屏下指紋出貨暴增 最大受益者是誰(shuí)

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(shí)別系統(tǒng)FaceID，并且還直接用3D人臉識(shí)別取代了之前的指紋識(shí)別。雖然，3D人臉識(shí)別很先進(jìn)，也很方便，但其成本也是相當(dāng)?shù)母?。而且在某些使用?chǎng)景下人臉識(shí)別并不適合，比如一些需要帶口罩場(chǎng)景，而且對(duì)于大多數(shù)用戶來(lái)說(shuō)，已經(jīng)習(xí)慣了采用指紋識(shí)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(jìn)行挖孔，這也使得手機(jī)廠商能夠在保證前置指紋體驗(yàn)的同時(shí)，將進(jìn)一步提升全面屏的屏占比，提升整體設(shè)計(jì)的美觀性。所以，在蘋果推出iPhone X之后，大多數(shù)安卓手機(jī)廠商都沒(méi)有貿(mào)然跟進(jìn)3D人臉識(shí)別，而是選擇了采用屏下指紋技術(shù)。而在屏下指紋技術(shù)的應(yīng)用上，vivo最早采用，推動(dòng)也最為積極。

2019年屏下指紋出貨將達(dá)1.8億片

一年多的時(shí)間過(guò)去了，雖然這期間有少數(shù)安卓手機(jī)廠商跟隨蘋果推出了支持3D人臉識(shí)別的智能手機(jī)，但是只有少數(shù)旗艦機(jī)型（比如OPPO Find X、華為Mate 20 Pro等），而且有些還同時(shí)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(jī)都開(kāi)始標(biāo)配了屏下指紋。

根據(jù)研究機(jī)構(gòu)IHS最新公布的數(shù)據(jù)顯示，截至2018年底，累計(jì)有18個(gè)手機(jī)型號(hào)采用了顯示指紋技術(shù)。2018年屏幕指紋模組總出貨量達(dá)到3000萬(wàn)片。

而根據(jù)IHS Markit最新的《觸摸屏市場(chǎng)追蹤報(bào)告》（Touch Panel Market Tracker Report）預(yù)計(jì)，2019年屏幕指紋的出貨量預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)6倍，達(dá)到近1.8億片。顯然這對(duì)于屏幕指紋廠商來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常好的消息。

誰(shuí)將成為最大受益者？

屏下指紋技術(shù)主要分為兩派，一派是基于光學(xué)的屏下指紋，另一派則是通過(guò)超聲波來(lái)實(shí)現(xiàn)屏下指紋。不過(guò)，目前已量產(chǎn)并被廣泛應(yīng)用的都還是光學(xué)屏下指紋。

光學(xué)屏下指紋

而光學(xué)屏下指紋主要供應(yīng)商有匯頂科技、思立微、Synaptics，另外***神盾也有在開(kāi)發(fā)光學(xué)屏下指紋，但目前似乎并未量產(chǎn)。

在實(shí)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(lái)照亮手指的指紋，然后通過(guò)傳感器來(lái)識(shí)別從手指反射回來(lái)的光線，從而讀取指紋圖像。

不過(guò)，具體的實(shí)現(xiàn)方式上，一直在持續(xù)演進(jìn)。

最早宣布量產(chǎn)光學(xué)屏下指紋技術(shù)的是Synaptics，vivo推出的首款屏下指紋手機(jī)vivo X20 Plus屏幕指紋版就是采用的Synaptics的屏下指紋技術(shù)，不過(guò)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(xué)屏下指紋方案是由Synaptics和匯頂科技聯(lián)合供應(yīng)。

▲vivo X21的指紋模組

▲Synaptics的光學(xué)屏下指紋模組

▲Synaptics的光學(xué)屏下指紋傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

根據(jù)國(guó)外的拆解和成本計(jì)算機(jī)構(gòu)System Plus Consulting分析，Synaptics光學(xué)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(shí)別模組光源由OLED顯示屏提供，并在傳感器芯片上沉積了準(zhǔn)直器層。該準(zhǔn)直器層由有機(jī)、金屬和硅組成。傳感器芯片采用CMOS工藝，通過(guò)引線鍵合方式連接到柔性印刷電路板。

這種需要采用準(zhǔn)直器的光學(xué)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(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(xué)屏下指紋方案迅速升級(jí)成了直筒式超短焦鏡頭的方案（直接對(duì)指紋進(jìn)行拍照），這種方案相對(duì)于Synaptics的方案獲得圖像信息的準(zhǔn)確度更高，成本也相對(duì)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(jī)型的獨(dú)家供應(yīng)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(diǎn)，比如其焦距是固定的，所以對(duì)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(jī)跌落，可能會(huì)導(dǎo)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(jìn)入的市場(chǎng)的廠商有采用了新的螺旋式的鏡頭設(shè)計(jì)，并且鏡頭也從2P升級(jí)到了3P，其焦距是可以進(jìn)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(yīng)性更強(qiáng)。目前匯頂科技也已經(jīng)是一體化定焦的鏡頭方案。

至于***神盾（EgisTec），有消息稱其光學(xué)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(xué)屏下指紋方案。此前，三星的C系列部分機(jī)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(xué)指紋識(shí)別解決方案。這一種則是基于光學(xué)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(dòng)的sensor（光電轉(zhuǎn)換二極管），來(lái)替代傳統(tǒng)的硅基傳感器，將其置于蓋板玻璃和屏之間進(jìn)行貼合。

其優(yōu)勢(shì)在于，可以輕松實(shí)現(xiàn)大面積的指紋識(shí)別，同時(shí)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(jiǎn)單和清晰。此前，vivo第一代APEX的半屏指紋識(shí)別以及近期發(fā)布的APEX2019均基于此方案。

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

超聲波屏下指紋

超聲波指紋識(shí)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(huì)產(chǎn)生大小不同的回波（不同材料對(duì)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(duì)于聲波阻抗的差異，檢測(cè)不同聲波從發(fā)射到反射回來(lái)的時(shí)間，就可以區(qū)分指紋脊與谷所在的位置，從而識(shí)別出指紋的圖形。

因?yàn)槌暡ň哂幸欢ù┩感裕栽谑种赣猩倭课酃富蛩疂n的情況下仍能工作，并且其可以穿透玻璃、鋁、不銹鋼、藍(lán)寶石、塑料等材質(zhì)，當(dāng)然其穿透的厚度是有限的，所以目前要想利用超聲波實(shí)現(xiàn)屏下指紋識(shí)別，就必須要采用厚度非常纖薄的柔性O(shè)LED屏。

總結(jié)來(lái)說(shuō)，相對(duì)于光學(xué)屏下指紋，超聲波屏下指紋的優(yōu)勢(shì)在于具有較強(qiáng)的抗干擾性，即使手指上有水漬、油漬、污漬對(duì)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(cè)。另外在指紋識(shí)別時(shí)，超聲波指紋識(shí)別不需要像光學(xué)屏下指紋那樣，需要借助屏幕的光線，而且強(qiáng)光對(duì)其也沒(méi)有影響。

當(dāng)然，超聲波屏下指紋技術(shù)也有其劣勢(shì)，比如需要高壓驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射器，外圍器件相對(duì)較多，工藝復(fù)雜，成本較高。要實(shí)現(xiàn)屏下指紋識(shí)別，需要依賴于成本較高的柔性O(shè)LED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(huì)對(duì)其精確度造成影響。而且如果沒(méi)有貼合好，拆下來(lái)重貼可能會(huì)對(duì)柔性O(shè)LED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(dòng)。

高通的新一代超聲波屏下指紋技術(shù)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O(shè)LED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(shí)現(xiàn)屏下指紋識(shí)別。

早在去年6月下旬的上海MWC大會(huì)上，vivo也有展示兩臺(tái)采用超聲波屏幕指紋技術(shù)的樣機(jī)，似乎采用的也正是高通的超聲波指紋識(shí)別技術(shù)。

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(shí)別技術(shù)，不過(guò)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(huì)采用高通的超聲波屏下指紋技術(shù)。

另外值得一提的是，國(guó)內(nèi)的思立微也在開(kāi)發(fā)基于MEMS的超聲技術(shù)。據(jù)介紹，其自主研發(fā)的超聲換能器已通過(guò)系列性能測(cè)試，在10MHz頻點(diǎn)轉(zhuǎn)換效率可達(dá)1.5%，表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，并已應(yīng)用到下一代超聲指紋識(shí)別芯片的研發(fā)中。預(yù)計(jì)今年將會(huì)量產(chǎn)。

超聲波屏下指紋有望崛起，原有市場(chǎng)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(xué)屏下指紋方案出貨占比高達(dá)90%，而超聲波指紋識(shí)別方案出貨占比僅10%。同時(shí)IHS預(yù)測(cè)，超聲波解決方案的市場(chǎng)份額預(yù)計(jì)將在2019年擴(kuò)大，而光學(xué)取像解決方案的提供商將繼續(xù)優(yōu)化結(jié)構(gòu)、模組成本等，以鼓勵(lì)智能手機(jī)品牌加速采用。

根據(jù)IHS Markit預(yù)測(cè)，2019年屏幕指紋的出貨量預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)六倍，達(dá)到近1.8億片。

從目前的指紋識(shí)別市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看，光學(xué)屏下指紋龍頭廠商匯頂科技有望強(qiáng)者恒強(qiáng)，出貨量進(jìn)一步加速增長(zhǎng)。不過(guò)，高通得益于在超聲波指紋領(lǐng)域的多年布局，技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)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(duì)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(zhǎng)。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(chǎng)。

當(dāng)然，由于整個(gè)市場(chǎng)需求在加速成長(zhǎng)，2019年各家屏下指紋供應(yīng)商的出貨應(yīng)該都能夠維持不小的增長(zhǎng)，但是從市場(chǎng)份額來(lái)看，2018年匯頂一家獨(dú)大的局面，可能將會(huì)在2019年被打破，不過(guò)仍將保持龍頭地位。