在全面屏的浪潮之下,2017年蘋果推出了采用劉海屏的iPhone X,首次集成了前置的3D人臉識別系統(tǒng)FaceID,并且還直接用3D人臉識別取代了之前的指紋識別。雖然,3D人臉識別很先進,也很方便,但其成本也是相當?shù)母?。而且在某些使用場景下人臉識別并不適合,比如一些需要帶口罩場景,而且對于大多數(shù)用戶來說,已經(jīng)習慣了采用指紋識別。

相比之下,屏下指紋傳感器模組是隱藏在屏幕之下的,而且不需要在屏幕上進行挖孔,這也使得手機廠商能夠在保證前置指紋體驗的同時,將進一步提升全面屏的屏占比,提升整體設計的美觀性。所以,在蘋果推出iPhone X之后,大多數(shù)安卓手機廠商都沒有貿(mào)然跟進3D人臉識別,而是選擇了采用屏下指紋技術。而在屏下指紋技術的應用上,vivo最早采用,推動也最為積極。

2019年屏下指紋出貨將達1.8億片

一年多的時間過去了,雖然這期間有少數(shù)安卓手機廠商跟隨蘋果推出了支持3D人臉識別的智能手機,但是只有少數(shù)旗艦機型(比如OPPO Find X、華為Mate 20 Pro等),而且有些還同時配備了屏下指紋(比如小米8透明探索版)。而目前絕大多數(shù)的安卓旗艦或者中高端安卓手機都開始標配了屏下指紋。

根據(jù)研究機構IHS最新公布的數(shù)據(jù)顯示,截至2018年底,累計有18個手機型號采用了顯示指紋技術。2018年屏幕指紋模組總出貨量達到3000萬片。

而根據(jù)IHS Markit最新的《觸摸屏市場追蹤報告》(Touch Panel Market Tracker Report)預計,2019年屏幕指紋的出貨量預計將增長6倍,達到近1.8億片。顯然這對于屏幕指紋廠商來說是一個非常好的消息。

誰將成為最大受益者?

屏下指紋技術主要分為兩派,一派是基于光學的屏下指紋,另一派則是通過超聲波來實現(xiàn)屏下指紋。不過,目前已量產(chǎn)并被廣泛應用的都還是光學屏下指紋。

光學屏下指紋

而光學屏下指紋主要供應商有匯頂科技、思立微、Synaptics,另外臺灣神盾也有在開發(fā)光學屏下指紋,但目前似乎并未量產(chǎn)。

在實現(xiàn)原理上,大家都是一樣的,都是利用AMOLED屏發(fā)出的光線來照亮手指的指紋,然后通過傳感器來識別從手指反射回來的光線,從而讀取指紋圖像。

不過,具體的實現(xiàn)方式上,一直在持續(xù)演進。

最早宣布量產(chǎn)光學屏下指紋技術的是Synaptics,vivo推出的首款屏下指紋手機vivo X20 Plus屏幕指紋版就是采用的Synaptics的屏下指紋技術,不過這至是一款試水產(chǎn)品。隨后vivo在2018年3月19日推出的X21系列才有大批量出貨,其光學屏下指紋方案是由Synaptics和匯頂科技聯(lián)合供應。

▲vivo X21的指紋模組

▲Synaptics的光學屏下指紋模組

▲Synaptics的光學屏下指紋傳感器內(nèi)部結構

根據(jù)國外的拆解和成本計算機構System Plus Consulting分析,Synaptics光學屏下指紋傳感器尺寸為6.46 mm x 9.09 mm,采用不銹鋼支架和兩層柔性印刷電路,可以集成于顯示屏下。其中的圖像傳感器與玻璃基板(集成濾波片)組裝在一起。其中圖像傳感器分辨率為30625像素,像素密度為777ppi。指紋識別模組光源由OLED顯示屏提供,并在傳感器芯片上沉積了準直器層。該準直器層由有機、金屬和硅組成。傳感器芯片采用CMOS工藝,通過引線鍵合方式連接到柔性印刷電路板。

這種需要采用準直器的光學屏下指紋方案成本很高,而且該方案還需要傳感器緊密貼合到屏幕下,來實現(xiàn)對于指紋反射光線的讀取,這也使得良率比較難上到很高。

而隨后匯頂科技的光學屏下指紋方案迅速升級成了直筒式超短焦鏡頭的方案(直接對指紋進行拍照),這種方案相對于Synaptics的方案獲得圖像信息的準確度更高,成本也相對較低。這也使得匯頂科技后續(xù)得以成為了vivo后續(xù)多款機型的獨家供應商。

▲vivo X23的指紋模組

但是直筒式超短焦鏡頭的方案也有其缺點,比如其焦距是固定的,所以對于貼合的要求較高,需要緊密的貼合到屏幕下方的特定區(qū)域,而且一旦手機跌落,可能會導致?lián)p壞,如果需要維修的話,屏和屏下指紋模組都需要更換。

▲OPPO R17屏下指紋

所以,很快進入的市場的廠商有采用了新的螺旋式的鏡頭設計,并且鏡頭也從2P升級到了3P,其焦距是可以進行微調(diào)的,這也使得其不需要像直筒式鏡頭那樣需要緊密的貼合在屏下,適應性更強。目前匯頂科技也已經(jīng)是一體化定焦的鏡頭方案。

至于臺灣神盾(EgisTec),有消息稱其光學屏下將于今年二季度量產(chǎn),此前已經(jīng)給三星、華為 、小米、OPPO等廠商送樣。有傳聞稱三星A系列有望采用神盾的光學屏下指紋方案。此前,三星的C系列部分機型曾有采用神盾的電容指紋方案。

另外,上?；j箕還推出了基于薄膜晶體管(TFT)制程的光學指紋識別解決方案。這一種則是基于光學的off-chip的方案,即利用TFT制程做一層基于玻璃基的a-Si驅(qū)動的sensor(光電轉(zhuǎn)換二極管),來替代傳統(tǒng)的硅基傳感器,將其置于蓋板玻璃和屏之間進行貼合。

其優(yōu)勢在于,可以輕松實現(xiàn)大面積的指紋識別,同時由于其位于蓋板玻璃和屏之間,所以其取得的指紋圖像更為簡單和清晰。此前,vivo第一代APEX的半屏指紋識別以及近期發(fā)布的APEX2019均基于此方案。

雖然該方案可以實現(xiàn)全屏指紋識別,但目前該方案的成本仍非常的高,不過,如果縮小傳感器尺寸,只是在特定一小塊區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)指紋識別,則成本可以大大降低,但是相比現(xiàn)有已廣泛應用的屏下指紋仍較高。不過,未來其成本有望進一步降低。

超聲波屏下指紋

超聲波指紋識別的原理是利用超聲波具有穿透材料的能力,且隨材料的不同會產(chǎn)生大小不同的回波(不同材料對于超聲波的吸收、穿透與反射的程度不同)。因此,利用皮膚與空氣對于聲波阻抗的差異,檢測不同聲波從發(fā)射到反射回來的時間,就可以區(qū)分指紋脊與谷所在的位置,從而識別出指紋的圖形。

因為超聲波具有一定穿透性,所以在手指有少量污垢或水漬的情況下仍能工作,并且其可以穿透玻璃、鋁、不銹鋼、藍寶石、塑料等材質(zhì),當然其穿透的厚度是有限的,所以目前要想利用超聲波實現(xiàn)屏下指紋識別,就必須要采用厚度非常纖薄的柔性OLED屏。

總結來說,相對于光學屏下指紋,超聲波屏下指紋的優(yōu)勢在于具有較強的抗干擾性,即使手指上有水漬、油漬、污漬對其影響也較小。而且超聲波能夠取得3D指紋,可以支持活體檢測。另外在指紋識別時,超聲波指紋識別不需要像光學屏下指紋那樣,需要借助屏幕的光線,而且強光對其也沒有影響。

當然,超聲波屏下指紋技術也有其劣勢,比如需要高壓驅(qū)動超聲波發(fā)射器,外圍器件相對較多,工藝復雜,成本較高。要實現(xiàn)屏下指紋識別,需要依賴于成本較高的柔性OLED屏,并且需要緊密的貼合在屏下,而粘合劑的密度、厚度及涂抹的均勻度都會對其精確度造成影響。而且如果沒有貼合好,拆下來重貼可能會對柔性OLED屏造成損壞。這也使得其良率不易提升。

目前超聲波屏下指紋主要是高通在推動。

高通的新一代超聲波屏下指紋技術可以穿透800微米的玻璃525μm的金屬,也可以穿透1300μm的OLED屏。而目前柔性OLED屏的厚度最薄可以縮減到100-200μm,玻璃蓋板可以做到500μm左右,這也意味著其可以實現(xiàn)屏下指紋識別。

早在去年6月下旬的上海MWC大會上,vivo也有展示兩臺采用超聲波屏幕指紋技術的樣機,似乎采用的也正是高通的超聲波指紋識別技術。

此前,已經(jīng)發(fā)布的榮耀10便采用的就是高通超聲波指紋識別技術,不過其位置在屏幕下邊框,并非屏幕下。而最新的消息顯示三星的S10系列將會采用高通的超聲波屏下指紋技術。

另外值得一提的是,國內(nèi)的思立微也在開發(fā)基于MEMS的超聲技術。據(jù)介紹,其自主研發(fā)的超聲換能器已通過系列性能測試,在10MHz頻點轉(zhuǎn)換效率可達1.5%,表現(xiàn)出優(yōu)異的性能,并已應用到下一代超聲指紋識別芯片的研發(fā)中。預計今年將會量產(chǎn)。

超聲波屏下指紋有望崛起,原有市場格局將被打破

根據(jù)IHS的數(shù)據(jù)顯示,2018年基于CMOS的光學屏下指紋方案出貨占比高達90%,而超聲波指紋識別方案出貨占比僅10%。同時IHS預測,超聲波解決方案的市場份額預計將在2019年擴大,而光學取像解決方案的提供商將繼續(xù)優(yōu)化結構、模組成本等,以鼓勵智能手機品牌加速采用。

根據(jù)IHS Markit預測,2019年屏幕指紋的出貨量預計將增長六倍,達到近1.8億片。

從目前的指紋識別市場競爭格局來看,光學屏下指紋龍頭廠商匯頂科技有望強者恒強,出貨量進一步加速增長。不過,高通得益于在超聲波指紋領域的多年布局,技術已經(jīng)相當成熟,如果其被三星S10系列的采用,2019年將有望拿下更多的頭部品牌廠商的訂單。這將對于匯頂形成一定的挑戰(zhàn)。而思立微憑借與OPPO的合作,以及其在超聲波指紋方案上的布局,也有望在今年加速成長。至于神盾,若成功拿下三星A系列訂單,也有望搶下部分市場。

當然,由于整個市場需求在加速成長,2019年各家屏下指紋供應商的出貨應該都能夠維持不小的增長,但是從市場份額來看,2018年匯頂一家獨大的局面,可能將會在2019年被打破,不過仍將保持龍頭地位。

原文標題:今年屏下指紋出貨將暴增600%!誰將是最大受益者?

文章出處:【微信號:icsmart,微信公眾號:芯智訊】歡迎添加關注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。