒體爭先報(bào)導(dǎo)的首推「 臉部辨識(shí)解鎖技術(shù)」,蘋果也因此取消了Home鍵設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)滿板屏幕,與臉部解鎖相對應(yīng)的指紋解鎖卻消失在蘋果手機(jī)上,難道指紋解鎖已經(jīng)過時(shí)了嗎?

   傳統(tǒng)上的指紋解鎖,多是使用垂直感測的電容式技術(shù),如蘋果的Touch ID,然而受限于穿透能力的限制(目前電容式技術(shù)約只能穿透300到350μm左右的厚度),多家業(yè)者如高通(Qualcomm)和Fingerprint Cards(FPC)也開始研發(fā)「指紋超音波傳感技術(shù)」(Fingerprints’ ultrasonic sensing technology),而臺(tái)灣的指紋辨識(shí)芯片大廠神盾(Egis)積極研發(fā)「 光學(xué)式指紋辨識(shí)芯片」也在第三季送樣,預(yù)計(jì)2018年開始供貨給三星旗艦機(jī)種。

  以高通Snapdragon Sense ID指紋超音波辨識(shí)技術(shù)來說,它可以直接嵌入在玻璃或金屬底下,并在顯示面板上的任何位置捕捉指紋,因此也不需要按鈕(HOME鍵)辨識(shí)指紋,正面玻璃從此無須開孔,大大增加手機(jī)外觀的一致性。

  當(dāng)前的測試中,高通的技術(shù)是少數(shù)可以在AMOLED及LCD面板上使用的屏內(nèi)指紋(in-display)技術(shù),即使是在手指潮濕的情況下,也能夠正常使用,今年6月在上海群雄集聚的世界移動(dòng)大會(huì)(MWC Shanghai)上, 中國手機(jī)大廠Vivo在展示機(jī)Xplay 6的面板中,加裝高通所研發(fā)的第二代超音波指紋辨識(shí)方案,艷驚四方,并提供民眾實(shí)體測試,現(xiàn)場還備有專用水缸,以供測試水下的指紋解鎖技術(shù)。

  

  圖1 : 新型指紋辨識(shí)可以應(yīng)用于OLED/LCD面板上。 (source:FPC)

  除此之外,高通的超音波指紋辨識(shí)技術(shù)還可以運(yùn)用在各種材料(包括金屬)上,其中一項(xiàng)測試結(jié)果顯示,厚玻璃也能夠正常感應(yīng),新一代的超音波指紋辨識(shí)模塊得以穿透厚度達(dá)800μm的保護(hù)玻璃,或者是厚度達(dá)650μm的鋁板, Vivo手機(jī)甚至能用超音波的穿透能力來偵測血流與心跳。

  高通的指紋辨識(shí)技術(shù)是有能力感測到手指指紋的表皮層、真皮層,能夠防止橡膠手套做假,抗污、抗汗、防塵干擾的能力更強(qiáng),前景備受看好。 雖然Vivo在世界移動(dòng)大會(huì)上已向民眾展示高通超音波辨識(shí)技術(shù)的應(yīng)用,然而當(dāng)前的成本高于電容式模塊的3到5倍,未來具體發(fā)布的時(shí)程也仍未公布。

  生物辨識(shí)技術(shù)成為兵家必爭地

  生物辨識(shí)技術(shù)一直是全球手機(jī)大廠爭相研發(fā),奠定主場的新興領(lǐng)域,其中包括指紋、虹膜、臉部、聲音等不同類型,自從2013年蘋果iPhone 5s率先采用電容式的指紋辨識(shí),并結(jié)合了手機(jī)開鎖、電子付款、身分確認(rèn)等功能應(yīng)用, 才開始在智能型手機(jī)上引發(fā)熱議,各大手機(jī)品牌大廠也隨之跟進(jìn),如今,多項(xiàng)品牌旗艦機(jī)也已經(jīng)導(dǎo)入指紋辨識(shí)系統(tǒng)。

  研發(fā)初期因?yàn)槌杀具^高,并非每一家手機(jī)品牌商都有機(jī)會(huì)跟進(jìn),一直到2015年Android 5.0才內(nèi)建原生指紋辨識(shí),在指紋模塊的價(jià)格降低后(近兩年下跌近50%),使用滲透率才大幅提升。

  為了因應(yīng)手機(jī)品牌商的需求,上游的IC設(shè)計(jì)商也積極搶食大餅,除了早期的新思(Synopsys)、Fingerprint Cards(FPC),還有臺(tái)灣廠商神盾、義隆、敦泰,大陸廠商匯頂、思立微, 以及實(shí)力雄厚的全球手機(jī)芯片龍頭高通。

  為了做出產(chǎn)品區(qū)隔,各家品牌商的按鍵設(shè)計(jì)不一,有人設(shè)置在HOME鍵,有人設(shè)置在手機(jī)背面,或是側(cè)邊位置,然而做法都難以兩全。

  Home鍵的設(shè)計(jì),會(huì)占用一部分的屏幕空間;然而移到手機(jī)背部,使用的便利性就會(huì)稍差,也缺乏直覺;移到側(cè)面與電源按鈕結(jié)合,則會(huì)讓邊框厚度增加,因此,各家手機(jī)品牌商都在努力尋求最佳解方。

  如今,三星、蘋果兩大品牌爭相研發(fā)的成果──超音波式指紋辨識(shí),是最有可能讓指紋辨識(shí)功能隱藏在手機(jī)面板之下的技術(shù)。

  可惜的是,此一技術(shù)仍不成熟,原本有意率先導(dǎo)入的三星S8,因?yàn)闇y試結(jié)果顯示的客戶體驗(yàn)性不高,而未實(shí)時(shí)采用,而蘋果的iPhone X則直接轉(zhuǎn)往臉部辨識(shí)發(fā)展。

  然而臉部的成本高,便利性也存有疑慮,因此許多芯片廠仍持續(xù)研發(fā)指紋辨識(shí)技術(shù)。 目前第一階段的超音波指紋辨識(shí)將隱身于手機(jī)屏幕上的特定位置,第二階段才有機(jī)會(huì)讓客戶在手機(jī)上的任何位置實(shí)時(shí)辨識(shí)。

  

  圖2 : 感測指紋的能力也大幅提升。 (source:FPC)

  當(dāng)前的觸控解鎖競賽中,電容式技術(shù)已屆成熟,神盾、新思等既有指紋辨識(shí)芯片供貨商,正轉(zhuǎn)而研發(fā)光學(xué)式取像技術(shù)(Optical Imaging or Optical Sensing),而高通則直攻超音波技術(shù),若高通方案被品牌商接受, 將會(huì)極大地排擠神盾、敦泰、義隆等臺(tái)灣廠商。

  業(yè)界指出,神盾明年僅可能接獲三星旗艦機(jī)種中,傳統(tǒng)電容式指紋辨識(shí)芯片訂單,光學(xué)式指紋辨識(shí)芯片恐怕是由進(jìn)度較快的新思拿到三星訂單。 法人則表示,iPhone X在11月的熱賣,恐怕將帶起臉部辨識(shí)的風(fēng)潮,若是手機(jī)品牌商群起跟風(fēng),則會(huì)降低其他形態(tài)指紋辨識(shí)的采用意愿,如在蘋果發(fā)布會(huì)后,神盾的股價(jià)便應(yīng)聲下跌,從306.5元下滑至240.5元,跌幅高達(dá)21%。

  整合面板的內(nèi)嵌式技術(shù)

  未來的屏幕辨識(shí)趨勢,也有朝向內(nèi)嵌式觸控(Embedded Touch)前進(jìn)的呼聲,讓屏幕面板不僅僅只有顯示功能,還能增加互動(dòng)能力,將指紋模塊的組件整合進(jìn)面板上,降低手機(jī)內(nèi)部的空間。

  近年來,面板的功能性也大幅提升,從長方形的面板,提升到曲面屏幕,甚至是高占比化(Screen-to-body)的無邊框,加強(qiáng)了視覺體驗(yàn)。 此外,手機(jī)的功能鍵也漸漸地融入屏幕面板,相關(guān)指紋傳感器也從硅芯片(電容式技術(shù)以8吋晶圓為主)轉(zhuǎn)為面板的薄膜晶體管(TFT),轉(zhuǎn)由軟件來設(shè)定屏幕上的感測區(qū),安全性也大幅提升。

 高通的超音波式指紋辨識(shí),是以壓電材料PVDF(Poly-vinylidene Fluoride)作為發(fā)射端(Tx)與接收端(Rx),接收端布以TFT線路、匯流至后端的特定應(yīng)用集成電路(ASIC)轉(zhuǎn)成指紋影像判讀 ;作為指紋傳感器接收端線路的TFT,將取代昂貴的硅晶圓線路,期中合作的項(xiàng)目與鴻海相關(guān)。 目前的光學(xué)式、電容式都是應(yīng)用在光源之上,但超音波式則可以應(yīng)用于光源之下。

  雖然蘋果發(fā)表iPhone X后,引起面板廠一片風(fēng)聲鶴唳,尤其是以指紋辨識(shí)研發(fā)為主的廠商,更是擔(dān)憂未來趨勢是否將以臉部辨識(shí)為主,尤其在電容式技術(shù)已發(fā)展成熟,卻受限于穿透能力不佳,而光學(xué)式、 超音波式指紋解鎖技術(shù)還尚未普及問世之際,前路十分渺茫。

  現(xiàn)在正時(shí)值重新定義供應(yīng)鏈與生態(tài)圈的世代,各大面板紛紛以用戶體驗(yàn)為最高宗旨,并積極較勁創(chuàng)新,對于消費(fèi)大眾來說,未必不是一件好事,同時(shí)對蓄力已久的臺(tái)廠來說,也是接受全球化市場的一次檢驗(yàn)機(jī)會(huì), 2018年即將看出哪家廠牌的的眼光獨(dú)到且精準(zhǔn)。

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