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屏下指纹识别行业分析报告pdf

发布时间:2019-07-29 21:12 来源:未知 编辑:admin

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  屏下指纹识别行业分析报告目录生物识别技术:指纹识别仍占据主流指纹识别的概念分类电容式指纹识别:最普及的指纹识别技术光学式指纹识别:安防和门禁市场的主流方案超声波式指纹识别人脸识别虹膜识别各类生物识别技术前景展望全面屏时代下的新突破屏下指纹主流技术分类解析光学式屏下指纹识别技术超声波式屏下指纹识别技术电容式屏下指纹识别技术光学式、超声波式、电容式屏下指纹识别技术对比应用:智能手机全面屏趋势推动快速普及在智能手机领域的应用在智能门锁领域的应用屏下指纹公司:国内外厂商齐鸣Synaptics三星苹果高通FPC(FingerprintCards)JDI汇顶科技敦泰晶方科技屏下指纹公司对比屏下指纹识别:全面屏时代迎来增长爆发新机遇未来应用趋势市场需求预测市场供给预测结论投资策略汇顶科技(SH):A股指纹识别芯片龙头晶方科技(SH):A股TSV封装龙头生物识别技术:指纹识别仍占据主流生物识别技术是利用人体固有的生理特征(如指纹、脸像、虹膜等)和行为特征(如笔迹、声音、步态等)来进行个人身份鉴定的技术。目前已有的生物识别技术主要有种:指纹识别、人脸识别、虹膜识别、声纹识别、静脉识别。其中指纹识别具有体积小、解锁迅速、成本低等特点被广泛应用于智能手机等领域人脸识别种类繁多原理各不相同应用领域也较为广阔覆盖门禁、消费、签到、手机应用等多个领域虹膜识别和静脉识别的安全性最高误识率仅为百万分之一但静脉识别的设备体积较大因此主要用于专用门禁、公安系统、保险柜等领域声纹识别的优势在于可实现远距离识别缺点是误识率高、易受干扰多应用于人机交互领域。截至年底全球智能手机市场指纹识别方案的渗透率达到除指纹方案外人脸识别和虹膜识别作为补充方案也被部分智能手机搭载但占比相对较小。指纹识别的概念分类指纹具有唯一性和不变性是生物识别的重要特征。纹线的不同排列呈现出不同的纹型其起点、终点、分叉点、转折点、断点被称为指纹的ldquo特征点rdquo指纹中的特征点的数量和位臵构成了指纹唯一性的确认信息。指纹识别技术主要涉及四个过程:读取指纹图像、处理指纹图像、提取特征点、比对匹配指纹。首先通过指纹采集数据读取人体指纹的图像然后对原始图像进行处理使之更加清晰。接下来通过指纹辨识软件对指纹建立数字表示mdashmdash特征数据。这是一种单方向的转换即只能将指纹信息转换成特征数据而不能从特征数据转换成指纹且不同的指纹不会产生相同的特征数据。软件从指纹上找到被称为ldquo节点rdquo(minutiae)的数据点即指纹纹路的分叉、终止或打圈处的坐标位臵这些点同时具有七种以上的唯一性特征。通常手指上平均具有个节点因此这种方法会产生大约个数据这些数据通常被称为模板。之后通过计算机的模糊比较的方法将两个指纹的模板进行比较计算其相似程度最终得到两个指纹的匹配结果。图:指纹识别技术流程目前应用于智能手机的指纹采集技术主要有三种:电容式、光学式和超声波式。其中电容式指纹识别技术在智能手机领域具有最高的占有率。表:各大手机厂商智能手机生物识别方案对照机型发布时间起售价生物识别方案OPPOFindXDSensingvivoNEX光学式屏下指纹小米电容式指纹红外人脸识别小米SE电容式指纹小米探索版光学式屏下指纹DSensing华为MateRS保时捷设计电容式指纹光学式屏下指纹人脸识别华为畅享电容式指纹华为PPro电容式指纹华为P电容式指纹华为novae电容式指纹vivoX电容式指纹光学式屏下指纹红外人脸识别小米MIXs电容式指纹OPPOR电容式指纹vivoY电容式指纹红米Mote电容式指纹三星S电容式指纹虹膜识别三星SPlus电容式指纹虹膜识别华为novas电容式指纹红米系列不支持电容式指纹OPPORs电容式指纹vivoY电容式指纹华为Mate电容式指纹华为麦芒电容式指纹iPhoneXDSensingiPhonePlus电容式指纹iPhonePlus电容式指纹三星Note电容式指纹虹膜识别小米MIX电容式指纹小米Note电容式指纹三星C电容式指纹vivoX电容式指纹OPPOAAAmdash不支持OPPOAAmdash电容式指纹电容式指纹识别:最普及的指纹识别技术电容式指纹识别技术是将电容感测器整合于一块半导体芯片中芯片表面被分隔成很多像元每个像元的宽度一般小于脊线的宽度。手指皮肤表面被视作电容的一极由于指纹表面的凹凸不平导致指纹的脊线和谷(注:手指指纹中隆起的具有一定宽度的纹线为脊线凹陷的部分是谷)到芯片之间的距离不同电容感测器测量到的电容也不同从而根据不同的电容值形成指纹影像信息最终将指纹信号翻译成芯片能够理解的电信号实现指纹的测定。请务必阅读正文声明及说明图:电容式指纹识别电容式指纹识别又分为主动式和被动式二者的工作原理有所差别。主动式指纹识别的原理主要是通过外加的驱动信号(如Ring)加载到手指上以增强手指表面的电荷使感应阵列接受电场信号并对其放大由于指纹凹凸不一致使芯片感应到的电场强度也不一致从而形成指纹影像。被动式指纹识别的工作原理则不同它无需利用额外的驱动信号而是利用手指表面接触芯片时指纹的脊线和谷对芯片内部电容上下点击的电荷分配比例的影响程度来获取指纹信息。电容式指纹传感器的体积和功耗都比较小成本较低。但通过这种方法获取的电容信号通常较弱因此要求手指与芯片表面之间的距离尽可能小即要求传感器的表面涂层很薄以提高灵敏度。具有薄涂层的传感器的耐用性较差并且抗静电能力不足。同时电容式指纹传感器无法隔着手机屏识别按在屏幕上的指纹这主要是因为屏幕模组本身的厚度导致传感器收集不到足够多有用的信号。这就使得前臵电容式指纹识别方案在全面屏手机上失去了用武之地。光学式指纹识别:安防和门禁市场的主流方案光学式指纹识别技术主要是利用光的折射和反射原理通常基于全内反射破坏(frustratedtotalinternalreflectionFTIR)原理设计。FTIR技术的应用是为了增强指纹脊线与谷之间的对比度。图:光学式指纹识别光源发出的光线以特定的角度射入三棱镜。当没有手指放在三棱镜上时入射光线在三棱镜的上表面发生全反射当有手指放在三棱镜上时指纹脊线与棱镜表面接触而谷无法与镜面接触与脊线接触的棱镜表面的全内反射条件被破坏使一部分光线泄露反射光线变弱从而在电荷耦合期间CCD或CMOS上形成脊线呈黑色、谷呈白色的明暗相间的、数字化的、可被指纹识别设备算法处理的多灰度指纹图像。图:光学式指纹识别考勤机光学式指纹识别的优点主要表现为:)灵敏度高、耐用性高)抗静电能力强、系统稳定性较好、使用寿命长)能提供高分辨率的指纹图像(可以达到dpi)。同时其缺点表现为:)光学指纹采集器体积比较大功耗控制不好对干、湿手敏感)潜在指印(多次按压)会降低指纹图像的质量)台板涂层及CCD阵列会随时间推移产生损耗可能导致采集的指纹图像质量下降。鉴于光学传感器的体积都比较大因此它的应用领域主要集中在指纹门锁、保险箱和汽车指纹防盗。超声波式指纹识别超声波式指纹识别是利用超声波可轻易穿透多种材质的能力随着材料的不同产生大小不同的回波从而利用指纹的脊线与谷甚至汗毛孔对超声波的不同反馈对指纹进行识别。简单来说就是可以清晰记录指纹的D纹理具体过程是:超声波式指纹传感器向手指表面发射超声波并接收回波指纹的脊线和谷会产生不同的回波信号根据回波信号的不同即可产生指纹图像信号。图:超声波式指纹识别超声波式指纹识别的优点在于其穿透性强能够穿透由玻璃、铝、不锈钢、蓝宝石或塑料制成的智能手机外壳进行扫描并且扫描时能够不受手指上可能存在污物的影响可获得皮肤深层的指纹。但由于技术不够成熟超声波式指纹识别的速度和精度较差功耗较大且价格昂贵。人脸识别人的面容各异具有唯一性即使是一对孪生子用人类学的方法测量也可发现差异。人脸识别是基于人的脸部特征信息进行身份识别摄像机或摄像头采集含有人脸的图像或视频流并自动在图像中检测和跟踪人脸进而通过ldquo局部特征分析rdquo和ldquo图形、神经识别算法rdquo对检测到的人脸进行分析的一系列相关技术通常也叫做人像识别、面部识别。图:人脸识别流程人脸识别具有非接触性、非强制性的特点即用户无需直接接触设备即可被识别并且不需要专门配合人脸采集设备采集设备甚至可以在用户不知情的情况下主动识别人脸图像。同时人脸识别技术具有以下缺点:)精确性低:人脸识别的成功率由于受到环境的光照、识别距离等变化的影响识别的准确度受到很大限制)成本较高:人脸识别技术的改进依赖于提取特征与比对技术的提高采集图像的设备较为昂贵。人脸识别目前主要用于身份识别。由于视频监控正在快速普及众多的视频监控应用需要一种远距离、用户非配合状态下的快速身份识别技术以求远距离快速确认人员身份实现智能预警。例如在公安系统中实现身份鉴别、刑侦查案和寻人寻亲方面采用快速人脸检测技术可以从监控视频图像中实时查找人脸并与人脸数据库进行实时比对从而快速实现身份识别。另外人脸识别系统在金融领域应用广泛:自助终端、柜面系统、移动金融和营销人脸识别技术无疑是最佳的选择。不同于应用广泛的D人脸识别苹果公司于年推出的iPhoneX所使用的FaceID是通过D结构光双摄技术实现的其原理是基于主动发射特定红外结构光照射被检测物体从而获取人像的D图像数据。相较于被相同指纹破解TouchID的五万分之一的概率遭遇相同的面部破解FaceID的概率则是百万分之一安全性能大幅提升。苹果将DSensing第一次运用到手机终端上将对手机行业的身份验证、移动支付等方式带来新一轮的革新。图:iPhoneX使用的D结构光双摄技术设备图:iPhoneX使用的DSensing技术虹膜识别人的眼睛结构由巩膜、虹膜、瞳孔三部分构成。虹膜是位于黑色瞳孔和白色巩膜之间的圆环状部分是眼球中瞳孔周围的深色部分其包含有很多相互交错的斑点、细丝、冠状、条纹等等细节特征。人眼的虹膜在出生个月后即发育成熟之后便保持终生不变而平时常见的近视眼、白内障、红眼病等一般性疾病对虹膜组织不会造成破坏这些特性决定了虹膜特征以及身份识别的唯一性。虹膜识别系统使用单色电视和摄像技术与软件相结合的视频方法获取虹膜的数字化信息验证时扫入的信息与预先存入的样板信息进行比对以做出身份鉴定。图:人体眼球结构虹膜识别具有以下优势:)唯一性:虹膜的纤维组织细节复杂而丰富并且它的形成与胚胎时期该组织局部的物理化学条件有关具有极大的随机性即便使用克隆技术也无法复制某个虹膜)稳定性:虹膜在人的一生中都极其稳定出生个月后虹膜组织即发育成熟此后终身不变不会因职业等因素造成磨损)防伪性:不可能在对视觉无严重影响的情况下通过外科手术改变虹膜特征更不可能将一个人的虹膜组织改变得与某个特定对象的特征相同)生物活性:虹膜处在巩膜的保护下是人眼的可见部分具有极强的生物活性。在人体脑死亡、处于深度昏迷状态或眼球组织脱离人体后虹膜会随瞳孔放大而失去活性很难被伪造)非接触性、采集方便:用户从一定距离即可获得虹膜数字图像无需用户接触设备。同时虹膜识别技术具有以下缺点:)视角限制:虹膜摄像头有deg的视场角接收的虹膜信息需要在视场角范围内限制了虹膜识别使用的便捷性)应用普及程序较低:虹膜识别系统已经进行了许多测试但目前还没有更大规模的应用)成本较高:图像采集设备体积大摄像头成本昂贵。目前虹膜识别凭借其超高的精确性和使用的便捷性已经广泛应用于金融、医疗、安检、安防、特种行业的考勤与门禁、工业控制等领域。各类生物识别技术前景展望指纹识别中电容式识别技术是目前手机厂商最普遍使用的。但是在手机全面屏的趋势下提高屏占比的同时指纹识别就不得不向屏下指纹识别的方向发展而电容式指纹识别技术的穿透率大概在mum左右基本的玻璃盖板都很难穿透所以电容式指纹识别方案必将探索新的应用技术及形式否则在将来一定会受到其他识别方案的冲击。光学式与超声波式指纹识别受益于较强的穿透能力结合智能手机全面屏的大趋势现在及未来将会被更多地应用于屏下指纹识别方案中推动指纹识别技术的革新。表:各类指纹识别技术对比指标电容式光学式超声波式体积小大小原理手指静电场图像比对超声波阻抗成像能力干手指好、抗汗渍和污染能力差干手指差、抗汗渍和污染能力差干手指好、抗汗渍和污染能力强图像质量较好有畸变需矫正好防伪能力强强强识别能力强弱强功耗低高较高成本低低高现阶段穿透玻璃厚度mm以下mm以上mm全面屏时代下的新突破屏下指纹识别技术也被称为隐形指纹技术是在屏幕玻璃下方完成指纹采集识别过程的新技术主要利用光学、超声波等穿透技术穿透各种不同的材质从而达到识别指纹的目的。该技术无需手指与指纹采集模块直接接触因此能保证屏幕的完整性。同时屏下指纹识别更加稳定适应不同的使用环境可以较大程度地降低手指污垢、油脂以及汗水对解锁的影响。由于电容式指纹识别技术的穿透能力较差在这种模式下难以实现指纹的采集。屏下指纹主流技术分类解析光学式屏下指纹识别技术光学式屏下指纹识别技术是依靠光线反射探测指纹纹路。目前光学式屏下指纹识别技术主要运用在手机上它抛弃了传统的光学式指纹识别的光学系统转而借用手机屏幕的光线作为光源。具有自发光特性的OLED屏幕就成了光学式屏下指纹识别的首选而LCD屏幕因为其无法自发光只能借助于背光而且整个模组很厚使得基于LCD屏幕实现光学式屏下指纹识别变得非常困难。光学式屏下指纹识别技术的原理为: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。当用户手指按压屏幕时OLED屏幕的RGB像素发出光线穿透盖板到屏幕表面将指纹纹理照亮照亮指纹后反射的光线透过屏幕显示像素的间隙传递到紧贴于屏下的传感器上。因为手指的不同纹路导致反射的光线不同指纹传感器会根据反射光线形成指纹图像进而与数据库进行对比分析最终识别指纹。图:光学式屏下指纹传感器图:vivo光学式屏下指纹识别手机分解图光学式屏下指纹识别技术具有以下优点:)环境光(太阳光等)抗干扰性能更强)极端环境(温度、湿度等)下的稳定性更好。同时光学式屏下指纹识别还存在以下问题:)干手指识别率低:由于光学式屏下指纹识别技术仍然是基于光学原理所以其同样存在传统的光学式指纹识别技术对于干手指识别率低(拒真率高)的问题。另外手机屏幕贴保护膜、外界的干扰也会影响光学式屏下指纹的识别率。)指纹识别区域屏幕易老化:OLED屏幕在一个像素长时间显示同一个色彩时像素颗粒会老化导致将来在显示其他内容时会出现当初长时间显示图像的残影并且这一过程是不可逆的。而指纹解锁作为每天用户最为常用的功能手机的指纹识别区域像素点的使用也更为频繁在长期使用后可能会比其他区域更容易老化)功耗较大:相较于传统的光学式指纹识别光学式屏下指纹识别技术的功耗要高很多比如指纹识别的过程需要瞬间提高识别区域的亮度。超声波式屏下指纹识别技术超声波既不需要感光元件也不需要电容感应在某种程度上来说更适合做屏下指纹识别。超声波式屏下指纹识别技术是基于超声波原理利用指纹表面脊线(皮肤)和谷(空气)之间的密度不同将指纹的形态构建出一个D的图像进而与已经存在于终端上的信息对比达到指纹识别的目的。具体来说其原理为:传感器先向手指表面发射超声波并接收回波。手指的不同纹路会产生不同的回波信号根据回波信号的不同即可产生指纹图像信号。图:超声波式屏下指纹识别技术超声波式屏下指纹识别技术具有以下优点:)穿透性强:由于具有较强的穿透性超声波式屏下指纹识别技术相较于其他指纹识别技术在防水、防污等方面表现更加优异有助于解决目前手机只能防水而不能在水下使用的难题同时还支持用户在极端湿手指的情况下检测)安全性强:由于可以得到D指纹识别图像超声波式屏下指纹识别的安全性大幅领先)支持活体检测:由于超声波信号具有很好的穿透性所以指纹识别时可以到达汗孔和皱褶起始的地方靠心血管、心跳检测判断是否为活体。同时超声波式屏下指纹识别技术存在成像质量低、技术不够成熟、产量较低等问题。图:Qualcomm指纹传感器电容式屏下指纹识别技术电容式屏下指纹识别技术是将传统的硅基指纹识别传感器换为透明的玻璃基传感器并将其直接嵌入到LCD面板中减少需要穿透的面板厚度避开了电容的穿透能力差的难题。当手指接触屏幕时指纹识别传感器能够检测到这一信号从而完成指纹识别过程。目前JDI公司将他们在显示屏中使用的Pixeleyes技术的精度提升提出了基于玻璃基的Pixeleyes指纹识别技术也就是采用Pixeleyes技术将电容式指纹识别传感器与TFT显示器的玻璃基板整合在一起玻璃基板通过检测电容的变化来识别手指触摸的区域而不必额外添加指纹识别模块。这项技术在传统电容式指纹识别的基础上提高了传感器的灵敏度所以识别速度更快。而这种非硅基的指纹识别传感器将会催生各种以硅芯片指纹传感器无法实现的新应用在智能手机应用之外还能进军信用卡、智能门锁等产品。表:JDI玻璃基电容式指纹识别芯片参数规格传感器类型玻璃基电容指纹识别传感器玻璃基电容指纹识别传感器有效传感尺寸mmtimesmm(inch)mmtimesmm(inch)色域解析度timestimes像素密度dpidpi相较于光学式屏下指纹识别电容式屏下指纹识别技术具有以下优势:)功耗低:电容式屏下指纹识别过程中无需屏幕发光因此功耗相对较低)成本低:由于目前要实现光学式和超声波式屏下指纹识别就必须采用OLED屏幕而电容式屏下指纹识别技术可以适用于成本较低的LCD屏幕。同时电容式屏下指纹识别技术也存在一些问题:现在的智能手机都采用的是电容式触控技术手机的显示屏上都有一层用于识别触控的触摸屏(TouchPanel)而电容式屏下指纹识别传感器也是基于电容式技术那么触控的信号和指纹识别的信号则可能会产生相互干扰这需要进一步地解决。如果电容式屏下指纹识别技术能够顺利量产并成功用于智能手机的话那么将有望推动屏下指纹在中低端智能手机上的普及加速全面屏手机的普及进程。光学式、超声波式、电容式屏下指纹识别技术对比总体而言光学式、超声波式、电容式屏下指纹识别技术各具优势。从工艺方面来看光学式屏下指纹识别技术可以适用于柔性和刚性OLED屏幕目前刚性OLED屏幕的价格在美元左右而柔性OLED屏幕的价格则要达到美元两者差距仍较明显。从功耗方面来看光学式屏下指纹方案在解锁时需要屏幕开启最高亮度以照亮指纹功耗较高。由于以光学原理为基础光学式屏下指纹识别技术同样存在抗污渍和污染能力较差、受阳光干扰的问题。不过从目前各大厂商的技术进度来看光学式屏下指纹识别的进展更快在产业链成熟度和精度上都有更好的表现且供应商更多有望成为全面屏的标配指纹识别技术。由于受到穿透距离的限制超声波要实现屏下指纹识别目前就只能用于柔性OLED屏上因而将会带来较高的成本。由于超声波式屏下指纹识别是通过超声波扫描指纹因此在识别指纹时不用屏幕开启最高亮度功耗较低。受益于超声波的强穿透力超声波式指纹识别技术不受手指上污渍和污染的影响。虽然超声波式屏下指纹识别的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与更高的安全性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超声波式屏下指纹识别有望成为全面屏指纹识别非常可行的方案之一。传统的电容式指纹识别是目前最成熟的指纹识别技术在采集、算法上均有一定的技术积累而电容式屏下指纹识别传感器在响应速度和识别率方面则更进一步。由于电容式指纹识别技术可以搭载LCD屏相对于只能适用OLED屏幕的光学式和超声波式指纹识别技术则具有很大的成本优势。表:光学式、超声波式、电容式屏下指纹识别技术对比适用屏幕成本功耗抗污渍和污染能力受阳光干扰供应商安全性光学式屏下指纹OLED较高高较差是多高超声波式屏下指纹柔性OLED高较高强否较少更高电容式屏下指纹LCD低低较差否少高应用:智能手机全面屏趋势推动快速普及在智能手机领域的应用在年规模约亿台(年)的智能手机市场当中指纹感应是生物识别和认证的标准方法。目前所有售出的智能手机中约有配备了指纹传感器数量仍在稳步增加。图:智能手机的解锁方式及占比图:指纹识别的用途及占比指纹识别密码人脸识别语音识别眼部虹膜识别其他生物识别方式解锁设备授权支付登陆应用授权转账MWC期间高通联合vivo率先在业内带来了屏下指纹的解决方案并在改装的Xplay上进行了演示。这一方案基于高通的第二代超声波指纹识别传感器可实现OLED屏幕下的指纹识别让手机在湿手指等环境下指纹识别精度更高并在防水、防环境光干扰上有明显优势但未能实现量产。图:搭载超声波式屏下指纹识别的改装版vivoXplay在消费者越来越追求更高屏占比的趋势下各大手机厂商开始转向屏下指纹识别的方案。vivo在年月日正式发布了全球首款搭载光学式屏下指纹识别技术的全面屏手机XPlusUD该款手机是vivo与方案设计公司Synaptics合作采用ClearIDFS光学指纹方案穿透mm玻璃盖板到达OLED屏幕最后再到指纹处理器实现屏下指纹识别。这项屏下指纹识别技术可在防水、湿手状态下操作据vivo官方称解锁速度在s左右。图:搭载光学式屏下指纹识别的vivoXPlusvivo于年月日发布的X屏下指纹版手机采用的是汇顶科技的光学式屏下指纹识别方案它需要可以自发光的OLED屏来配合通过屏幕发射的光线对指纹进行照射再由屏幕下方的传感器来接收返回的光线并进行处理最终得到指纹图像。据汇顶科技介绍其屏下光学指纹方案通过优化光路结构设计有效消除了显示单元显影和强光干扰从而使得用户在强光下也可以快速解锁并通过优化指纹识别算法提升干手指及极端低温环境下的指纹识别率。相比vivoXPlus屏幕指纹版vivoX屏幕指纹版的指纹识别位臵有所上移。在息屏、锁屏、软件锁和指纹支付界面等一系列指纹识别等场景下vivoX屏幕指纹版的显示屏会自动显示指纹识别图形手指点按屏幕上的指纹图形即可完成解锁、支付等操作其他时候指纹图形将会隐藏不会影响视觉体验。表:屏下指纹识别技术在智能手机中的应用手机型号识别技术vivoXplay改装版超声波式屏下指纹(高通)vivoXPlus屏幕指纹版光学式屏下指纹(Synaptics)vivoX屏幕指纹版光学式屏下指纹(汇顶Synaptics)红外人脸识别华为MateRS保时捷设计光学式屏下指纹(汇顶)电容式指纹识别人脸识别小米探索版光学式屏下指纹(汇顶Synaptics)DSensingvivoNEX光学式屏下指纹(汇顶)在智能门锁领域的应用智能门锁是智能家居的入口级、刚需级产品根据ICT(由阿里云计算等多家企业组成的物联网合作伙伴计划联盟)公布的数据年智能门锁在韩国、日本市场的渗透率为、而在中国的渗透率仅为。年、年我国智能门锁销量分别约为、万套增长迅速预计年达到万套。图:应用活体指纹识别方案的智能门锁年智能门锁在天猫商城零售均价为元套对应终端市场规模为亿元。表:指纹识别技术在智能门锁领域的应用品牌型号优点E三星SHSDP耶鲁YMG曼申iLockA锁芯C级B级B级C级指纹模块瑞典FPC半导体指纹模组光学指纹模组刮擦式指纹模组半导体生物识别指纹模组重量KGKGKGKG智能化支持不支持支持支持价格屏下指纹公司:国内外厂商齐鸣SynapticsSynaptics成立于年是一家全球领先的移动计算、通信和娱乐设备人机界面交互开发解决方案设计制造公司。自从年月Synaptics以亿美元收购收购Validity之后Synaptics便开始涉足指纹识别行业。年初Synaptics针对高端移动设备推出了按压式(NaturalID)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。年月Synaptics称其已经开发出了成熟的屏下光学指纹方案其核心为被称为ClearIDFS的传感器这一方案在CES的展会中搭载于vivoXPlusUD手机上首次实现量产。ClearIDFS仅适用与OLED屏幕激活时会在指定的屏幕区域发光来提示用户。另外该模组并不会大幅增加OLED屏幕的厚度其传感器厚度很低与屏幕结合起来的厚度也仅在mm左右。通过用户的实际体验可以发现vivoXPlus屏下指纹版的识别速度和准确率都有着不错的表现。图:Synaptics专利ClearIDFS三星三星于年月取得了屏下指纹识别的专利该项技术是基于光学原理适用于OLED屏幕。由于三星是AMOLED屏幕的供应商因此在成功研发屏下指纹技术后可以将屏下指纹技术和屏幕打包到一起出售提升在供应链中的话语权。对于其他手机厂商来说有了三星的这套方案便可以一次性解决屏幕的需求和屏下指纹的需求也是一举多得。图:三星光学式屏下指纹识别专利图:三星光学式屏下指纹识别专利苹果年月根据PatentlyApple的报道苹果在欧美的一项屏下指纹专利被批准。苹果的这项专利的具体内容为:特别定制的OLED屏幕集成指纹识别模块实现全屏幕都能检测并识别用户手指指纹的功能。与目前其他公司已经公布的屏下指纹识别不同苹果设计的屏下指纹识别方案不是在固定位臵设臵指纹传感器而是可识别整块显示屏手指触碰到屏幕即可解锁。苹果的这项专利已经获批预计后期机型可以期待。图:苹果屏下指纹识别技术专利高通高通公司是超声波式指纹识别方案的践行者。早在年时高通就推出了被其称为SenseID的D超声波指纹识别技术。年月推出的小米s是首款采用此方案的智能手机产品。但从用户的反馈来看该技术的识别率存在一些问题尤其是对于干手指的识别率较差而且超声波指纹识别模组的成本也比较高。年月高通发布新一代超声波指纹识别方案。具体来说其研发的超声波屏下指纹识别技术中的传感器可以穿透mum厚的OLED屏幕实现指纹的扫描、录入和匹配也可以穿透mum的玻璃和mum的铝合金实现指纹识别的解决方案在上一代mum的玻璃或金属穿透能力之上实现提升。与汇顶科技的方案类似高通的屏下超声波方案只有将手指放在屏幕的指定区域才能进行指纹识别。从指纹的录入和解锁方面来看该技术的完成度已经非常高。据高通介绍这项新的屏幕内指纹识别技术目前已经可以商用将支持骁龙系列以及骁龙系列处理器的手机。此外未来也可能会开放高通以外的平台。图:Qualcomm超声波式屏下指纹识别FPC(FingerprintCards)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其早期收入主要来自于中国内地各大银行的指纹识别系统。受益于AuthenTec只对苹果公司提供产品和技术FPC成了Android手机的指纹芯片供应龙头近几年更是以供应指纹芯片给中国各大手机品牌客户为主要收入来源。FPC还是虹膜识别的领先供应商也是唯一的多重生物认证解决方案提供商。FPC于年月正式发布了屏下纹识别技术该技术基于超声波原理能够在不同的表面材质捕捉指纹还能够在终端设备的显示面板上的任意位臵捕捉与识别使用者的指纹从而消除终端厂商在设计上的物理空间限制并且支持OLED屏和LCD显示屏。图:FPC超声波式屏下指纹识别JDI日本显示面板厂商JDI(JapanDisplay)与年月日宣布其开发出了全球首款基于玻璃的全透明电容式指纹识别感应元件这款传感器尺寸为mmtimesmm分辨率为times像素密度可达dpi。JDI将指纹传感器直接嵌入到LCD面板中当手指接触屏幕时指纹识别传感器能够检测到这一信号从而完成认证过程。JDI表示之后会根据实际情况需求制造更大或者更小的传感器同时JDI宣布会在财年(年月之前)以内将这款指纹识别传感器正式投入商用。图:JDI透明指纹传感器汇顶科技作为生物识别及人机交互领域可靠的技术与解决方案提供商汇顶科技陆续推出拥有自主知识产权的屏下光学指纹识别技术、活体指纹识别方案、指纹识别与触控一体化的IFS技术、活体指纹检测技术等。汇顶科技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。表:采用汇顶科技指纹识别方案的手机上市时间品牌型号指纹识别类型指纹识别供应商及方案魅族MXPro正面Home键(蓝宝石)按压式汇顶盖板式中兴V背面Coating接触式汇顶Coating朵唯LPro正面Home键(蓝宝石)按压式汇顶盖板式乐视s背面背面(玻璃)接触式汇顶盖板式中兴S正面Coating接触式汇顶CoatingvivoX背面Coating接触式汇顶CoatingTCL乐玩背面Coating按压式汇顶Coating努比亚Zmini背面背面(玻璃)接触式汇顶盖板式魅族Pro正面Home键(玻璃)按压式汇顶盖板式乐视背面背面(玻璃)接触式汇顶盖板式vivoX正面Home键(陶瓷)按压式汇顶盖板式魅族MX正面Home键(玻璃)按压式汇顶盖板式魅族ProPlus正面活体指纹按压式汇顶LiveFinger中兴MAX背面活体指纹按压式汇顶LiveFingervivoX正面Home键(陶瓷)按压式汇顶盖板式vivoXplay正面Home键(蓝宝石)按压式汇顶盖板式魅族Note正面Home键(玻璃)按压式汇顶盖板式金立M正面活体指纹按压式汇顶LiveFinger联想ZUKEdge正面Home键(玻璃)按压式汇顶IFS华为P正面Home键(玻璃)按压式汇顶IFS小米正面Home键(玻璃)按压式汇顶IFSvivoX正面全面屏屏下指纹汇顶INDISPLAY华为MateRS保时捷设计正面全面屏屏下指纹汇顶INDISPLAY小米探索版正面全面屏屏下指纹汇顶INDISPLAYvivoNEX正面全面屏屏下指纹汇顶INDISPLAY在年MWC上汇顶科技以三星SEdge为原型机展示了光学屏下指纹。汇顶科技的方案是将指纹识别的功能完整地集成到OLED显示屏屏幕之内用户只需要在设备的显示屏上的指定区域轻触就能完成指纹识别认证。年汇顶科技携各大手机厂商陆续推出的vivoX屏幕指纹版、华为MateRS保时捷设计、小米探索版、vivoNEX多款手机均应用其INDISPLAY屏下光学指纹识别技术。经过多年的潜心研究汇顶科技的屏下光学指纹识别技术在抗强光干扰、低温环境、干手指场景下表现出稳定的解锁率和解锁速度并且在OLED软、硬屏均已实现规模商用是目前商用机型最多、累计发货量最大的光学式屏下指纹识别方案。图:汇顶科技屏下光学波指纹识别专利敦泰手机触控芯片龙头敦泰子公司敦捷光电于年月日在深圳发布并展示支持实现TFTLCD、OLED、microLED等面板的屏下多点指纹读取方案该方案基于光学原理穿透率大于波长大于nm模组厚度为mm同时解决了屏下指纹的SiP封装难点减小电源功耗和IC与模组厚度突破了目前的技术瓶颈使全面屏和前臵指纹实现很好的结合。虽然敦捷光电发布了屏下指纹识别方案但目前尚未有终端厂商正式采用或推出新品。图:敦泰子公司发布的aTOMBioTouchID晶方科技作为全球领先的TSV封装厂商晶方科技专注于传感器领域的封装测试业务封装产品主要包括影像传感器芯片、生物身份识别芯片、微机电系统芯片(MEMS)、环境光感应芯片、医疗电子器件、射频芯片等其中针对生物身份识别芯片市场自主开发推出超薄指纹、光学指纹等先进封装技术。在智能手机全面屏的技术变革下前臵摄像头小型化是必经之路。摄像头小型化的关键在于CMOS图像传感器芯片封装小型化晶方科技已经开发出了世界上最小的硅通孔芯片尺寸封装技术使用TSV硅通孔和空腔玻璃硅夹层结构来提高相机模块的可靠性及良率。晶方科技是业界第一个提供mm晶圆级封装CMOS、CCD影像传感器解决方案的制造商实现了更轻薄、更可靠、更低成本的成像解决方案。年月苹果iPhones搭载指纹识别主要采用的是ldquotrenchwirebonding(深坑打线)rdquo的工艺进行芯片级的封装其中trenchRDL的工艺在晶方科技进行芯片做完RDL后再由日月光完成wirebonding以及SiP模组的制作。晶方科技已经开发出了世界上第一个ETIMtrade(EdgeTrenchInterconnectModule)技术。ETIMtrade方案包括晶圆级互连方法、先进的模块制造等众多先进的传感器封装相关的技术可以说是目前最先进的指纹传感器模块技术之一。同时在指纹芯片的封装方面具备先进技术和丰富经验的晶方科技积极与汇顶科技、思立微等国内外指纹识别方案厂建立合作关系未来有望受益于指纹识别变革带来的新机遇。图:晶方科技的影像传感器及指纹传感器模块屏下指纹公司对比目前来看光学式屏下指纹识别方案较为成熟供应商较多。Synaptics携vivo于年月推出vivoXPlusUD成为全球首款屏下指纹识别手机。汇顶科技经过多年研究推出屏下光学指纹识别技术并成功商用于vivoX、华为MateRS保时捷设计等多款机型。高通与FPC则致力于超声波式屏下指纹识别技术预计于年下半年能够实现商用。敦泰则因为光学式产业链相对成熟会主攻光学式屏下指纹识别技术。JDI开发的基于玻璃的全透明电容式指纹识别感应元件助力屏下指纹识别方案并有望于年月实现在智能手机上量产。三星的光学式屏下指纹识别技术已经获得专利有望应用于下一代旗舰手机GalaxyNote。表:各厂商布局屏下指纹识别技术厂商发布时间技术路线商用时间汇顶科技年月光学式年高通年月超声波式年下半年FPC年月超声波式年Synaptics年月光学式年苹果年月mdash年敦泰年月光学式mdashJDI年月电容式年月三星年月光学式年下半年屏下指纹识别:全面屏时代迎来增长爆发新机遇未来应用趋势自从智能手机面市以来其屏幕就一直朝着大尺寸的方向演进但过大的屏幕却造成无法单手使用的困境而全面屏的出现可以在不改变手机原有尺寸的情况下通过提高屏占比在屏幕视野变大的同时不影响握持手感。在苹果iPhoneX和三星GalaxyS的影响下兼具屏幕视觉效果最大化和手机握持手感最优化的全面屏手机将逐渐成为主流。为了兼顾全面屏下用户体验的舒适度传统的智能手机生物识别方案面临重大挑战DSensing与屏下指纹识别技术应运而生。苹果公司于年月发布的iPhoneX首次将DSensing应用到智能手机中将手机屏占比提高到。年月发布的小米探索版和OPPOFindX(目前未上市)也使用DSensing技术实现智能手机的解锁、认证、支付等应用。能够与全面屏结合的另一种生物识别技术则是屏下指纹识别。目前搭载了屏下指纹识别技术的手机有vivo在MWC大会上推出的Xplay改装版、已经量产的vivoXPlus屏幕指纹版、vivoX屏幕指纹版和华为MateRS保时捷设计以及已发布但未上市的小米探索版和vivoNEX。图:DSensing与屏下指纹识别在智能手机中的应用从技术指标来说DSensing与屏下指纹识别技术都能够达到百万分之一的错识率接近生物识别的极限但在处理双胞胎时DSensing的效果相较于屏下指纹较差从成本方面来说DSensing所需要的复杂模组的造价远高于屏下指纹识别且随着技术的进一步成熟目前只能搭载OLED屏幕的屏下指纹识别也有望用成本更加低廉的LCD屏代替从终端产品设计来说在某些追求极高屏占比的终端应用中由于DSensing所需设备的存在对全面屏的设计有很大的阻碍而屏下指纹则可以完美适配全面屏的趋势从软件产品设计来说对于用户验证和授权操作软件设计的时候因为利用人脸识别时需要先验证人脸然后还需要用户点击进行

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