手機產業新紅利：屏下指紋迎風起，3D Sensing 待燎原

前言：

隨著智能化時代的到來以及人們對於信息管理的安全性和便捷性需求的提升，生物識別應用日漸廣泛。

而自2013年iPhone5s首次搭載指紋識別以後，帶有指紋識別功能的Home鍵模塊以其價格低廉、使用便捷、解鎖迅速等優異性能迅速占領市場。

但是，2016年起智慧型手機全面屏趨勢使得傳統的機身正面指紋識別方案面臨挑戰，同時也孕育了一場全新的生物識別革命。

目前主流的替代方案主要有兩種—一種是以iPhoneX為代表的3D面部識別方案，而另一種是以vivoX21為代表的屏下指紋識別方案。

受到用戶習慣和使用便捷性的影響，未來在智慧型手機識別領域，屏下指紋仍然會在較長的時間內成為主流，且光學方案會在一定期間內略優於超聲方案，而3D方案未來應用可能會向VR/AR、人工智慧和後置攝像等方向發展，在新的應用領域打開局面。

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▌「三段式」構成，電容指紋「稱霸」手機市場

進入智能化時代以來，隨著現代計算機技術的大量使用和人們對於身份認證、安全管理的安全性、便捷性要求的提升，生物識別逐漸受到關注。

生物識別主要分為5種，分別是指紋識別、虹膜識別、人臉識別、聲紋識別和靜脈識別。

其中指紋識別具有體積小、解鎖迅速、成本低等特點，被廣泛應用於智慧型手機等領域;

靜脈識別和虹膜識別是安全性最高的兩種生物識別方式，誤識率僅為百萬分之一，因此市場主要布局於專用門禁、公安系統、保險柜等領域;

人臉識別種類繁多，原理各不相同，應用領域也較為廣闊，覆蓋門禁、消費、簽到、手機應用等多個領域;

聲紋識別的優勢在於可實現遠距離識別，缺點是誤識率高、易受干擾，多應用於人機互動領域。

▌「全面屏」時代，屏下指紋或成發展趨勢

「全面屏」時代，經典設計遭遇挑戰，屏下指紋、3D面部識別、背部指紋成為現階段3種主要備選方案。

儘管「三段式」公模曾一度成就了無數經典，然而全面屏的到來，卻讓這種「公模」徹底瓦解。

從小米MIX開始，三星S8、iPhoneX、vivoX20、OPPOR11、魅族S6以及華為P20等紛紛追求最大化屏占比，而在此目標下，前置鏡頭、聽筒、光線傳感器、指紋鍵乃至品牌logo等元素都面臨縮小或者從手機正面移除的要求，其中首當其衝的便是指紋識別模塊。

為應對全面屏需求，目前市場上主流的解決方案有三種，分別是以vivoX20Plus為代表的光學式屏下指紋解鎖方案，以iPhoneX為代表的3D結構光方案和以三星、小米、OV等為代表的後置指紋方案。

▌屏下指紋識別:20億美元市場，光學、超聲波方案領銜

技術路徑:光學、超聲波代表當下主流，全螢幕識別展開積極探索

全面屏時代，電容方案受限，光學與超聲方案有望成為發展主流。

目前市場上能夠是實現商用的指紋識別方案主要有三種，分別是電容方案、光學方案和超聲波方案。

三種方案中，電容方案成本最低，識別速度最快且技術最為成熟，因而在智慧型手機市場上一度處於壟斷地位。

但是，由於電容式指紋方案的穿透深度僅為0.3mm，而目前智慧型手機正面蓋板玻璃的厚度普遍超過0.5mm，因此這一傳統方案不再適應屏下指紋的要求。

為應對電容式指紋面臨的困難，供應鏈廠商主要提出三種不同的解決方案：

第一種是以匯頂、新思為代表的光學方案；第二種是以高通為代表的超聲波指紋識別方案，最後一種是以韓國廠商CrucialTec等為代表的DFS全螢幕識別方案。

三種方案中，由於DFS方案對於螢幕和指紋識別模組的整合程度要求較高，可能帶來高成本等問題，目前方案仍處於試驗階段，存在不確定性。

與之相比，光學方案和超聲方案相對成熟，其中光學方案兼容OLED軟硬屏，相對適用於軟屏的超聲波方案應用範圍更廣，成為目前屏下指紋方案的主流。

▌前景展望:屏下指紋將迎爆發增長，光學方案成本占優

用量或超1億，2019年屏下指紋方案有望迎接爆發。

屏下指紋方案具有美觀、便捷、解鎖迅速、符合用戶習慣等優點，目前方案的整體成本基本能夠有效控制，已經被不少中端機型採用，我們認為未來隨著屏下指紋方案的不斷成熟和價格的下降，方案滲透率有望快速提升。

根據IHSMarkit，預計2019年使用屏下指紋傳感器的智慧型手機出貨量至少將達到1億台，到2020年則進一步翻倍至2億台，市場空間超20億美元，有望在未來3年保持高速增長。

▌產業鏈:傳統龍頭主導方案，歐菲領跑封裝製造

光學方案傳統龍頭主導，國內廠商全面布局

光學指紋識別方案的產業鏈主要分為算法及晶片、CMOS、Lens、濾光片以及產品封裝，國內重點關注匯頂、歐菲。

算法晶片技術是核心，涉足該領域的主要是新思、匯頂等傳統龍頭。

光學元件方面，主要分為光源、Lens、濾光片以及CMOS傳感器，光源主要採用OLED自發光，Lens起聚焦反射光的作用，濾光片過濾雜散光，CMOS轉換光電信號。

CMOS光電傳感器方面，國際主要廠商包括索尼、三星、海力士和安森美等，國內則主要有豪威科技和格科微。

在下游封裝方面，歐菲科技目前是安卓系廠商光學指紋方案的獨家供應商。

綜合來看，我們認為光學屏下指紋產業鏈中最值得關注的國內廠商包括上遊方案提供商匯頂科技和下游獨家封裝廠商歐菲科技。

預計2019年封裝業務規模近10億美元，歐菲科技市占居首。

模組封裝是指紋傳感器生產的另一個重要環節，結合傳統指紋傳感器的成本構成經驗，通常模組封裝會占到模組成本整體的15%左右。

目前，國際上主要的指紋傳模組封裝企業有歐菲科技、丘鈦科技、比亞迪電子、三星、TDK等。

其中歐菲科技在屏下指紋方面的布局較為領先，目前基本是安卓系手機廠商屏下指紋模組封裝的獨家供應商，並且在未來一段時間仍將占有較大的市場份額。

我們預計2019年全球屏下指紋設備的出貨量將超過1億部，按照每套模組10美元，市場規模將近10億美元，其中假設歐菲科技市占50%，則識別模組將公司帶來約5億美元營收。

▌3DSensing:應用領域向AR/VR、人機互動拓展，滲透率有望持續提升

技術路徑:前置結構光方案占優，後置TOF或成新選擇

3D攝像的技術路徑主要分為兩種，前置識別主要採用結構光方案，TOF方案更加適用動態場景。

3D攝像主要有兩種實現路徑，一種是結構光方案，另一種是「飛行測距」(TOF)方案。

其中結構光方案的優點在於功耗小，技術成熟，更適用於靜態場景，結構光人臉識別技術已經被蘋果、小米等廠商採用，我們認為該方案未來仍將在面部識別領域占據主導地位;而TOF方案的優點在於遠距離情境下噪聲較低，同時具有更高的FPS，未來在後置AR、VR領域或將得到更廣泛的應用。

相對指數表現生物識別新需求為3D成像的引入提供契機，iPhoneX引領，以小米8為首的國產安卓旗艦機逐步導入3D結構光面部識別方案，預計2019年市場規模約40億美元，滲透率達25%左右。

▌產業鏈:硬體國產化在即，算法領域有望進一步突破

結構光:接收端硬體國產化替代程度較高

結構光發射端國外為主，接收端國產化替代程度較大。

目前結構光方案設備成本約為20美金，其中算法晶片4-6美金，接收端5-6美金，發射端10美金左右。

發射端的雷射器和光學元件行業壁壘較高，目前國內廠商較少涉及該領域。

而接收端的濾光片，鏡頭和模組業務壁壘相對較低，國內水晶光電、舜宇光學、歐菲光、丘鈦科技等廠商已切入該領域並實現量產

算法晶片方面：主要廠商有Primesense、MV和英特爾，國內奧比中光擁有自主產權。

在幾家公司中，Primesense是蘋果的全資子公司，方案晶片專供蘋果，目前已經在iPhoneX上得到使用;MantisVision的方案在DOE的加工上獨具特點，通過獨特的Pattern設計，MV的方案能夠建立起不同光斑之間的信息聯繫，因此目前在識別精度方面要超過蘋果的第一代DOE方案。

接收端技術壁壘相對較低，國產替代有望達到較高水平。

結構光方案的接收端主要由紅外CMOS晶片、濾光片、光學鏡頭幾部分構成。

紅外CMOS傳感器供應商主要有意法半導體，三星電子，OV，Aptina，索尼，蘋果3D結構光的CMOS晶片主要由意法半導體供應，國內在該領域布局的公司不多，相對而言思比科較為成熟。

TOF方案:發射端無需DOE與準直鏡頭

TOF方案不需要DOE和準直鏡頭，算法晶片供應商主要為微軟、TI、三星等。

TOF產業鏈主要包括紅外光源、紅外傳感器、紅外濾光片，以及傳統的光學組件和鏡頭。

相較結構光方案而言，TOF方案在發射端不需要DOE和準直鏡頭，而僅僅只需要VCSEL光源即可。

而在接收端，TOF方案與結構光方案的供應廠商類似，國內廠商在接收端能夠實現較大程度的國產替代。

另外，TOF方案與結構光產業鏈的另一個主要區別是算法晶片公司不同。

結構光的方案提供商主要有Primesense、MV、奧比等廠商，而TOF方案則以Microsoft、TI、三星、松下為主，國內廠商目前較少涉及TOF的方案提供和晶片設計領域。

隨著相關軟體應用的完善和模組精度提升，3D成像將豐富用戶體驗，後置結構光和TOF有望面向市場。

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