買不到就自研？華為新傳感器專利曝光！最快年底落地！

自2023年8月29日，華為Mate 60 Pro系列手機(jī)未發(fā)先售以來，華為手機(jī)“王者歸來”，銷售數(shù)據(jù)節(jié)節(jié)攀升。

據(jù)知名市場機(jī)構(gòu)IDC統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2023年前三個季度，華為手機(jī)銷量排名還是“Others”。到了2023年第四季度，華為銷量同比增加達(dá)到36.2%，市場份額占比13.9%，成為該季度國內(nèi)市場第四位，重返前五。

此后，在2024年前兩周，華為重回國內(nèi)手機(jī)市場銷量冠軍寶座。

據(jù)華爾街見聞從供應(yīng)鏈獨(dú)家消息披露，截至3月1日，華為Mate60系列和Mate X5（折疊屏）兩款機(jī)型銷量合計(jì)已突破1000萬臺。

▲來源：網(wǎng)絡(luò)

華為Mate 60系列手機(jī)突破了高制程處理芯片、5G通信等關(guān)鍵卡脖子技術(shù)，從而熱賣并受到市場廣泛關(guān)注。然而，在看不見的隱秘角落，華為手機(jī)——或者說國產(chǎn)科技，仍存在不少卡脖子技術(shù)。

其中，備受爭議、對用戶使用體驗(yàn)影響較直接的，莫過于生物識別安全解鎖功能，華為Mate60系列手機(jī)全系均使用了短焦指紋識別傳感器，這引發(fā)了網(wǎng)友的吐槽和“對戰(zhàn)”：

▲來源：網(wǎng)絡(luò)

為什么網(wǎng)友這么反感華為Mate 60系列手機(jī)上使用的短焦指紋傳感器？

先說結(jié)論，因?yàn)檫@是目前使用效果較不理想、成本較低的指紋識別傳感器方案，一般被用在中低端手機(jī)中——網(wǎng)友期待能在華為旗艦手機(jī)中看到最先進(jìn)的指紋傳感器技術(shù)。

哪種指紋傳感器技術(shù)最先進(jìn)？

指紋識別傳感技術(shù)現(xiàn)階段大致可分為電容式、光學(xué)式，以及超聲波三種，從蘋果推出帶有電容式指紋識別功能的手機(jī)后，指紋識別傳感技術(shù)被大規(guī)模應(yīng)用，目前仍是市場主流手機(jī)生物識別技術(shù)之一。

電容式指紋傳感器需要開孔，早期手機(jī)的正面指紋解鎖按鍵，以及后來的側(cè)面解鎖/開關(guān)機(jī)按鍵，均是電容式指紋傳感器。其原理是利用硅晶圓在和我們皮膚上電解液接觸的時候后形成電場，同時指紋在微觀上是高低不平的（肉眼不可見），這時候傳感器就可以記錄下指紋的形狀，以供解鎖使用。

▲來源：中關(guān)村在線

光學(xué)式指紋傳感器本質(zhì)上是一個“圖像傳感器”，借助光線在指紋表面的反射和散射來生成圖像，然后進(jìn)行識別，我們?nèi)粘Ｉ舷掳嗟拇蚩C(jī)或門禁等，都采用了光學(xué)指紋識別技術(shù)。這個方案又分為超薄屏下指紋（光學(xué)透射式）、短焦屏下指紋（光學(xué)投射式）兩個分支。

▲來源：中關(guān)村在線

超聲波指紋傳感器則是利用超聲波脈沖感應(yīng)指紋特有的孔和脊，并形成3D深度數(shù)據(jù)，相比光學(xué)方案，由于能夠識別指紋的三維形貌——這是目前唯一一種能形成指紋3D數(shù)據(jù)的主流指紋傳感器方案，因此也具備更高的安全性。超聲波具有穿透性，顯示屏幕無需開孔。而且即便是濕手或有污漬的情況下，在識別率、靈敏度等方面受到影響的概率也相對更低。

此外，因超聲波指紋顯著較光學(xué)指紋薄 (約為光學(xué)的1/10)，故為折疊式手機(jī)未來關(guān)鍵零組件之一。

▲來源：中關(guān)村在線

因此，無論是安全性、識別率、靈敏度等各方面，對用戶來說，超聲波指紋傳感器使用體驗(yàn)領(lǐng)先于電容式、光學(xué)式指紋傳感器。而超聲波指紋傳感器也是成本最高的指紋識別方案，目前大多是旗艦手機(jī)采用。

成本太貴，華為手機(jī)用不起？

顯然不是。

超聲波指紋傳感器方案最先由高通于2015年推出，當(dāng)前高通是全球超聲波指紋傳感器獨(dú)家供應(yīng)商——高通是全球唯一一家擁有成熟的超聲波指紋識別傳感器芯片解決方案的供應(yīng)商。

我國指紋識別傳感器龍頭企業(yè)匯頂科技，也在2023年推出了自家的超聲波指紋傳感器方案，有望在2024年大批量出貨，客戶包括Vivo等手機(jī)巨頭，打破了高通在超聲波指紋傳感器的壟斷地位。

然而，受地緣政治因素印象，華為無法向高通或者匯頂科技購買超聲波指紋傳感器，前者是一家美國公司，而匯頂科技的超聲波指紋傳感器方案并沒有完全繞開高通的專利，華為也沒法使用。

所以現(xiàn)在市場上，華為采購不到不受限制的超聲波指紋傳感器產(chǎn)品，應(yīng)用于自家的旗艦手機(jī)上。

既然買不到，華為又發(fā)揮了他的看家本領(lǐng)——自研，自己設(shè)計(jì)（甚至是制造）完全自主知識產(chǎn)權(quán)的超聲波傳感器。

3月9日，據(jù)數(shù)碼博主定焦數(shù)碼透露，華為正在研發(fā)超聲波指紋傳感器方案。

據(jù)國家知識產(chǎn)權(quán)局專利介紹資料顯示，這是一項(xiàng)發(fā)明名稱為“一種超聲波指紋識別模組、系統(tǒng)及電子設(shè)備”的專利。

專利摘要顯示，本申請實(shí)施例提供一種超聲波指紋識別模組、系統(tǒng)及電子設(shè)備。實(shí)施本申請實(shí)施例可以提高識別指紋信息的準(zhǔn)確率。專利描述當(dāng)前超聲波指紋識別模組也有存在以下的問題：

一個問題是當(dāng)前超聲波指紋識別模組發(fā)送的超聲波的穿透能力不足，尤其是應(yīng)用于帶有鋼化玻璃膜的屏幕的終端時，鋼化膜會影響超聲波的穿透，從而使得超聲波反射回的回波信號量大小，導(dǎo)致超聲波指紋識別模組無法準(zhǔn)確有效地識別指紋信息。另外一個問題是，超聲波指紋識別模組緊貼于屏幕下方，回波信號中會帶有大量的其他器件反射回的信號，造成當(dāng)前指紋圖像對應(yīng)的原始信噪比(Signal?to?noise ratio，SNR)較小，從而也導(dǎo)致超聲波指紋識別模組無法準(zhǔn)確有效地識別指紋信息。

該專利于2023年7月4日申請，2023年11月14日對公眾公布。相關(guān)分析稱，華為的超聲波指紋識別專利或?qū)⒗@開現(xiàn)有專利限制，并進(jìn)一步提高超聲波指紋傳感器的靈敏度和準(zhǔn)確率。

▲來源：國家知識產(chǎn)權(quán)局

定焦數(shù)碼同時透露，華為自研超聲波指紋傳感器預(yù)計(jì)會在2024年末到2025年中量產(chǎn)發(fā)布，按華為旗艦手機(jī)發(fā)布規(guī)律展望，P80 系列手機(jī)有望搭載自研超聲波指紋傳感器，帶來更好的指紋解鎖體驗(yàn)。

激光雷達(dá)、圖像傳感器、毫米波雷達(dá)、MEMS傳感器……投研并用，冰山之下，華為大力布局傳感器賽道

超聲波指紋傳感器并不是華為少數(shù)自研的傳感器技術(shù)，事實(shí)上，作為信息技術(shù)的基礎(chǔ)、物理世界連接數(shù)字世界的橋梁，華為一直以來重視傳感器技術(shù)的發(fā)展和自研儲備。 2023年10月份，就有媒體曝出華為正在自研全新的CMOS圖像傳感器，并且涉及從晶圓制造到芯片設(shè)計(jì)全流程。相關(guān)信息參看《從晶圓開始，這個傳感器又要自研了！》 多年以來，華為通過投資、自研并用的方式，大力布局了多條關(guān)鍵傳感器賽道。 早在2016年，就有傳聞華為以20億美金的價格，欲收購消費(fèi)電子MEMS陀螺儀供應(yīng)大廠應(yīng)美盛（InvenSense），但最終未能達(dá)成。 2018年，華為在法國東南部城市格勒諾布爾設(shè)立在法國的第五家研發(fā)中心，主攻傳感器和軟件研發(fā)。

2019年9月，華為發(fā)布了首款光纖傳感產(chǎn)品OptiXsense EF3000，進(jìn)軍光纖傳感賽道，成為其企業(yè)光網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的重要一環(huán)。相關(guān)信息參看《華為發(fā)布兩款光纖傳感器產(chǎn)品！》 2019年10月，在世界智能網(wǎng)聯(lián)汽車大會高峰論壇上，華為輪值董事長徐直軍明確表示，華為要造激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)等智能汽車核心傳感器。 此后，在2020年12月，華為正式發(fā)布車規(guī)級高性能激光雷達(dá)產(chǎn)品——96線中長距激光雷達(dá)；2022年3月，在2022華為全屋智能及全場景新品春季發(fā)布會上，華為發(fā)布了首款毫米波AI超感傳感器。 除了在光纖傳感器、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)等傳感領(lǐng)域的自研外，華為還大力投資了多家傳感器上下游企業(yè)，包括了激光器、CMOS圖像傳感器、TOF傳感器、MEMS陀螺儀、旋變傳感器等多條賽道（可上下滑動查看）：

縱慧芯光：提供高功率以及高頻率垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）解決方案，生產(chǎn)VCSEL芯片、器件及模組等產(chǎn)品，可應(yīng)用在3D感知、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、自動駕駛、生物醫(yī)療傳感器和高速光通信等領(lǐng)域。同時，縱慧芯光也是華為手機(jī)ToF光源的主要供應(yīng)商。2020年6月獲華為哈勃投資。

思特威：主營方向是CMOS圖像傳感器集成電路芯片的研發(fā)、設(shè)計(jì)和銷售，芯片主要用于安防監(jiān)控，汽車車載和人工智能等領(lǐng)域。2020年8月獲華為哈勃投資。

炬光科技：主要從事激光行業(yè)上游的高功率半導(dǎo)體激光元器件、激光光學(xué)元器件的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，擁有車規(guī)級汽車應(yīng)用（激光雷達(dá)）核心能力，正在拓展面向智能駕駛激光雷達(dá)(LiDAR)、智能艙內(nèi)駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)(DMS)等汽車創(chuàng)新應(yīng)用場景的車規(guī)級核心能力。2020年9月獲華為哈勃投資。

南京芯視界：芯視界在單光子直接ToF（SPAD dToF）技術(shù)和應(yīng)用落地上處于領(lǐng)先地位，是全球率先研究單光子dToF三維成像技術(shù)的先驅(qū)之一。公司擁有芯片級的光電轉(zhuǎn)換器件設(shè)計(jì)和單光子檢測成像技術(shù)，主營基于單光子探測的一維和三維ToF傳感芯片。芯片產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于掃地機(jī)、無人機(jī)和手機(jī)等諸多消費(fèi)類電子領(lǐng)域，以及AR/VR、智能家居和自動駕駛激光雷達(dá)等應(yīng)用。2020年9月獲華為哈勃投資。

長光華芯：長光華芯也是研發(fā)VCSEL的企業(yè)，已推出距離傳感器、結(jié)構(gòu)光（SL）、飛行時間（ToF）三大類產(chǎn)品，標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的波長包含808 nm、850 nm、940 nm等，是全球少數(shù)幾家研發(fā)和量產(chǎn)高功率半導(dǎo)體激光器芯片的公司。2019年4月獲華為哈勃投資。

聚芯微電子：擁有智能音頻、3D視覺、光學(xué)傳感和觸覺感知等多條產(chǎn)品線布局。其中用于3D成像的飛行時間（Time-of-Flight）傳感器采用了背照式（BSI）技術(shù)，具有高精度、小像素尺寸、高分辨率、低功耗、全集成等特點(diǎn)，打破歐美國際廠商的壟斷，可廣泛應(yīng)用于人工智能、人臉識別、自動駕駛、AR/VR、3D建模、動作捕捉、機(jī)器視覺等領(lǐng)域，在手機(jī)、安防、汽車等主流市場擁有光明的商業(yè)落地前景。

睿芯微電子：睿芯微電子擁有全球領(lǐng)先的超低噪聲芯片技術(shù)、光譜圖像傳感器芯片技術(shù)和音頻芯片技術(shù)，芯片廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)，通訊，安防， 支付和音頻市場

曼光信息：是光電應(yīng)用軟件研發(fā)商。公司業(yè)務(wù)面向5G、光通信、光電傳感、光計(jì)算、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、國防安全等領(lǐng)域，主要涵蓋電磁場仿真與測量兩大業(yè)務(wù)。

中電儀器：主要從事微波/毫米波、光電、通信、基礎(chǔ)通用類測量儀器以及自動測試系統(tǒng)、微波毫米波部件等產(chǎn)品的研制、開發(fā)和批量生產(chǎn)，并為軍、民用電子元器件、組件、整機(jī)和系統(tǒng)的研制、生產(chǎn)提供檢測與應(yīng)用，具有較強(qiáng)的研發(fā)、生產(chǎn)、測試和試驗(yàn)驗(yàn)證能力，達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)水平。

深迪半導(dǎo)體：主營業(yè)務(wù)為MEMS陀螺儀系列慣性傳感器芯片，為消費(fèi)電子及汽車電子市場提供商用MEMS陀螺儀芯片，以及為客戶提供全面的應(yīng)用解決方案。2021年8月獲華為哈勃投資。

華旋傳感：是一家專業(yè)致力于車用旋變傳感器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的企業(yè)，主要應(yīng)用在新能源汽車主驅(qū)系統(tǒng)、智能轉(zhuǎn)向、剎車系統(tǒng)以及機(jī)器人領(lǐng)域。2022年12月獲華為哈勃投資。

結(jié)語

從4G旗艦手機(jī)到短焦指紋旗艦手機(jī)，在嚴(yán)厲的技術(shù)制裁下，在短暫時間內(nèi)，華為不得不拿出折中的產(chǎn)品方案，因此也備受爭議。 一段時間后，通過技術(shù)自研，攻克卡脖子技術(shù)難點(diǎn)，華為再次拿出“遙遙領(lǐng)先”的產(chǎn)品，卻也顯示出華為的技術(shù)實(shí)力，展現(xiàn)中國企業(yè)的成長韌性，令人欽佩。 未來，面對復(fù)雜的國際形勢，如傳感器這樣的敏感硬科技產(chǎn)業(yè)，堅(jiān)持國產(chǎn)自主研發(fā)才是硬道理！ 審核編輯 黃宇