CTIMES作者

指纹识别将走向何方?

自从2013年苹果在iPhone 5s之Home键中导入Touch ID指纹识别技术后,电容式指纹识别开始蓬勃发展。更加速了手机上相关生物识别开发的热潮,如2D脸部影像识别、虹膜识别(须按键启动后,注视特定区域)等。但前述方案除了电容式指纹识别之速度、安全性与稳定度较高,其余方案皆无法达到替代指纹识别之水准。

直至2017年iPhone X推出自行开发之3D结构光,马上让生物识别主角由手指转移至脸部,但3D脸部识别由于模组成本昂贵且演算法技术门槛高,仅少数品牌于最高阶手机采用。

目前智能手机市场,生物识别以指纹识别与3D脸部识别为2大主流技术,其中指纹识别市场产值2018年规模约12.4亿美元,预估2018~2023年之CAGR为3.0%。相较传统开孔式电容方案,光学与超音波屏幕下指纹识别(Fingerprint on Display,简称FoD)应用于手机屏幕下,可促成更高屏占比。

在Android阵营追逐全屏幕趋势下,中国大陆品牌华为小米、VIVO等导入动作积极,且据传供应商神盾以2.5美元超低价抢市,2019年光学式指纹识别成长空间大。全球单一出货量最大之业者三星则优先在S10与S10+旗舰机导入高通超音波指纹识别技术。2019年下半年售价更高之Note 10亦有机会搭载,故2019年FoD模组预估出货量可达2.03亿个,2019~2023年之CAGR为35.4%。

目前光学式指纹识别以汇顶之解决方案为主流,中国大陆品牌业者2018年开始积极于新旗舰产品上采用如VIVO NEX/X21、华为Mate 20、小米8、OPPO R17等。

2019年不仅中国大陆4大品牌高阶机种持续使用,三星亦于中阶机种A50、A70、A80首次引入光学式指纹识别。台湾业者神盾切入三星A系列手机光学式FoD供应链,将打破汇顶垄断之光学式FoD市场,加速价格竞争与提升整体市场渗透率。

光学式模组位于OLED面板下方,其硬体结构为镜头、感测器(CMOS/TFT)的组合,因不必紧密贴合面板,可较前一代大幅减少成本。此设计转变也是光学式指纹识别受到手机品牌积极采用之原因,但缺点仍为用户需大力下压,才会开始点亮屏幕并执行识别工作,识别速度较慢。OLED因本身材质问题,长期下来在识别区域可能会有烙印问题。

全球智能手机指纹识别模组2018-2023年出货量(资料来源:资策会MIC,2019年4月)高通超音波指纹识别方案最早搭载于2016年小米5S(置于下巴处采无开孔按键),2018年华为荣耀10亦为置于玻璃下之无开孔按键。但前述机型并未经超音波方案创造更高屏占比,故产品诉求与电容式差异不大。目前手机品牌采用者仍不多,仅三星于2019 MWC发表之旗舰S10及S10+采用,并舍弃使用上不甚方便之虹膜识别。

2018年12月Snapdragon Technology Summit,高通所发表之855芯片组除效能提升及支援5G基频芯片外,更引人注意的是Qualcomm 3D Sonic Sensor。Snapdragon芯片组从RF到屏幕下指纹识别技术,经水平整合越来越多功能,提升附加价值。因855产品定位且模组成本仍高,故短期目标将以旗舰机种为主。未来3D Sonic Sensor若下放至7或6系列,将有机会冲击光学式指纹识别市场,其硬体架构为在软性OLED面板下置入一个TFT的超音波感测器,讯号透过FPCB传输至ASIC进行处理,最后再传输至SDM 855。

主要优势为识别速度较光学快且超音波不受水渍、油污影响识别过程,其所生成之3D感测模型精准度与安全性较光学式2D影像更佳。另可侦测手指血流防止有心人士透过图片或假模型诈骗感测器。此外,高通表示OEM可透过超音波研发健康方面应用,如心律监控、血糖分析、BMI量测,但尚未见到实际案例。目前其缺点为相容面板仅限软性OLED且价格仍高出光学与电容式模组不少,故现阶段仅三星旗舰机种搭载。

因为感应器采用TFT非CMOS,故感应面积可扩展性高。据传高通将于2019年H2将会推出尺寸更大的模组(最大约40 x 60mm),约占6吋手机屏幕面积之23.5%。面积加大对超音波方案是重要课题,因本身无须依赖屏幕上之发光导引指标,这将有利使用者盲眼屏幕解锁(如从口袋中取出时)。

尽管Synaptics于2017年发表了屏幕下光学指纹识别后,但终端手机品牌并无采用,故指纹识别产品仍以电容式为主,未来将积极扩大于车用与PC市场地位。2019年蓝天电脑导入Synaptics SecurePad Gamma光学指纹识别模组至Clevo P970、P960、PB70、PB50笔电之触控板选配规格。

另一大厂Fingerprint Cards(FPC)约90%营收依赖智能手机产品,2019年1月已完成光学式指纹识别demo,近期将切入屏幕下光学指纹识别市场并提供大尺寸识别区域(2 x 2 cm ~ 3 x 3 cm)。信用卡、智能门锁、行李箱等生活应用产品目前虽仅占营收10%,FPC仍积极开拓市场,将其虹膜结合脸部识别技术(2017年FPC以106百万美元并购Delta ID所取得)与北美后照镜业者Gentex合作试图切入车用市场。但驾驶须多执行一个注视后照镜动作(内建IR镜头),且成本上相较指纹识别是否存优势,有待观察。

现代汽车于2018年广州车展展示2019 Santa Fe时即搭载2个指纹识别,分别位于车门、启动按钮。未来使用者除可快速开启车门,还可记录每个人之方向盘与椅子高度,让汽车从传统钥匙知道有人靠近进化成知道谁进入与操驾,创造更多应用空间(如共享租赁、客制保险费率、肇事责任厘清)。且指纹识别模组占整体车之售价极低,车厂导入上阻碍相对较低。但安装车外指纹识别易受到气候影响,须强化防水、防尘能力,而这是过往在手机、NB所未曾遭遇之情形。以2018年全球汽车销量约9,000万台,每部车搭载2个模组推算,潜在市场至少约3.6亿美元。

不论是高通超音波或汇顶光学指纹识别方案皆仰赖OLED,而其OLED面板的高价限制了FoD往中低阶手机市场之拓展性。2019年智能手机之指纹渗透率已达近87%,尚未搭载者仅剩13%,接近整体市场天花板。而2019年搭载LCD面板手机仍约占总体市场之大多数(约65%),8.12亿支LCD手机若全部改成FoD设计,每年约可创造24亿美元的新增市场规模(假设每个FoD模组要价3美元)。

因此,未来FoD如何扩展至LCD为打开新市场之钥匙。高通超音波方案的专利文件中除OLED外,亦将LCD面板纳入申请范围。可见其并未忽略此潜在市场。由文件中可察觉其感测器,位于面板TFT基板之下,故穿透深度高。

2019年1月小米主席林斌于微博展示巨大指纹解锁区域(25mm x 50.2mm)之文章引起网友热烈讨论,同时间VIVO Apex 2原型机内建全屏幕下指纹解锁,而OPPO在中国大陆的技术发表会上光域指纹识别区域为传统之15倍。前述业者均放大光学识别范围,优势为不需于屏幕上标示手指按压位子,有利消费者快速解锁与解决OLED同一区域重复高亮度显示之烙印问题。推测与中国大陆业者合作密切之汇顶已有大面积TFT感测技术布局。

高通在2019年MWC上透过三星S10推出超音波指纹识别,且预计在2019下半年释出面积更大的模组。FPC CEO在2018Q4法说会中表示2019年除单点产品(1 x 1 cm)外亦会推出2 x 2或3 x 3 cm之光学识别方案,做为市场后进者FPC光学识别模组更薄、画面解析度更高。

Synaptics技术发展重心已转移至IoT装置之语音识别芯片而非指纹识别,前述SecurePad Gamma PC用光学FoD为其与上海箩箕(Oxi Technology)技术合作之产物。

LCD大厂JDI于2018年12月开始量产基于LTPS之电容式指纹识别,其材质为可透光之玻璃,首先应用于智能门锁。由JDI所申请之屏幕下指纹识别专利可发现半透明电容感测层位处于cover glass与面板之间,尚无法得知若应用于手机时是否会影响影像清晰度。中国大陆面板龙头BOE亦自行研发OLED电容式指纹识别,专利文件显示感测层位于薄膜与基板之间,与JDI之策略存在些许不同,但可解决OLED烙印问题并降低对供应商之依赖。

另外,2019年3月群创光电与指纹识别业者速博思策略合作,让原本生产3.5代TFT-LCD面板厂,供应电容式指纹机感测模组,瞄准印度市场,显示玻璃基板之低成本与可扩大性优势受到越来越多IC厂商采用。由前述面板厂动向,说明其有意切入指纹识别市场做垂直整合,提升面板之附加价值。

半导体行业观察
半导体行业观察

最有深度的半导体新媒体,实时、专业、原创、深度,30万半导体精英关注!专注观察全球半导体最新资讯、技术前沿、发展趋势。

产业计算机视觉智能芯片指纹识别
相关数据
高通机构

高通公司(英语:Qualcomm,NASDAQ:QCOM)是一个位于美国加州圣地亚哥的无线电通信技术研发公司,由加州大学圣地亚哥分校教授厄文·马克·雅克布和安德鲁·维特比创建,于1985年成立。两人此前曾共同创建Linkabit。 高通公司是全球3G、4G与5G技术研发的领先企业,目前已经向全球多家制造商提供技术使用授权,涉及了世界上所有电信设备和消费电子设备的品牌。根据iSuppli的统计数据,高通在2007年度一季度首次一举成为全球最大的无线半导体供应商,并在此后继续保持这一领导地位。其骁龙移动智能处理器是业界领先的全合一、全系列移动处理器,具有高性能、低功耗、逼真的多媒体和全面的连接性。目前公司的产品和业务正在变革医疗、汽车、物联网、智能家居、智慧城市等多个领域。

华为机构

华为成立于1987年,是全球领先的ICT(信息与通信)基础设施和智能终端提供商。华为的主要业务分布在无线、网络、软件、服务器、云计算、人工智能与大数据、安全、智能终端等领域,发布了5G端到端解决方案、智简网络、软件平台、面向行业的云解决方案、EI企业智能平台、新一代FusionServer V5服务器、HUAWEI Mate等系列智能手机、麒麟系列AI芯片等产品。目前华为拥有18万员工,36所联合创新中心,14所研究院/所/室,业务遍及170多个国家和地区。

http://www.huawei.com/cn
语音识别技术

自动语音识别是一种将口头语音转换为实时可读文本的技术。自动语音识别也称为语音识别(Speech Recognition)或计算机语音识别(Computer Speech Recognition)。自动语音识别是一个多学科交叉的领域,它与声学、语音学、语言学、数字信号处理理论、信息论、计算机科学等众多学科紧密相连。由于语音信号的多样性和复杂性,目前的语音识别系统只能在一定的限制条件下获得满意的性能,或者说只能应用于某些特定的场合。自动语音识别在人工智能领域占据着极其重要的位置。

三星机构

三星集团是韩国最大的跨国企业集团,同时也是上市企业全球500强,三星集团包括众多的国际下属企业,旗下子公司有:三星电子、三星物产、三星航空、三星人寿保险、雷诺三星汽车等,业务涉及电子、金融、机械、化学等众多领域。 三星集团成立于1938年,由李秉喆创办。三星集团是家族企业,李氏家族世袭,旗下各个三星产业均为家族产业,并由家族中的其他成员管理,集团领导人已传至 李氏第三代,李健熙为现任集团会长,其子李在镕任三星电子副会长。

小米机构

小米是中国一家专注于智能硬件、智能家居以及软件开发的企业,于2010年4月6日成立,总部位于中国北京,截至2018年3月31日,员工人数近1.45万。 2010年8月及12月,小米发布了基于安卓系统深度定制的第三方固件MIUI及首款移动应用米聊。2011年8月16日,小米正式推出了其第一款硬件产品——小米手机(一代),开创了以互联网线上抢购高配置、低售价的智能手机销售模式。 通过旗下生态链品牌MIJIA(米家),小米的产品线从智能手机及耳机、移动电源等手机周边产品和音箱、手环等相关移动智能硬件,扩展到智能电视、机顶盒、路由器、空气净化器、电饭煲等家居消费产品。截至2018年3月底,小米已进入全球74个国家和地区的市场,并在其中15个市场智能手机出货量名列前五。 2012年,小米全资买入北京多看科技有限公司,进入电子书阅读领域。多看阅读是旗下网站,并有相应的App。2018年,业界传闻小米有计划生产电子阅读器。 2018年5月3日,小米正式向香港交易所提交IPO申请[6],于2018年7月9日以同股不同权的方式挂牌上市,并计划于7月23日纳入恒生综合指数。 2018年11月19日,美图公司与小米集团宣布达成战略合作伙伴关系,合作期限30年。

5G技术

第五代移动通信系统(5th generation mobile networks),简称5G,是4G系统后的延伸。美国时间2018年6月13日,圣地牙哥3GPP会议订下第一个国际5G标准。由于物理波段的限制,5G 的网络也将会与其他通信技术并用,包含长距离的其他传统电信波段。

结构光技术

结构光是将已知图案(通常是栅格或水平条)投射到场景上的过程。这些物体在撞击表面时变形的信息来在视觉系统中计算场景中物体的深度和表面信息,如在结构光3D扫描器中使用的。 结构光是一组由投影仪和摄像头组成的系统结构。用投影仪投射特定的光信息到物体表面后及背景后,由摄像头采集。根据物体造成的光信号的变化来计算物体的位置和深度等信息,进而复原整个三维空间。

暂无评论
暂无评论~