指紋+手勢識別有新進展，2017年進入混戰年

隨著指紋識別幾乎成為智能手機的標配功能，相應晶元企業的競爭也進入了白熱化階段。蘋果、三星、高通等行業晶元和終端設備領導廠商也在絞盡腦汁開發新技術和產品，如光學式指紋識、超聲波識別、指紋+手勢識別等，都將在今後兩年當中陸續成熟，並大規模進入市場。

與此同時，這些生物識別晶元的爆發，也給了IC代工廠商的產能帶來了不小的挑戰。晶元設計和產能大戰一觸即發。

傳統上，指紋圖像採集設備主要基於三種技術：光學技術、半導體硅技術、超聲波技術。光學感測技術類似攝像頭拍攝指紋，手機上用得很少，半導體硅技術是主流，無論是電容式還是電感式，其原理都是在一個集成有成千上萬半導體器件的"平板"上，手指貼在其上與其構成了電容（電感）的另一面，由於手指平面凸凹不平，凸點處和凹點處接觸平板的實際距離大小就不一樣，形成的電容/電感數值也就不一樣，設備根據這個原理將採集到的不同的數值匯總，就完成了指紋的採集。

而隨著技術和應用的發展，以上這些理論在實際應用中或多或少地都在發生著改變，具體情況如何呢？下面我們首先來看一下蘋果和三星們的動作吧。

iPhone 8欲將指紋感測器集成到屏幕中

據悉，蘋果或將在 iPhone 8 中採用全新的無邊框設計，將手機前部的所有功能都集成到屏幕上，也就是傳說中蘋果申請的一項叫作「靜電透鏡電容式指紋感測器」的專利。這個集成到屏幕中的指紋感測器可以代替 Home 鍵的功能。也就是說，Home鍵很可能真的要退出江湖啦。

這個新型的電容指紋感測器的構造包括三個主要部分：具有接觸表面和感測器表面的電介質結構，電容性感測元件陣列和在介電結構內形成的靜電透鏡。蘋果在該專利中解釋，因為屏幕中使用的技術可能對感測器讀取指紋精度影響顯著，所以他們研發工作的難點之一就是，使安置在顯示屏下面的指紋感測器具備更高的精準度。

此外，蘋果將為此項技術提供與傳統感測器相同的保護水平，而生物識別安全系統的有效性可能受到生物測定數據準確性的影響。這意味著，改進檢測解析度可能促使安全性得到提升。因此，提高檢測解析度也是研發這一系統的關鍵問題。

三星Galaxy S8要實現光學式指紋識別

三星電子Galaxy Note 7短命收場，重創三星品牌形象，也讓預計在明年上半年登場的 Galaxy S8 成為三星重振品牌的關鍵機種。據悉，三星已解決技術障礙，S8 有望成為全球第一款搭載光學式指紋識別的智能手機。

有消息顯示，三星 Galaxy S8 將成為全球第一款搭載光學式指紋識別感測器的智能手機，採用該技術，也可讓S8正面看不到用來安裝指紋識別感測器的物理性Home鍵，也就是說 S8也將採用全屏幕設計。

目前，三星光學式指紋識別感測器良率不高，不過距離S8問世還有3個月左右的時間，故三星應有足夠的時間解決良率問題。

光學式指紋識別不是很罕見的技術，其問世時間比電容式指紋識別、超聲波指紋識別還要早，目前已廣泛應用在各種設備上，只不過因光學式指紋識別感測器較占空間，且是利用 2D 圖像進行量測導致準確度下滑，故目前仍未能應用至智能手機等移動設備上。

不過，據悉三星已克服上述技術問題，除已研發出可將感測器搭載在屏幕下方的技術之外、也解決了準確度問題。

不過，關於S8 將採用光學式指紋識別的傳聞，Android Authority網站持不同看法。Android Authority指出，因三星 S8 處理器除了自家的 Exynos 8895之外，也會採用高通Snapdragon830，而從這點（搭載兩款處理器）來看，或許 S8 比較有可能會採用高通新研發的超聲波指紋識別感測器「Sense ID」。

超聲波指紋識別技術Sense ID

驍龍 Sense ID 指紋識別採用超聲波技術，起初是為美國政府開發的，政府及其附錄 F 級應用，是原生的3D掃描方案，可創建包含微小細節的指紋圖像及活體檢測，保證高識別度和安全性，完全不用擔心指紋被複制後輕易解鎖。

另外，驍龍 Sense ID 生物識別技術亦基於高通SecureMSM 硬體，與 FIDO（線上快速身份驗證）聯盟生物識別協議的結合，也可幫助設備製造商將指紋數據加密保存在設備中，而非雲端，從而更安全地連接到支持 FIDO 的網站、在線帳戶和設備。

Sense ID超聲波技術成像很好、解析度高（蘋果Touch ID為550DPI，超聲波技術>700dpi），耐用性比電容感測技術好，不過也有體積大和成本高的缺點。但是對比的是2D掃描方案，實際加入RF射頻掃描真皮層後，目前主流電容感測技術耗電量和成本的優勢都會被削弱，而原本便是缺陷的成像能力問題顯現。

前一段時間發布的小米5S手機搭載了高通驍龍Sense ID超聲波指紋識別技術。但與樂視不同的是，小米5S的「無孔式」超聲波指紋識別技術，將超聲波識別，置於2.5D玻璃面板之下而無需為指紋識別感測器單獨在面板上打孔。當手指輕觸識別區，一萬顆微震感測器進行超聲波探測，從而精準掃描指紋獨特的 3D 特徵。

然而，畢竟電容式識別歷史悠久，供應鏈完備，超聲波指紋識別技術在平台成熟度上，暫時比不上沿用已久的電容+RF射頻模式，不過隨著技術成熟度不斷提升，Sense ID在2017年可期。

Apple Watch將迎來手勢識別

據悉，蘋果最近申請了一項關於手腕動作識別的新專利，而這項專利暗示，未來的Apple Watch將會加入動作識別功能，無論是接聽電話，調節音量還是切歌，這些簡單的操作都可以用手勢來實現。

新的專利主要描述了一種可以被應用在腕上設備里的手勢識別技術。蘋果實現手勢識別的關鍵在於「腕部關節動作」。當手腕活動時，它肯定會對智能手錶或腕帶造成一定程度的擠壓。蘋果所描述的設備搭載了一系列相關的感測器，尤其是負責力感應的模塊，將會識別到手腕和腕帶/錶帶的互動，從而判斷用戶究竟做了什麼樣的手勢。為了提高準確度，設備中將會預存一系列手勢模板，以便讓系統進行比對，修正判斷結果。

不過，並不清楚蘋果這套系統該如何識別除了手腕彎曲以外的動作，畢竟除此之外還應該有伸出手指、握拳等各種各樣的動作。

蘋果對這項技術非常自信，在專利中稱這樣的腕帶解決方案能夠支持不計其數的手勢，並且可以擁有最佳的感測器布局。

三星欲在新機中引入指紋+手勢識別

前段時間，外媒曝光了一項三星在韓國申請的新專利。專利顯示，三星未來可能在手機指紋識別感測器上加入全新的手勢交互方式。類似於之前在華為和谷歌 Pixel 等手機中實現的那樣，用戶可以在指紋識別感測器上進行滑動操作以實現不同的功能，例如下滑打開通知欄，左滑打開相機等。

手勢操作功能相信大家不陌生，在華為、谷歌手機曾出現過。

此項專利申請於兩年之前，只是近期才被公開，並猜測該功能很可能會出現在三星下一代的旗艦機型 Galaxy S8 上。

活體指紋識別技術

隨著指紋識別在手機應用的爆發，匯頂科技這兩年風生水起，其還推出了自主研發的活體指紋識別解決方案，也是新一代單晶元指紋識別方案。該方案可以通過指紋、手指皮膚顏色以及心率信號等用戶的生物特徵來驗證用戶的真實身份，從而識別並拒絕偽造或克隆的假指紋。

該方案是將電容指紋感測器、光學檢測感測器無縫集成到一顆感測器中，從而通過指紋、手指皮膚顏色以及心率信號來驗證用戶的真實身份，識別並拒絕假指紋的一項全新技術。這種識別活體的方式效率更高，速度更快，識別成功率也更高。

目前，業界多使用多晶元方案，不僅結構設計複雜，佔用較大設計空間，且存在與APPLE衝突的專利風險。匯頂科技的指紋識別晶元採用單晶元方案，採用自有專利電路，安全規避了專利風險，並可以為手機結構設計留出更多空間，可適配多種ID設計需求。其演算法經過優化，亮屏狀態下最快解鎖速度可達0.2秒，滅屏狀態下最快解鎖速度可達0.3秒，相當於常人眨一下眼睛的速度，甚至更快，用戶識別體驗良好。

另外，該晶元方案內置活體指紋檢測和心率檢測功能，可有效識別出假指紋，同時可同步檢測心率，為移動支付提供更安全的保障。

前一時間，中興通訊推出的智能手機中興天機7MAX就搭載了這款活體指紋識別晶元。

2017指紋識別晶元市場混戰年

隨著指紋識別功能已被新一代智能型手機產品視為標準配備，全球指紋識別晶元市場商機2017年可望再次爆發，也吸引國內、外IC設計業者積極卡位。不過，面對中國大陸指紋辨識晶元市場，當地一線品牌手機業者如華為、Oppo、Vivo仍偏好FPC(FingerprintCards)的指紋識別晶元，二線品牌廠則優先選擇匯頂科技的方案。

中國台灣地區IC設計業者，如神盾、敦泰及義隆電雖然2016年下半陸續開始接獲指紋識別晶元訂單，但客戶規模明顯有限，2017年恐怕還是只能先看熱鬧，並試圖先敲開國際品牌手機大廠訂單大門，之後再伺機回攻大陸智能手機市場。

台系指紋識別晶元供應商表示，指紋識別模塊的量產工序繁瑣，需要龐大的技術人力支持，目前專攻指紋識別晶元商機的台系IC設計業者，在大陸上、下游產業鏈普遍都沒有充足的FAE資源可以支持下，搶攻大陸智能手機品牌廠的指紋識別晶元訂單，難度極大。

2017年大陸指紋識別晶元市場大戰，主要將上演兩強爭霸，其中，匯頂科技將以鄉村包圍城市，FPC則計劃用城市反擊鄉村，誰贏誰輸雖仍未有定論，但過往FPC一家獨大的局面勢必被打破，指紋識別晶元報價已跌破2美元，仍將持續往成本1美元區間靠近。

面對2017年全球指紋識別晶元市場戰況，FPC及匯頂科技已肯定將在大陸內需市場大打出手，雙方人馬的集團軍作戰模式，中小型晶元供應商難以比擬。台系IC設計業者也計劃由外而內，先用力搶食國際品牌手機大廠第二晶元供應商機後，全球指紋識別晶元市場的進入門檻已加速抬高。

台系IC設計業者直言，指紋識別晶元打的其實是一場資源消耗戰，不僅是技術人力上門支持，連上游晶圓代工廠、下游封測廠也需有產能支持，指紋識別晶元成本目前仍在1美元上下，1個月若備貨100萬顆，一次備3個月，等同需押300萬美元資金成本。

8吋晶圓代工廠產能搶奪戰大幕拉開

全球指紋識別晶元供應商積極投片生產，業界甚至傳出指紋識別晶元大廠FPC、匯頂等直接拿出高價訂金，預先搶購2017年8吋晶圓廠代工產能，使得包括台積電、聯電及中芯國際等8吋晶圓代工廠掀起新一波搶產能熱潮。

近期，不少台系LCD驅動IC業者擔心2017年8吋晶圓代工產能供應不足，重蹈2016年上半處於競爭劣勢的覆轍，遂決定提前在2016年第4季拉貨，卻發現即使在傳統淡季，兩岸8吋晶圓廠產能利用率仍是居高不下，業界甚至傳出部分晶元業者投片量大增，業者透露8吋晶圓廠再度掀起搶產能風潮，主要系因2017年指紋辨識晶元訂單大增所致。

大陸智能手機指紋識別晶元市場規模快速上揚，2015年需求量約1億顆，滲透率約25%，2016年需求量倍增至逾2億顆，預計2017年將增長至3億~4億顆，隨著手機客戶對於指紋識別功能需求不斷高漲，連帶讓指紋識別晶元供應商不斷搶進市場，並爭食8吋晶圓廠產能。

由於指紋識別晶元本身需要指紋觸碰的關係，面積無法有效微縮，兩岸晶圓代工廠雖不斷遊說指紋識別晶元供應商採用12吋廠更先進位程，但效果明顯不佳，面對採用12吋晶圓成本下降空間有限，加上良率問題，使得多數指紋識別晶元供應商仍堅持採用8吋廠產能。

目前，指紋識別晶元解決方案單價約2美元，晶元單價相對偏高，若以單月出貨300萬顆，每次備貨3個月的基礎來看，任何一家投入市場的指紋識別晶元供應商必須先花費近1,000萬美元，FPC與匯頂為阻止其它晶元供應商搶灘，不斷向晶圓代工及封測廠搶包產能，使得8吋廠產能炙手可熱。

全球指紋識別晶元市場大戰已從先前的技術、專利戰，進一步擴大到晶圓代工與封測產能資源爭奪戰，全球指紋識別晶元供應商紛針對兩岸8吋晶圓代工產能高價卡位，讓8吋晶圓產能恐在2017年初便提前出現缺貨壓力，這讓同樣依賴8吋晶圓產能的MCU、LCD驅動IC供應商相當緊張。

由於不少MCU、LCD驅動IC客戶的晶圓代工報價，明顯不如指紋識別晶元訂單，加上2017年全球指紋辨識晶元需

求量可望增長50%，以及指紋識別晶元供應商投片多集中在8吋晶圓廠，台系IC設計業者選擇提前投片的舉動，將提前拉響2017年8吋晶圓廠產能緊缺警報。

面對全球指紋識別晶元供應商對於8吋晶圓產能勢在必得，並喊出高價力搶產能，近期不少台系晶元業者決定採取彈性作法，提前在第4季對兩岸8吋晶圓代工廠預先投片，設法先拉高2017年第1季晶元庫存水位，以避免每逢旺季總是產能搶輸人的風險。

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