「深度剖析」明年手機實體鍵將淘汰？技術、實用性、產業鏈角度 全方位解讀高通超聲波（屏下）指紋識別技術

在無邊框手機上實現「觸摸螢幕」來指紋解鎖，是近幾年來設備製造商一直試圖破解方法。

現在，高通宣布自己已經找到了方法，引發了業界熱烈關注。

而且，通過此技術，智慧型手機的防水能力已經提升到新水平。

此技術讓智慧型手機獲得一箭雙貂的功效。

如果能在螢幕上自動解鎖，移動設備的外殼便不需要打孔，這使得手機本身更耐水、耐油，並能防止其他各種液體進入。

一、高通手機指紋識別黑科技：

在昨天上海開幕的MWC2017世界移動通大會上，高通聯合vivo發布了一項黑科技，螢幕內指紋識別的解決方案——超聲波指紋解決方案。

展示黑科技的vivo Xplay6（改裝款)

這項技術呢，簡單來說就是：利用超聲波的穿透性，手機廠商可以把傳感器做進螢幕內，從而實現螢幕內指紋解鎖。

原理參照聲吶：

指紋傳感器發出超聲波，接收被手指反射回來的信號，就能繪製出指紋的「高低起伏」了。

具體一點講，其原理是利用超聲波具有穿透材料的能力，且隨材料的不同產生大小不同的回波(超聲波到達不同材質表面時，被吸收、穿透與反射的程度不同)。

因此，利用皮膚與空氣對於聲波阻抗的差異，就可以區分指紋嵴與峪所在的位置。

超聲波技術所使用的超聲波頻率為1×104Hz-1×109Hz，能量被控制在對人體無損的程度(與醫學診斷的強度相同)。

這種技術有個很切中痛點的優勢：精度高！

以往，我們手裡出個汗或者沾了水，手機死活解不開的事都遇到過吧。

超聲波指紋識別就沒這個問題，別說沾了水，就是整個手機泡水裡一樣可以解鎖。

同時，也是因為超聲波的穿透性，它能穿透手指進行更深一步的探索。

比如，檢測心率和血液。

超聲波指紋識別技術的進步在於，相比於第一代和第二代指紋識別技術，因為可實現3D指紋識別技術，其安全性要大幅領先。

而且，這意味著指紋識別傳感器識別的維度更寬了。

就算有人盜取了你的指紋，印成膜也解不開你的手機了。

未來發展成熟時，超聲波傳感器可以掃描到指紋表面的溝壑以及底層組織，因此僅憑一張指紋的平面圖是無法矇混過關的。

最後，還有個大招！

這種超聲波指紋識別可以做到金屬之下！

改裝的後殼金屬隱藏式指紋識別

所以，別說是螢幕內指紋識別，以後把手指放在手機金屬外殼上解鎖，也是可能的。

還有啥：

具體來說，面向顯示屏的指紋傳感器能透過厚至1200微米的OLED顯示屏實現指紋的掃描、錄入和匹配；面向玻璃和金屬的指紋傳感器可透過厚至800微米玻璃面板和厚至650微米鋁材質外殼實現掃描的解決方案，在上一代400微米的玻璃或金屬穿透能力之上實現提升。

同時，該技術不僅適用於驍龍平台，還可作為獨立傳感器供其它非驍龍平台使用，此外還支持水下操作和心跳/血液檢測（活體技術）。

二、三代指紋識別技術

第一代指紋系技術採用光學識技術，由於光不能穿透皮膚表層（死性皮膚層），所以只能夠掃描手指皮膚的表面，或者掃描到死性皮膚層，但不能深入真皮層。

在這種情況下，手指表面的乾淨程度，直接影響到識別的效果。

第二代指紋識別採用電容傳感器技術，目前主流的技術是電容式指紋傳感器，然而超音波指紋傳感器也有逐漸流行起來趨勢。

電容式指紋傳感器作用時，手指是電容的一極、另一極則是矽晶片數組，透過人體帶有的微電場與電容傳感器之間產生的微電流，指紋的波峰波谷與傳感器之間的距離形成電容高低差，來描繪出指紋的圖形。

第三代指紋識別採用射頻技術，分為無線電波探測與超聲波探測兩種，其原理都與探測海底物質的的聲納類似，是靠特定頻率的信號反射來探知指紋的具體形態的。

iPhone 5電容式指紋識別

超聲波指紋識別技術被稱作第三代指紋識別技術的代表，相比第一代和第二代指紋識別技術，進步還是相當明顯的。

超聲波指紋傳感器，其原理是直接掃描並測繪指紋紋理，甚至連毛孔都能測繪出來。

因此超聲波獲得的指紋是3D立體的，而電容指紋是2D平面的。

超聲波不僅識別速度更快、而且不受汗水油污的干擾、指紋細節更豐富難以破解。

三、疑問：我們什麼時候可以用上

高通展示最新黑科技為啥要拉上vivo，大眾什麼時候可以使用上？

像vivo這樣的國產手機廠商全球出貨量多（2016年全球出貨量第五），又沒有自己的晶片業務（華為、三星也很大，他們都有自己的晶片業務，蘋果目前擁有自己的成熟的電容式方案，據說明年新iPhone會有類似技術，更何況現在兩者在互掐），沒有競爭關係，研發實力又強，傍上這樣的實力合作夥伴，簡直就是樹大好乘涼。

當然vivo與高通合作，不僅是因為高通在移動晶片領域極強的一哥地位，其也是希望將新技術引入至手機上，創造新的賣點。

目前，該技術還停留在「體驗式」階段，一旦技術成熟得以量產，想必vivo的兄弟公司oppo、One Plus也會跟進。

據悉，面向玻璃和金屬的指紋方案已經兼容驍龍660/630。

在具體終端的準備時間上，屏下式定於今年Q4交付給OEM廠商評估，面向玻璃和金屬的新傳感器本月就出貨，預計明年上半年推出終端。

不過，手機產業鏈人員表示，展會高通與vivo聯合研發的這項黑科技是新的屏下隱形指紋識別技術，據稱由歐菲光提供模組。

另外，據媒體從國內某指紋識別晶片廠商處了解到消息稱，該技術的量產難度或許有些大，知情人表示：「量產不見得！」

四、指紋產業鏈分析

指紋產業鏈雖然不長，從設計到製造封裝及模組，但是其競爭卻十分激烈，最為明顯的就是價格戰，而目前的價格戰比拼也走向全面化，從深層次來看，當前指紋晶片競爭不僅僅包括價格戰、資本，更重要的是包括研發等綜合實力，包括包括晶片設計、算法、軟硬體開發、人力投入等。

在這種情況下，全面屏時代已經迎來爆發，這對於指紋晶片產業一些企業來說，究竟是一場追趕的機會，還是一場可預測的危機，對此亟待市場考證！但不可否認的一點是，在全面屏時代下，指紋晶片產業勢必會迎來一輪新的洗牌！

毫無疑問，全面屏已經成為業界熱捧之處，無論是手機廠商，亦或是諸如面板產業、指紋產業、攝像頭產業以及其他零配件產業鏈，對於全面屏都十分關注，這點從手機報在線6月15日舉辦的全面屏高峰論壇就可以看出。

以指紋產業鏈為例，在全面屏之下，指紋識別究竟放在哪個位置則成為行業熱點！

從目前來看，指紋識別無疑至於三處：前置、後置、側邊。

對於後兩者的選擇無疑是下選之策，以側邊指紋而言，據筆者體驗效果著實很不理想，而後者雖然是最為保守的一種方案，但是從消費者體驗來看可謂「一朝回到解放前」！

前置又劃分為蓋板方案、Under Glass方案及屏內指紋方案等，而屏內指紋方案進一步則又有Under Display和In Display。

其中前者蓋板方案在全面屏之下只有一個走向，那就是面積和體積的縮小，據手機報在線了解到，目前部分指紋晶片廠商都能夠做出這種方案，主要是通過改變晶片的封裝模式從而減薄厚度，目前的TSV和Fan-Out兩種晶圓級封裝模式要比傳統的LGA晶片封裝降低的厚度達0.4-0.6mm，不過這種方案也有其弊端，例如識別率降低安全風險增加，且有損外觀美！

如果採用Uder Glass方案的話，如華為P10其採用匯頂的方案，從體驗角度而言的確不錯，且外觀美也可以，但是從全面屏角度來看，僅僅是在蓋板玻璃下挖盲孔，識別區域無法集成顯示模組，所以其和目前的前置蓋板方案沒有多大的區別，顯然也不適用於全面屏！

其次就是Under Display和In Display，對於這兩種方案，目前來看只能用「遙遙無期」來形容！此前傳聞蘋果就是採用In Display，但具體依然是個謎。

據費恩格爾此前向筆者介紹，這兩種方案的區別在於In Display方案將指紋的紅外發光二極體、紅外接收傳感器都植入到OLED像素矩陣中；Under Display則是把指紋的紅外發光二極體、紅外接收傳感器還做成一個獨立的模組貼合在螢幕的下方。

其中Under Display又是走向In Display方案的過渡階段方案！值得一提的是，未來如果採用這兩種方案的話，則勢必需要與其匹配OLED顯示屏，從成本角度來說的話，那麼，其不但在指紋識別方面增加了成本，同樣在面板方面也需要增加成本！

五、互動：手機指紋識別為何多在背部

國內除魅族以外幾乎所有廠商都將指紋識別按鍵放在後面，而蘋果、三星等國際品牌則更喜歡把指紋識別放在前面。

為何手機指紋識別多在背部?

因為大部分手機已經將虛擬觸控按鍵設計在了螢幕內部，在正面使用指紋識別沒有這個必要，而且指紋在背面還可以增加屏占比。

對於小屏手機來說，指紋識別按鍵位於正面下方還算合理，操作自然，但如果大屏手機的指紋識別位於正面的話，我們在操作過程中需要將拇指彎曲到一定的程度才行，確實不易。