指纹+手势识别有新进展，2017年进入混战年

随着指纹识别几乎成为智能手机的标配功能，相应芯片企业的竞争也进入了白热化阶段。苹果、三星、高通等行业芯片和终端设备领导厂商也在绞尽脑汁开发新技术和产品，如光学式指纹识、超声波识别、指纹+手势识别等，都将在今后两年当中陆续成熟，并大规模进入市场。

与此同时，这些生物识别芯片的爆发，也给了IC代工厂商的产能带来了不小的挑战。 芯片设计和产能大战一触即发。

传统上， 指纹图像采集设备主要基于三种技术：光学技术、半导体硅技术、超声波技术。光学传感技术类似摄像头拍摄指纹，手机上用得很少，半导体硅技术是主流，无论是电容式还是电感式，其原理都是在一个集成有成千上万半导体器件的“平板“上，手指贴在其上与其构成了电容（电感）的另一面，由于手指平面凸凹不平，凸点处和凹点处接触平板的实际距离大小就不一样，形成的电容/电感数值也就不一样，设备根据这个原理将采集到的不同的数值汇总，就完成了指纹的采集。

而随着技术和应用的发展，以上这些理论在实际应用中或多或少地都在发生着改变，具体情况如何呢？下面我们首先来看一下苹果和三星们的动作吧。

iPhone 8 欲将指纹传感器集成到屏幕中

据悉，苹果或将在iPhone 8中采用全新的无边框设计，将手机前部的所有功能都集成到屏幕上，也就是传说中苹果申请的一项叫作“静电透镜电容式指纹传感器”的专利。这个集成到屏幕中的指纹传感器可以代替Home键的功能。也就是说，Home键很可能真的要退出江湖啦。

这个新型的电容指纹传感器的构造包括三个主要部分：具有接触表面和传感器表面的电介质结构，电容性感测元件阵列和在介电结构内形成的静电透镜。苹果在该专利中解释，因为屏幕中使用的技术可能对传感器读取指纹精度影响显著，所以他们研发工作的难点之一就是，使安置在显示屏下面的指纹传感器具备更高的精准度。

此外，苹果将为此项技术提供与传统传感器相同的保护水平，而生物识别安全系统的有效性可能受到生物测定数据准确性的影响。这意味着，改进检测分辨率可能促使安全性得到提升。因此，提高检测分辨率也是研发这一系统的关键问题。

三星 Galaxy S8 要实现光学式指纹识别

三星电子Galaxy Note 7短命收场，重创三星品牌形象，也让预计在明年上半年登场的Galaxy S8成为三星重振品牌的关键机种。据悉，三星已解决技术障碍，S8有望成为全球第一款搭载光学式指纹识别的智能手机。

有消息显示，三星Galaxy S8将成为全球第一款搭载光学式指纹识别感测器的智能手机，采用该技术，也可让S8正面看不到用来安装指纹识别感测器的物理性Home键，也就是说S8也将采用全屏幕设计。

目前，三星光学式指纹识别感测器良率不高，不过距离S8问世还有3个月左右的时间，故三星应有足够的时间解决良率问题。

光学式指纹识别不是很罕见的技术，其问世时间比电容式指纹识别、超声波指纹识别还要早，目前已广泛应用在各种设备上，只不过因光学式指纹识别感测器较占空间，且是利用2D图像进行量测导致准确度下滑，故目前仍未能应用至智能手机等移动设备上。

不过，据悉三星已克服上述技术问题，除已研发出可将感测器搭载在屏幕下方的技术之外、也解决了准确度问题。

不过，关于S8将采用光学式指纹识别的传闻，Android Authority网站持不同看法。Android Authority指出，因三星S8处理器除了自家的Exynos 8895之外，也会采用高通Snapdragon830，而从这点（搭载两款处理器）来看，或许S8比较有可能会采用高通新研发的超声波指纹识别感测器“Sense ID”。

超声波指纹识别技术 Sense ID

骁龙Sense ID 指纹识别采用超声波技术，起初是为美国政府开发的，政府及其附录 F 级应用，是原生的3D扫描方案，可创建包含微小细节的指纹图像及活体检测，保证高识别度和安全性，完全不用担心指纹被复制后轻易解锁。

另外，骁龙Sense ID生物识别技术亦基于高通SecureMSM硬件，与FIDO（线上快速身份验证）联盟生物识别协议的结合，也可帮助设备制造商将指纹数据加密保存在设备中，而非云端，从而更安全地连接到支持FIDO的网站、在线帐户和设备。

Sense ID超声波技术成像很好、分辨率高（苹果Touch ID为550DPI，超声波技术>700dpi），耐用性比电容传感技术好，不过也有体积大和成本高的缺点。但是对比的是2D扫描方案，实际加入RF射频扫描真皮层后，目前主流电容传感技术耗电量和成本的优势都会被削弱，而原本便是缺陷的成像能力问题显现。

前一段时间发布的小米5S手机搭载了 高通骁龙Sense ID超声波指纹识别技术。但与 乐视不同的是，小米5S的“无孔式”超声波指纹识别技术，将超声波识别，置于2.5D玻璃面板之下而无需为指纹识别传感器单独在面板上打孔。当手指轻触识别区，一万颗微震传感器进行超声波探测，从而精准扫描指纹独特的 3D 特征。

然而，毕竟电容式识别历史悠久，供应链完备，超声波指纹识别技术在平台成熟度上，暂时比不上沿用已久的电容+RF射频模式，不过随着技术成熟度不断提升，Sense ID在2017年可期。

Apple Watch 将迎来手势识别

据悉，苹果最近申请了一项关于手腕动作识别的新专利，而这项专利暗示，未来的Apple Watch将会加入动作识别功能，无论是接听电话，调节音量还是切歌，这些简单的操作都可以用手势来实现。

新的专利主要描述了一种可以被应用在腕上设备里的手势识别技术。苹果实现手势识别的关键在于“腕部关节动作”。当手腕活动时，它肯定会对智能手表或腕带造成一定程度的挤压。苹果所描述的设备搭载了一系列相关的传感器，尤其是负责力感应的模块，将会识别到手腕和腕带/表带的互动，从而判断用户究竟做了什么样的手势。为了提高准确度，设备中将会预存一系列手势模板，以便让系统进行比对，修正判断结果。

不过，并不清楚苹果这套系统该如何识别除了手腕弯曲以外的动作，毕竟除此之外还应该有伸出手指、握拳等各种各样的动作。

苹果对这项技术非常自信，在专利中称这样的腕带解决方案能够支持不计其数的手势，并且可以拥有最佳的传感器布局。

三星欲在新机中引入指纹 + 手势识别

前段时间，外媒曝光了一项三星在韩国申请的新专利。专利显示， 三星未来可能在手机指纹识别传感器上加入全新的手势交互方式。类似于之前在 华为和谷歌 Pixel等手机中实现的那样，用户可以在指纹识别传感器上进行滑动操作以实现不同的功能，例如下滑打开通知栏，左滑打开相机等。

手势操作功能相信大家不陌生，在华为、谷歌手机曾出现过。

此项专利申请于两年之前，只是近期才被公开，并猜测该功能很可能会出现在三星下一代的旗舰机型Galaxy S8上。

活体指纹识别技术

随着指纹识别在手机应用的爆发， 汇顶科技这两年风生水起，其还推出了自主研发的活体指纹识别解决方案，也是新一代单芯片指纹识别方案。该方案可以通过指纹、手指皮肤颜色以及心率信号等用户的生物特征来验证用户的真实身份，从而识别并拒绝伪造或克隆的假指纹。

该方案是将电容指纹传感器、光学检测传感器无缝集成到一颗传感器中，从而通过指纹、手指皮肤颜色以及心率信号来验证用户的真实身份，识别并拒绝假指纹的一项全新技术。这种识别活体的方式效率更高，速度更快，识别成功率也更高。

目前，业界多使用多芯片方案，不仅结构设计复杂，占用较大设计空间，且存在与APPLE冲突的专利风险。汇顶科技的指纹识别芯片采用单芯片方案，采用自有专利电路，安全规避了专利风险，并可以为手机结构设计留出更多空间，可适配多种ID设计需求。其算法经过优化，亮屏状态下最快解锁速度可达0.2秒，灭屏状态下最快解锁速度可达0.3秒，相当于常人眨一下眼睛的速度，甚至更快，用户识别体验良好。

另外，该芯片方案内置活体指纹检测和心率检测功能，可有效识别出假指纹，同时可同步检测心率，为移动支付提供更安全的保障。

前一时间， 中兴通讯推出的智能手机中兴天机7MAX就搭载了这款活体指纹识别芯片。

2017 指纹识别芯片市场混战年

随著指纹识别功能已被新一代智能型手机产品视为标准配备，全球指纹识别芯片市场商机2017年可望再次爆发，也吸引国内、外IC设计业者积极卡位。不过，面对中国大陆指纹辨识芯片市场，当地一线品牌手机业者如华为、Oppo、Vivo仍偏好FPC(FingerprintCards)的指纹识别芯片，二线品牌厂则优先选择汇顶科技的方案。

中国台湾地区IC设计业者，如神盾、敦泰及义隆电虽然2016年下半陆续开始接获指纹识别芯片订单，但客户规模明显有限，2017年恐怕还是只能先看热闹，并试图先敲开国际品牌手机大厂订单大门，之后再伺机回攻大陆智能手机市场。

台系指纹识别芯片供应商表示，指纹识别模块的量产工序繁琐，需要庞大的技术人力支持，目前专攻指纹识别芯片商机的台系IC设计业者，在大陆上、下游产业链普遍都没有充足的FAE资源可以支持下，抢攻大陆智能手机品牌厂的指纹识别芯片订单，难度极大。

2017年大陆指纹识别芯片市场大战，主要将上演两强争霸，其中，汇顶科技将以乡村包围城市，FPC则计划用城市反击乡村，谁赢谁输虽仍未有定论，但过往FPC一家独大的局面势必被打破，指纹识别芯片报价已跌破2美元，仍将持续往成本1美元区间靠近。

面对2017年全球指纹识别芯片市场战况，FPC及汇顶科技已肯定将在大陆内需市场大打出手，双方人马的集团军作战模式，中小型芯片供应商难以比拟。台系IC设计业者也计划由外而内，先用力抢食国际品牌手机大厂第二芯片供应商机后，全球指纹识别芯片市场的进入门槛已加速抬高。

台系IC设计业者直言，指纹识别芯片打的其实是一场资源消耗战，不仅是技术人力上门支持，连上游晶圆代工厂、下游封测厂也需有产能支持，指纹识别芯片成本目前仍在1美元上下，1个月若备货100万颗，一次备3个月，等同需押300万美元资金成本。

8 吋晶圆代工厂产能抢夺战大幕拉开

全球指纹识别芯片供应商积极投片生产，业界甚至传出指纹识别芯片大厂FPC、汇顶等直接拿出高价订金，预先抢购2017年8吋晶圆厂代工产能，使得包括台积电、联电及中芯国际等8吋晶圆代工厂掀起新一波抢产能热潮。

近期，不少台系LCD驱动IC业者担心2017年8吋晶圆代工产能供应不足，重蹈2016年上半处于竞争劣势的覆辙，遂决定提前在2016年第4季拉货，却发现即使在传统淡季，两岸8吋晶圆厂产能利用率仍是居高不下，业界甚至传出部分芯片业者投片量大增，业者透露8吋晶圆厂再度掀起抢产能风潮，主要系因2017年指纹辨识芯片订单大增所致。

大陆智能手机指纹识别芯片市场规模快速上扬，2015年需求量约1亿颗，渗透率约25%，2016年需求量倍增至逾2亿颗，预计2017年将增长至3亿~4亿颗，随着手机客户对于指纹识别功能需求不断高涨，连带让指纹识别芯片供应商不断抢进市场，并争食8吋晶圆厂产能。

由于指纹识别芯片本身需要指纹触碰的关系，面积无法有效微缩，两岸晶圆代工厂虽不断游说指纹识别芯片供应商采用12吋厂更先进制程，但效果明显不佳，面对采用12吋晶圆成本下降空间有限，加上良率问题，使得多数指纹识别芯片供应商仍坚持采用8吋厂产能。

目前，指纹识别芯片解决方案单价约2美元，芯片单价相对偏高，若以单月出货300万颗，每次备货3个月的基础来看，任何一家投入市场的指纹识别芯片供应商必须先花费近1,000万美元，FPC与汇顶为阻止其它芯片供应商抢滩，不断向晶圆代工及封测厂抢包产能，使得8吋厂产能炙手可热。

全球指纹识别芯片市场大战已从先前的技术、专利战，进一步扩大到晶圆代工与封测产能资源争夺战，全球指纹识别芯片供应商纷针对两岸8吋晶圆代工产能高价卡位，让8吋晶圆产能恐在2017年初便提前出现缺货压力，这让同样依赖8吋晶圆产能的MCU、LCD驱动IC供应商相当紧张。

由于不少MCU、LCD驱动IC客户的晶圆代工报价，明显不如指纹识别芯片订单，加上2017年全球指纹辨识芯片需

求量可望增长50%，以及指纹识别芯片供应商投片多集中在8吋晶圆厂，台系IC设计业者选择提前投片的举动，将提前拉响2017年8吋晶圆厂产能紧缺警报。

面对全球指纹识别芯片供应商对于8吋晶圆产能势在必得，并喊出高价力抢产能，近期不少台系芯片业者决定采取弹性作法，提前在第4季对两岸8吋晶圆代工厂预先投片，设法先拉高2017年第1季芯片库存水位，以避免每逢旺季总是产能抢输人的风险。

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