深度剖析高通超声波指纹识别技术

深度剖析高通超声波指纹识别技术
-明年手机实体键将淘汰？
在无边框手机上实现“触摸屏幕”来指纹解锁，是近几年来设备制造商一直试图破解方法。

现在，高通宣布自己已经找到了方法，引发了业界热烈关注。

而且，通过此技术，智能手机的防水能力已经提升到新水平。

此技术让智能手机获得一箭双貂的功效。

如果能在屏幕上自动解锁，移动设备的外壳便不需要打孔，这使得手机本身更耐水、耐油，并能防止其他各种液体进入。

一、高通手机指纹识别黑科技：
在昨天上海开幕的MWC2017世界移动通大会上，高通联合vivo发布了一项黑科技，屏幕内指纹识别的解决方案——超声波指纹解决方案。

这项技术呢，简单来说就是：利用超声波的穿透性，手机厂商可以把传感器做进屏幕内，从而实现屏幕内指纹解锁。

原理参照声呐：
指纹传感器发出超声波，接收被手指反射回来的信号，就能绘制出指纹的“高低起伏”了。

具体一点讲，其原理是利用超声波具有穿透材料的能力，且随材料的不同产生大小不同的回波(超声波到达不同材质表面时，被吸收、穿透与反射的程度不同)。

因此，利用皮肤与空气对于声波阻抗的差异，就可以区分指纹嵴与峪所在的位置。

超声波技术所使用的超声波频率为1×104Hz-1×109Hz，能量被控制在对人体无损的程度(与医学诊断的强度相同)。

这种技术有个很切中痛点的优势：精度高！
以往，我们手里出个汗或者沾了水，手机死活解不开的事都遇到过吧。

超声波指纹识别就没这个问题，别说沾了水，就是整个手机泡水里一样可以解锁。

比如，检测心率和血液。

超声波指纹识别技术的进步在于，相比于第一代和第二代指纹识别技术，因为可实现3D指纹识别技术，其安全性要大幅领先。

而且，这意味着指纹识别传感器识别的维度更宽了。

就算有人盗取了你的指纹，印成膜也解不开你的手机了。

未来发展成熟时，超声波传感器可以扫描到指纹表面的沟壑以及底层组织，因此仅凭一张指纹的平面图是无法蒙混过关的。

最后，还有个大招！
这种超声波指纹识别可以做到金属之下！
改装的后壳金属隐藏式指纹识别
所以，别说是屏幕内指纹识别，以后把手指放在手机金属外壳上解锁，也是可能的。

还有啥更牛的：
具体来说，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。

同时，该技术不仅适用于骁龙平台，还可作为独立传感器供其它非骁龙平台使用，此外还支持水下操作和心跳/血液检测（活体技术）。

二、三代指纹识别技术
第一代指纹系技术采用光学识技术，由于光不能穿透皮肤表层（死性皮肤层），所以只能够扫描手指皮肤的表面，或者扫描到死性皮肤层，但不能深入真皮层。

在这种情况下，手指表面的干净程度，直接影响到识别的效果。

第二代指纹识别采用电容传感器技术，目前主流的技术是电容式指纹传感器，然而超音波指纹传感器也有逐渐流行起来趋势。

电容式指纹传感器作用时，手指是电容的一极、另一极则是硅芯片数组，透过人体带有的微电场与电容传感器之间产生的微电流，指纹的波峰波谷与传感器之间的距离形成电容高低差，来描绘出指纹的图形。

iPhone5采用电容式指纹识别
第三代指纹识别采用射频技术，分为无线电波探测与超声波探测两种，其原理都与探测海底物质的的声纳类似，是靠特定频率的信号反射来探知指纹的具体形态的。

超声波指纹识别技术被称作第三代指纹识别技术的代表，相比第一代和第二代指纹识别技术，进步还是相当明显的。

超声波指纹传感器，其原理是直接扫描并测绘指纹纹理，甚至连毛孔都能测绘出来。

因此超声波获得的指纹是3D立体的，而电容指纹是2D平面的。

超声波不仅识别速度更快、而且不受汗水油污的干扰、指纹细节更丰富难以破解。

三、疑问：我们什么时候可以用上
高通展示最新黑科技为啥要拉上vivo，大众什么时候可以使用上？
像vivo这样的国产手机厂商全球出货量多（2016年全球出货量第五），又没有自己的芯片业务（华为、三星也很大，他们都有自己的芯片业务，苹果目前拥有自己的成熟的电容式方
案，据说明年新iPhone会有类似技术，更何况现在两者在互掐），没有竞争关系，研发实力又强，傍上这样的实力合作伙伴，简直就是树大好乘凉。

当然vivo与高通合作，不仅是因为高通在移动芯片领域极强的一哥地位，其也是希望将新技术引入至手机上，创造新的卖点。

目前，该技术还停留在“体验式”阶段，一旦技术成熟得以量产，想必vivo的兄弟公司o ppo、One Plus也会跟进。

据悉，面向玻璃和金属的指纹方案已经兼容骁龙660/630。

在具体终端的准备时间上，屏下式定于今年Q4交付给OEM厂商评估，面向玻璃和金属的新传感器本月就出货，预计明年上半年推出终端。

不过，手机产业链人员表示，展会高通与vivo联合研发的这项黑科技是新的屏下隐形指纹识别技术，据称由欧菲光提供模组。

另外，据媒体从国内某指纹识别芯片厂商处了解到消息称，该技术的量产难度或许有些大，知情人表示：“量产不见得！”
四、指纹产业链分析
指纹产业链虽然不长，从设计到制造封装及模组，但是其竞争却十分激烈，最为明显的就是价格战，而目前的价格战比拼也走向全面化，从深层次来看，当前指纹芯片竞争不仅仅包括价格战、资本，更重要的是包括研发等综合实力，包括包括芯片设计、算法、软硬件开发、人力投入等。

在这种情况下，全面屏时代已经迎来爆发，这对于指纹芯片产业一些企业来说，究竟是一场追赶的机会，还是一场可预测的危机，对此亟待市场考证！但不可否认的一点是，在全面屏时代下，指纹芯片产业势必会迎来一轮新的洗牌！
毫无疑问，全面屏已经成为业界热捧之处，无论是手机厂商，亦或是诸如面板产业、指纹产业、摄像头产业以及其他零配件产业链，对于全面屏都十分关注，这点从手机报在线6月1 5日举办的全面屏高峰论坛就可以看出。

以指纹产业链为例，在全面屏之下，指纹识别究竟放在哪个位置则成为行业热点！
从目前来看，指纹识别无疑至于三处：前置、后置、侧边。

对于后两者的选择无疑是下选之策，以侧边指纹而言，据笔者体验效果着实很不理想，而后者虽然是最为保守的一种方案，但是从消费者体验来看可谓“一朝回到解放前”！
前置又划分为盖板方案、Under Glass方案及屏内指纹方案等，而屏内指纹方案进一步则又有Under Display和In Display。

其中前者盖板方案在全面屏之下只有一个走向，那就是面积和体积的缩小，据手机报在线了解到，目前部分指纹芯片厂商都能够做出这种方案，主要是通过改变芯片的封装模式从而减薄厚度，目前的TSV和Fan-Out两种晶圆级封装模式要比传统的LGA芯片封装降低的厚度达0.4-0.6mm，不过这种方案也有其弊端，例如识别率降低安全风险增加，且有损外观美！
如果采用Uder Glass方案的话，如华为P10其采用汇顶的方案，从体验角度而言的确不错，且外观美也可以，但是从全面屏角度来看，仅仅是在盖板玻璃下挖盲孔，识别区域无法集成显示模组，所以其和目前的前置盖板方案没有多大的区别，显然也不适用于全面屏！
其次就是Under Display和In Display，对于这两种方案，目前来看只能用“遥遥无期”来形容！此前传闻苹果就是采用In Display，但具体依然是个谜。

据费恩格尔此前向笔者介绍，这两种方案的区别在于In Display方案将指纹的红外发光二极管、红外接收传感器都植入到OLED像素矩阵中；Under Display则是把指纹的红外发光二极管、红外接收传感
器还做成一个独立的模组贴合在屏幕的下方。

其中Under Display又是走向In Display方案的过渡阶段方案！值得一提的是，未来如果采用这两种方案的话，则势必需要与其匹配OLED显示屏，从成本角度来说的话，那么，其不但在指纹识别方面增加了成本，同样在面板方面也需要增加成本！
五、互动：手机指纹识别为何多在背部
国内除魅族以外几乎所有厂商都将指纹识别按键放在后面，而苹果、三星等国际品牌则更喜欢把指纹识别放在前面。

为何手机指纹识别多在背部?
因为大部分手机已经将虚拟触控按键设计在了屏幕内部，在正面使用指纹识别没有这个必要，而且指纹在背面还可以增加屏占比。

对于小屏手机来说，指纹识别按键位于正面下方还算合理，操作自然，但如果大屏手机的指纹识别位于正面的话，我们在操作过程中需要将拇指弯曲到一定的程度才行，确实不易。