拇指姑娘與人臉的戰爭:指紋辨識,生物辨識,感測元件 ... - CTIMES

CINNO Research研究指出，屏下光學指紋技術目前進展到超聲波技術。

第一代到第三代光學方案採用剛性與柔性OLED皆可，超聲波方案則須搭配柔性OLED。

第一代 ...    │智動化SmartAuto│科技論壇│新品中心│影音頻道│出版中心│FB服務│ v3.05.2048.178.128.63.162 帳號： 密碼： 註冊 忘記密碼 新聞 最新新聞 台灣創新技術博覽會虛擬續展　資策會AIoT帶動產業轉型 【新聞十日談】你也可以上太空，全民瘋衛星時代來臨！ 台灣新創CloudMile萬里雲新加坡總部開幕看好東南亞AI商機 R&S和VectorInformatik針對汽車雷達硬體迴路驗證展開合作 高通：5G上傳速度即將大躍進10秒內傳1GB電影 永續驅動創新科思創讓循環經濟走入生活 產業新訊 意法半導體推出新STM32WB無線MCU開發工具和軟體 瑞薩推出EFT高抗擾度的5VRS-485/422收發器系列 達梭系統發表SOLIDWORKS2022版本加速產品開發時程 Microchip發佈2.3版的TimeProvider4100主時鐘和同步系統 西門子推出適用類比、數位及混合訊號IC設計的mPower電源完整性方案 大聯大友尚集團推出基於ST產品的數位電源解決方案 社論 [評析]改變產業生態或社會氛圍先從自己開始 [評析]沒有退路的FPGA與晶圓代工業者 [回應李開復]創業前輩，請鋪路！ [分析]以低成本UHDTV打開市場 [評析]台灣新定位：與全球創客接軌 最強3D/CNC成形機進駐南分院，請來試試！ 單元 專題報導 引領新世代微控制器的開發與應用:MCC與CIP 最新一代DSC在數位電源的應用 Cadence轉型有成CDNLive2014展現全方位實力 Thread切入家用物聯網的優勢探討 家庭能源管理廠商經營模式分析－PassivSystems 網通無縫接軌智慧家庭才有搞頭 Googlevs.Apple智慧家庭再定位 教室照明環境設計實務與應用 焦點議題 協助企業強化智財營運管理工業局表揚TIPS驗證企業 9月漢諾威EMO登場台灣工具機勇於突圍 迎接5G時代回溫熱潮勤業眾信預測2019高科技趨勢 國際防避稅風起企業顧無形資產 2018科技大擂台2：AI資安攻防聚焦自駕車領域 紡織業邁向智慧化四年一度紡織暨製衣機械展南港登場 拒絕衝突礦產你可以有更好的選擇：回收 台灣太陽能產業仍在等待更健康的市場 產業評析 [評析]我們要如何看Cypress與Spansion的聯姻？ [評析]高通併購CSR的後續發展？ 南方有夢：創新創業攜手小工廠打開活路 [評析]無能為力的三星下一步將何去何從？ [評析]擁抱世界台灣就不是巴西 嵌入式軟體與系統發展週期的重大演進 GoogleFiber前進34城市推動新興應用發展 現行11ac系統設計的挑戰 TechReview Benedetto：用感測器打造無限可能 Imagination：新IP生態系統全面啟動 JeffKodosky：改變世界的力量就在我手中！ 安捷倫：量測儀器彈性化一步一腳印 無線時代來臨Wi-Fi因開放而壯大 高通：用承受失敗的力量激勵創新 Fairchild：穩健步伐下，作到創新 劍揚：堅持走在自己的道路上 CTIMESPeople ChangeTheWorld 3D印表機的鐵三角成功之道 無人工廠興起有利產業長期發展 群眾集資點燃微創業火種 量子電腦就要來了!? 協作機器人來了！開放原始碼是關鍵 3D列印讓世界由平面走向立體 NEC發表可不受天候影響的光解析技術 獨賣價值 專欄 黃俊義 [評析]媒體與媒介 心想事成 電子產業的整合之路 走自己的路 現代君子─動手不動口 讓圖書分類更有教育性 詹文男 [專欄]以5G佈局來加速產業的升級轉型 [專欄]智慧城市發展需產政攜手 [專欄]從智慧交通案例看物聯網成功關鍵 [專欄]在網路典範轉移進程中尋求新定位 [專欄]大陸半導體勢力步步進逼 [專欄]突破科技深化應用的障礙 洪春暉 運用科技量化效益掌握低碳時代新商機 走出疫情看見新契機，運用科技催化產業永續發展 NVIDIA收購Arm之綜合效益 從美中貿易戰看電子業的在地化生產趨勢 新冠肺炎疫情丕變ICT產業宜超前佈局迎未來商機 新冠肺炎疫情蔓延ICT產業供應鏈危機中見轉機 歐敏銓 物聯網與烏托邦 這是一個重新洗牌的開始 打破傳統思維擁抱Crowdsourcing吧！ 穿戴上身當超人或凡人？ 李遠哲：重回太陽的懷抱吧！ 從KANO看「一球入魂」的社群運動 陳俊宏 [專欄]物聯網架構師：談IoTDiagram [專欄]WoT的成年儀式－通訊協定技術變革 [專欄]開放硬體是實現PersonalThings的重要環節 [專欄]物聯網的真正關鍵：IoTOpenArchitecture [專欄]你有物聯網思維嗎？一個新的共享與共創經濟體 [專欄]LifeHackingStartups 李學文 [專欄]不能消滅電視，就盡快與其匯流吧！ [專欄]誰將是客廳匯流場域霸主？ Secondscreen在英國的成功可以帶給我們甚麼啟示？ 匯流電視未來式 [專欄]Apple真正的野心是無處不在的iOS [專欄]Secondscreen帶給我們甚麼啟示？ MajeedAhmad [評析]行動裝置與MEMS革命齊頭發展 [評析]電子工程師，加速擁抱App吧！ [專欄]小筆電興衰錄：從後PC時代說起 Sailfish來了Android開發者接招 Gartner 觸控控制器將演進為系統解決方案 mHealth穿戴式電子創新技術 SmartTV引爆全功能電視應用處理器需求 平價3D印表機將打入各行各業 物聯網五大關鍵技術分析 NB處理器架構大戰一觸即發 MIC GoogleProjectLoon看高空通訊平台發展趨勢 跨入裸眼3D立體影像時代 行動裝置電池新興技術發展趨勢 中國大陸智慧型手機用面板產品發展動態與趨勢 All-in-OnePC產品發展趨勢 Qualcomm如何佈局無線醫療事業 陸向陽 [專欄]多核十年，增核需求仍在但意義已不同 [專欄]ARM架構伺服器晶片的機會與挑戰 ARM架構的標準軟硬體系統漸成形 [專欄]IEEE802.11ax透過何種手段提升速率？ [專欄]5G技術三路發進6GHz以上頻段受矚目 [專欄]NB-IoT提前到位的產業意涵 EEPW 行動通信處理器一定要8核、64位嗎？ 2014年的可穿戴設備：神話or笑話？ Google收購Nest，這是為何？ 悲催的安捷倫EMG，你的名字又該叫什麼？ Big.Little的64位戰略反將Android一軍 焦點 Touch/HMI 高通：5G上傳速度即將大躍進10秒內傳1GB電影 永續驅動創新科思創讓循環經濟走入生活 PureStorage獲分散式檔案系統與物件式儲存魔力象限殊榮 是德科技：垂直市場和工業應用將帶來新成長動能 ROHM推出支援新型二次電池低電壓充電之充電控制IC DigitalElectricity加速現今智慧世界技術數位化轉型 TI3D霍爾效應位置感測器實現更快速即時控制 是德與蔚來汽車合作協助驗證電動車5G與車聯網連接性 Android 齒輪螺桿加工機朝數位轉型 手足一體精益求精機器視覺跟隨產業轉型 齒輪螺桿加工有待引進專業能量 機器視覺開天眼 迎向全球供應鏈重組浪頭半導體領航上下游轉型布局 東台精機發布2021年8月營收 運動控制器的未來已經開始了!! 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手機身分確認、辨識與解鎖功能在2017年蘋果iPhoneX推出FaceID(人臉辨識)後進入另一個新高度，手機業者思考的是如何兼顧使用者習慣，將感測及顯示技術的功能發揮到極致又能符合成本效益，除了人臉辨識，還能仰賴哪種生物辨識技術？答案是拇指姑娘－指紋辨識。

生物辨識夯屏下指紋脫穎而出 除了人臉辨識，已知的生物辨識種類，還包含指紋、聲音、虹膜、靜脈、DNA及步態，但應用在手機的生物辨識種類以指紋、人臉及虹膜為主。

生物辨識具有不易遺忘、不易遺失、不易偽造及盜用、可隨身攜帶、24小時使用等優點，而且可以加速付款流程，由於行動支付已逐漸取代傳統貨幣、信用卡等支付工具，功能需求越來越高。

工研院材料與化工研究所經理陳品誠指出，隨著智慧手機朝向大屏幕發展，指紋晶片面臨無處可放的困境，多年來遊走於手機正面、背面或側邊，但這些地方與人類習慣的按壓模式並不相配，因此促使指紋辨識廠商往屏下(Under-display)研發，甚至整合面板技術，往大面積、全屏按壓的目標邁進。

陳品誠認為，手機是屏下指紋辨識發展的火車頭，當大家習慣後就會運用到其他地方，如門禁電子鎖、保險櫃、槍櫃、信用卡、其他穿戴式裝置，以及車用解鎖裝置等。

屏下指紋跟人臉、虹膜相比具有三個優勢： 一、大家對操作習慣最快接受； 二、成本最低； 三、模組大小最容易被手機接受。

至於劣勢有二： 一、安全性較差； 二、某些情境會導致辨識效果較差。

比方手指碰到水、髒污或乾燥容易影響辨識效果，「人臉辨識方便、快速，而且是非接觸式，但遇到口罩、眼鏡、光影、表情及環境因素也會干擾辨識效果，虹膜的缺點與人臉雷同。

」虹膜造假難度最高，所以安全性最高，其次是3D人臉，再來是指紋，但普及率正好相反。

指紋、人臉或虹膜導入手機需要考量許多因素，比方成本、消費者使用習慣等，虹膜要對著眼睛掃描，加上虹膜模組較貴，相對不好推廣，指紋與虹膜的成本相差五到十倍，雖然與人臉、虹膜相比更容易被破解，卻可以守住基本盤，滿足多數手機需求。

研究顯示，因應解鎖、行動支付與App授權需求，生物辨識已逐步取代密碼、PIN碼，逾70%的手機已搭載生物辨識功能，高達82%的消費者使用過搭載生物辨識功能的手機。

圖一:逾70%的手機已搭載生物辨識功能，高達82%的消費者使用過搭載生物辨識功能的手機。

（source：工研院材化所） 全球生物辨識市場中，北美佔比最高，約佔總體市場的三分之一，其次是亞太地區的25%，其次是歐洲、中東和印度、中南美洲、非洲地區。

其中，美國是全球主要的生物識別市場，規模超過10億美元。

Digital2020報告指出，全球超過51.9億人使用手機，手機搭載生物辨識系統勢必成為研發重點。

AcuityMarketIntelligence則預測，與智慧型手機、穿戴裝置及平板電腦有關的生物辨識市場年營收，將從2016年的65億美元成長至2022年的506億美元，年複合成長率上看41%；平板電腦及穿戴裝置搭載生物辨識功能將於2022年達到100%的普及率。

屏下指紋發展三部曲 「指紋的主要需求是解鎖與支付，解鎖只要安全性夠即可，若用於支付，安全性就要更高，這也是未來指紋辨識技術要加強的部分。

」陳品誠認為，屏下指紋發展最大的問題是屏幕面積太窄，感應器窄，可以抓到的指紋面積較小，連帶影響安全性，「覆蓋面積大，抓取指紋越完整、越安全，所以點數越少越難解鎖，反之，如果很容易進去就代表安全性過於寬鬆。

」 屏下指紋辨識位置包含屏上、屏中、屏下，技術影響位置，另外也有手機背面、手機側邊等位置。

基本上，側邊手機最便宜，至於手機背面安全性沒問題，不過很多人不習慣這樣的操作動線，屏下位置是從iPhone6S開始，位置最順手，也是多數使用者能接受的位置。

屏下指紋大分電容式指紋、光學式指紋與超聲波指紋，陳品誠指出，若三者面積一樣，效果差不多，差別在於技術，市面上常見的手機側邊、背面指紋辨識都屬於電容式指紋，無法放在屏下，屏下指紋只有光學及超聲波兩種，「手機面板都有coverglass，電容放在玻璃下訊號會很差，無法辨識。

光學與超聲波雖然可以隔一層面板厚度感測，但面板厚度太厚也會失效。

」 屏下指紋自2017年發展以來，大約歷經三代轉折，第一代壽命只有三個月左右，因為良率很低、效果普通，但證明了可以在屏下發展，代表業者如中國的小米、華為、OPPO；第二代技術約在2018年開始，使用類似相機鏡頭、手機鏡頭技術，成熟度高，市佔約達90%，也是目前的市場主流，直到現在都有六、七家供應商，不過，第一代及第二代屏下指紋只能應用在OLED面板；第三代技術開發與5G手機相關，未來也會走向1mm超薄技術發展，代表業者是中國匯頂。

陳品誠指出，屏下指紋第三代發展可以運用矽晶圓感應搭配光學製造，但全球只有一、二家業者有技術能力，如中國匯頂、台灣采鈺。

CINNOResearch數據顯示，2019年中國匯頂OLED光學屏下指紋方案出貨約1.1億片，在光學屏下指紋市場的佔比高達75%，佔整體屏下指紋市場的57%，至於台灣神盾、中國思立微的市佔比各為12%和7%。

圖二:2019年全球屏下指紋晶片廠商市場出貨佔比。

(source：CINNOResearch) 手機指紋辨識技術：光學及超聲波 進一步檢視手機指紋辨識技術(FingerprintonDisplay)發展，可分光學影像CIS(CMOSImageSensor)與鏡頭結合(模組)、光學影像TFT感測器，以及超聲波。

光學影像CIS與鏡頭結合是以有機發光二極體（OLED）為發射光源，由CIS感測指紋影像，技術發展成熟，成本較低，不過鏡片厚度較厚，供應鏈業者如中國匯頂、中國思立微及台灣神盾等。

光學影像TFT感測器同樣以OLED為發射光源，TFT感測指紋影像，厚度接近超薄，適合大面積產品，供應鏈業者包含中國匯頂、中國思立微、台灣神盾、台灣聯詠等。

超聲波以低溫多晶矽(LTPS)TFT為基板，透過具有機電轉換特性的壓電材料建構指紋影像。

超聲波指紋辨識技術在手指接觸到螢幕時，感測器會向手指表面發射超聲波，利用指紋表皮和空氣密度的不同構建3D圖像，超聲波回傳訊息後進行指紋辨識，抗污力較佳，感測力佳，安全性較高，但缺點是成本較高，目前供應商只有美國高通(Qualcomm)。

高通於2018年底發表首款支援屏下超聲波指紋辨識系統晶片，2019年超聲波屏下指紋辨識方案出貨約0.5億片，市佔率達25%。

最新三星旗艦GalaxyS21系列就採用高通第二代超聲波屏下指紋辨識解決方案。

高通第二代超聲波屏下指紋辨識解決方案比前一代多了約77%的識別面積，可以多蒐集1.7倍的生物數據，新方案的數據處理速度也比前一代快約50%，大幅縮短解鎖速度。

圖三:Qualcomm第二代3D聲波感測元件，增加指紋感應識別範圍，能擷取1.7倍指紋特徵，感應速度提升50%。

（source：Qualcomm） CINNOResearch研究指出，屏下光學指紋技術目前進展到超聲波技術。

第一代到第三代光學方案採用剛性與柔性OLED皆可，超聲波方案則須搭配柔性OLED。

第一代厚度為0.7-1.0mm，成本高，代表機型如vivoX21、小米8；第二代光學方案厚度為3.0-4.0mm，成本較低，代表機型如華為P30系列、OPPOR17；第三代光學方案厚度為0.3-0.5mm，成本較高，代表機型如小米CC9Pro、OPPOReno3；超聲波方案厚度為0.15-0.2mm，成本最高，代表機型為三星GalaxyS10及Note10等。

全球屏下指紋發展現況 CINNOResearch屏下指紋市場報告顯示，2019年全球屏下指紋手機出貨量約2億台，與2018年同期相比增長614%。

除了三星、蘋果之外，其他品牌的OLED手機屏下指紋多已成標配，滲透率達90%以上，預估2024年整體屏下指紋手機出貨量將達11.8億台，年複合成長率達42.5%。

圖四:2018-2024年全球屏下指紋智慧手機出貨趨勢及預測。

(source：CINNOResearch) 待解決問題：提高安全性及LCD技術門檻 目前具量產能力的屏下指紋技術只有光學和超聲波，光學屏下指紋佔整體出貨量的75%，但二者僅支援AMOLED面板，主要是因為AMOLED面板厚度薄且為自發光，指紋訊號損失較低，不會被光學膜干擾，可以擷取到較為清楚的影像。

陳品誠認為，未來屏下指紋辨識未來仍有二個需要克服的問題，一是提高安全性，越大的指紋面積安全性越高，但要做到大面積，傳統矽晶圓感應器仍有成本問題須考量，不容易推動。

TFT雖然可以將面板做大一點，但矽晶圓與TFT感測器也有技術問題要解決，否則影像品質不會太好，也會影響讀取與安全性，「TFT玻璃感測天生輸給矽晶圓，手機還是在意成本，所以不能都用矽晶圓，至於匯頂或蘋果提出的面板解決方案，如果技術良率不夠好，成本也會墊高。

」 第二個有待克服的問題是採用OLED面板的手機多是高階手機，約佔全球手機量的10%，未來中低階手機如果採用LCD面板，只能利用側邊或背面指紋辨識，傳統TFT-LCD因面板穿透率不佳，加上顯示器下層背光模組的光學膜片與導光板會阻擋CIS(CMOSImageSensor)訊號的接收，提高指紋成像難度，「如何讓LCD面板納入屏下技術，兼顧技術與成本，是另一個瓶頸，此外，面板做的感測器與矽晶圓相比，靈敏度還是較差，所以要想辦法提升感測器技術。

」 CINNOResearch預估，2024年OLED屏下指紋手機出貨量將增長至9.8億台，年複合成長率達37%，CINNOResearch也預估，2024年LCD屏下指紋手機的出貨量可能成長達1.9億支，由於LCD面板的手機市佔比仍超過六成，未來LCD屏下指紋開發或許也可能成為光學屏下指紋發展的另一股驅策力。

蘋果的選擇：人臉還是拇指姑娘？ 目前看來，智慧裝置似乎有朝大面積面板發展的趨勢，手機也出現摺疊式設計，全屏按壓屏下指紋辨識是否有發展空間？對此，陳品誠笑說，大面積全屏按壓要有一定的賣點，手機廠才會推動，目前屏下指紋辨識多是單指按壓，未來可能隨著大面積發展演變成三指按壓，「過三指安全性更高，不過，如果按哪裡都可以解鎖，也要擔心誤觸之下輕易解鎖，所以，會不會走到全屏還有待觀察。

」短期內，拇指姑娘「一指論英雄」的普及度不會有太大變化。

值得觀察的是，蘋果(Apple)雖然早在2008年佈局，也已取得多項屏下指紋辨識專利，卻沒有推出屏下指紋辨識機種，而是以臉部辨識為主，事實上，帶動生物辨識做為行動裝置安全標配潮流的是2013年蘋果推出的iPhone5(搭載TouchID指紋驗證)。

除了蘋果，目前擁有屏下指紋辨識專利的業者以中國匯頂居冠，OPPO、京東方、三星、高通等緊追在後。

OPPP、小米、華為、vivo等品牌早已推出多款屏下指紋辨識手機。

由於Covid-19疫後口罩干擾臉部辨識，據聞蘋果已取得不需透過螢幕特定區域就能進行指紋辨識的屏下指紋辨識技術專利，換言之，螢幕任何位置都能辨識指紋，未來蘋果是否加入屏下指紋辨識戰局，戰局將如何發展，全球都在看。

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