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| 本文作者： 張偉 | 2016-06-10 19:10 |
雷鋒網(wǎng)按：本文作者鄧鄧大人，知乎專欄筆戈科技。
自從1998年西門子展示了帶指紋識(shí)別的手機(jī)后，指紋識(shí)別并沒有沉寂，而是經(jīng)過了十幾年的不斷發(fā)展，在 iPhone5s之后掀起一股指紋風(fēng)，引來了手機(jī)指紋識(shí)別的元年。
指紋識(shí)別集成在手機(jī)上的形式無外乎就是這幾種：后置和前置，還有側(cè)邊等。
大家挖空心思的結(jié)果只有一個(gè)，就是讓指紋識(shí)別在手機(jī)上做到優(yōu)雅美觀大方，而且又方便使用。
幾年過去了，在體驗(yàn)上貌似沒有人打破和超越過Touch ID。實(shí)際上，經(jīng)過指紋大爆發(fā)之后，衍生出來的商機(jī)令各大指紋技術(shù)公司更熱衷開發(fā)新技術(shù)。他們不斷地向外界展示自家的新技術(shù)，也開始嘗試指紋識(shí)別的新可能——隱藏式指紋。
匯頂是世界上第一個(gè)提出隱藏式指紋識(shí)別方案的廠家，叫做IFS指紋識(shí)別與觸控一體化技術(shù)（Invisible Fingerprint Sensor）。然而兩年快過去了，并沒有引來手機(jī)廠家的青睞，僅在2016國際消費(fèi)電子展（CES）上收獲兩項(xiàng)嵌入式技術(shù)創(chuàng)新大獎(jiǎng)。
挪威IDEX也是一家老牌生物識(shí)別技術(shù)公司，它幾乎不生產(chǎn)指紋芯片，但是擁有渾厚的專利技術(shù)，更多是通過技術(shù)授權(quán)來獲利，甚至連蘋果都跟它有一些指紋方面交叉專利許可。IDEX開發(fā)出玻璃指紋技術(shù)，可以將指紋芯片做進(jìn)玻璃中。
Synaptics在觸控芯片領(lǐng)域一直是霸主般的存在，嗅到指紋商機(jī)時(shí)果斷收購了Validity并致力于Natural ID指紋識(shí)別技術(shù)。三星手機(jī)一直采用他家的指紋芯片，他不僅有芯片設(shè)計(jì)能力，還能進(jìn)行封裝等一條龍服務(wù)。Synaptics僅僅只是宣布可實(shí)現(xiàn)隱藏式指紋，并沒有實(shí)體東西。但是一想到他家的指紋表面還是涂層，前不久才搞定玻璃覆蓋，要想實(shí)現(xiàn)隱藏式指紋，需要花費(fèi)的時(shí)間估計(jì)有點(diǎn)長。
FPC這幾年在指紋識(shí)別領(lǐng)域可謂一帆風(fēng)順，銷量猛增，聯(lián)合從事玻璃面板和層壓技術(shù)的TPK，成功地將FPC1268指紋傳感器跟面板玻璃結(jié)合在一起。并發(fā)布了工程機(jī)視頻，演示了這項(xiàng)技術(shù)（YouTube：FPC1268）。
LG子公司Innotek向外界展示其融合了指紋功能的玻璃面板，但是Innotek之前并沒有做過指紋芯片，也沒有手機(jī)采用，對(duì)于他家的隱藏式指紋我持觀望態(tài)度。
看完這幾家的方案，我們現(xiàn)在來細(xì)聊一下他們所說的隱藏式指紋識(shí)別到底有何特別之處？
我們先來了解一下現(xiàn)有的指紋模組，從圖中可以看到，一個(gè)指紋識(shí)別模組包括：保護(hù)層（藍(lán)寶石玻璃、玻璃、陶瓷或者涂層）、金屬檢測（裝飾）環(huán)、指紋Sensor、按鍵開關(guān)（后置或有一些前置沒有按鍵開關(guān)）。
剔除掉開關(guān)和裝飾環(huán)后，就是一個(gè)純粹的指紋模組，就如上面拆解圖的中間那部分。
例如手機(jī)中后置的指紋，也就只有一個(gè)指紋Sensor和保護(hù)層，這兩個(gè)部分就可以組成一個(gè)指紋識(shí)別裝置。
通過進(jìn)一步的拆解可以看到，蘋果的Touch ID指紋芯片貼合在藍(lán)寶石玻璃上面，實(shí)際上指紋芯片的面積是一個(gè)邊長為6.4mm的正方形，表面的藍(lán)寶石玻璃直徑為9.6mm的圓，指紋芯片厚度為0.2mm，而藍(lán)寶石玻璃的厚度則為0.3mm左右（去掉絲印后應(yīng)該是 0.28mm）。
我又拆解了兩個(gè)指紋模組，指紋保護(hù)層的厚度分別為（MX4 Pro）0.27mm 和（PRO 6）0.2mm。因?yàn)椴ＡУ慕殡姵?shù)沒有藍(lán)寶石那么高，所以同樣做蓋板保護(hù)，需要比藍(lán)寶石更薄。
從拆解中基本上可以得到這樣一個(gè)觀點(diǎn)：現(xiàn)在主流的指紋芯片的信號(hào)能穿透0.3mm厚的藍(lán)寶石和0.2mm厚的玻璃。既然這樣，把手機(jī)屏幕的面板玻璃做薄到0.2mm后，再把指紋Sensor貼在下面，行不行？
其實(shí)可行，上面說的幾家隱藏式指紋的解決方案，其實(shí)就是將保護(hù)層的玻璃換成手機(jī)屏幕的保護(hù)玻璃，然后把指紋Sensor貼在玻璃下面，引出一根排線跟手機(jī)相連。
問題來了，手機(jī)的保護(hù)玻璃目前見過最薄的是0.4mm厚，再薄的話就起不到保護(hù)性作用，所以把手機(jī)的玻璃做到0.2mm薄那樣子是不現(xiàn)實(shí)了，怎么辦？
所以，在這幾家出了隱藏式指紋方案的廠家中，分別用了圖中的三種方案。
第一種是將指紋Sensor置于整個(gè)手機(jī)玻璃面板下面。
第二種則將玻璃面板掏個(gè)洞至0.2-0.3mm深，然后將Sensor裝進(jìn)去。
第三種更是將Sensor融合進(jìn)玻璃之中。
值得注意的是，目前這些隱藏式指紋方案，都只是將保護(hù)玻璃下巴的Home鍵位置由原來需要開孔變成無孔，識(shí)別的區(qū)域還是原來的Home鍵區(qū)域，嚴(yán)格意義上應(yīng)該叫做無按鈕指紋識(shí)別。
例如匯頂這種最早搞的使用的是第一種方案，面板玻璃不需要開洞，考驗(yàn)的是指紋Sensor的性能和算法。提高芯片的性能后具有更高的信噪比，可以穿透更厚的玻璃，但是穿透0.3mm以上的玻璃還需要搭配更先進(jìn)的算法，但是最終識(shí)別精度怎么樣，無從得知。
還需要面臨一個(gè)問題，對(duì)于手機(jī)2D玻璃時(shí)代，薄一點(diǎn)的可以做到0.4mm，現(xiàn)在2.5D玻璃已經(jīng)成為標(biāo)配，厚度達(dá)到0.7--0.8mm了，匯頂如果還是用以前的方案估計(jì)行不通。
看樣子，把指紋芯片放在玻璃后面貌似行不現(xiàn)實(shí)，后來的FPC和LG就選擇了一個(gè)相對(duì)靠譜的方案，在玻璃種掏一個(gè)凹槽，使之最薄的地方僅為0.2--0.3mm厚，這個(gè)厚度跟現(xiàn)有的指紋玻璃的厚度基本一致，信號(hào)和識(shí)別精度上可以得到保證。
然而，IDEX明顯是不走尋常路，它憑借自己在專利方面的積累，直接把指紋Sensor做進(jìn)了玻璃中，不是掏洞，而是完全無縫融合。
我現(xiàn)在想想都覺得概念性太強(qiáng)，既然Sensor最薄可以做到0.2mm，做進(jìn)一塊厚度為0.7mm的玻璃中理論上可行，但是如何把它完好無損地封裝進(jìn)玻璃里，非常困難，IDEX 也并沒有展示成品，估計(jì)還是專利申請(qǐng)和概念階段。
這三種隱藏式指紋解決方案，我覺得切實(shí)可行的是FPC和LG選擇的第二種，在玻璃種開個(gè)凹槽，把指紋填補(bǔ)進(jìn)去。
即使要這種方案，仍需面臨幾個(gè)問題。
做指紋保護(hù)蓋板的玻璃跟手機(jī)屏幕上的保護(hù)玻璃還是有差別，指紋上的玻璃需要介電常數(shù)更高，品質(zhì)要求更高，從以前指紋模組大小的玻璃到現(xiàn)在整個(gè)手機(jī)玻璃都要達(dá)到這種要求，一般玻璃做不到。還有玻璃面板開凹槽，精度不低。總結(jié)起來就是工藝和品質(zhì)都要高很多，直接導(dǎo)致的結(jié)果就是成本大幅上升。
玻璃上面開了一個(gè)凹槽，厚度只有0.2-0.3mm，這本身就很脆弱，還會(huì)降低整塊玻璃的強(qiáng)度，無論是跌落還是日常使用的可靠性都有所降低。
隱藏式指紋很重要的一部分就是玻璃，有需要最上游的玻璃供應(yīng)商康寧、AGC、肖特的特殊支持，還有玻璃的加工方來加工，再到把指紋芯片組裝進(jìn)玻璃里面的封裝，相比之前要復(fù)雜多了。
說到這里，我想大家也明白了。
大家以為的隱藏式指紋是可以按屏幕中任意位置可解鎖，可事實(shí)上目前幾大主流的指紋廠家提出的方案僅僅只是在原來需要開孔的地方不開孔，指紋模組并沒有質(zhì)的提升。
相比現(xiàn)在開洞的按鍵的方案，隱藏式做到了手機(jī)正面無按鍵一體，外觀更漂亮了，也符合科技對(duì)隱形的追求，體驗(yàn)會(huì)如何呢？
想象一下，把現(xiàn)有的Home鍵做成了跟面板一體，玻璃下面是一個(gè)指紋識(shí)別模塊。以前手機(jī)解鎖的時(shí)候是一個(gè)按下Home按鍵的動(dòng)作的同時(shí)，指紋Sensor順勢工作識(shí)別成功亮屏解鎖。
而現(xiàn)在換成隱藏式的指紋，指紋需要整體待命，用手指往玻璃上一模，手機(jī)解鎖。但是沒有了按鍵反饋和手指用力按的這種感覺，也就好比那些把指紋做在正面，卻閹割掉了物理按鍵功能一樣。
這種簡潔的做法換來了外觀上的一體感卻失去了按壓時(shí)的物理手感。同時(shí)，在成本和體驗(yàn)還有可靠性上面相比現(xiàn)有的前置按鍵指紋，并沒有優(yōu)勢。像指紋識(shí)別這種功能性驅(qū)動(dòng)的技術(shù)，首要條件是先做到好用，好用的同時(shí)再追求好看。
那么，有廠商愿意花更多的錢去做一件看起來很酷，但體驗(yàn)并沒有革命性變化的事情呢？
我并不是不看好隱藏式指紋的前景，只是我們應(yīng)該認(rèn)清楚現(xiàn)有技術(shù)的局限性。當(dāng)然，應(yīng)該為這些在不斷探索隱藏式指紋識(shí)別技術(shù)的公司喝彩，他們?cè)诩夹g(shù)上的你爭我趕才會(huì)有更快的技術(shù)革新。他們做的也許只是技術(shù)層面，但是如何將技術(shù)藝術(shù)化般融合進(jìn)手機(jī)的設(shè)計(jì)里面，還差一個(gè)手機(jī)廠商來帶頭，整合一個(gè)完善供應(yīng)鏈，讓技術(shù)普惠。
希望未來一兩年，有手機(jī)廠商嘗試采用玻璃開凹槽的隱藏式指紋，哪怕體驗(yàn)沒有現(xiàn)有的好，但是這個(gè)舉動(dòng)是指紋技術(shù)公司的希望所在。
未來三年，蘋果做出可隱藏式的指紋，代替現(xiàn)有的實(shí)體Home鍵，并加入Force Touch功能，跟taptic engine協(xié)作，模擬出真實(shí)的按鍵反饋（參照Mac的觸控板）以彌補(bǔ)隱藏式指紋在體驗(yàn)上的不足。
未來五年，超聲波指紋能夠做出全屏幕的指紋觸控方案。
未來八年，迎來真正的全屏幕隱藏式指紋識(shí)別普及。
看完全篇，可能有人會(huì)問，為什么沒有提到超聲波指紋？
是的，超聲波指紋的技術(shù)跟現(xiàn)在普遍的電容式識(shí)別的指紋技術(shù)不一樣，在手機(jī)上的研究也遠(yuǎn)遠(yuǎn)晚于電容式，可以看到的新聞，都是高通單方面的宣傳。可實(shí)際上幾年過去了我才在前不久一款新出的手機(jī)上體驗(yàn)了超聲波指紋，樣子跟現(xiàn)有的后置指紋并無二致，而實(shí)際用下來的效果只能用糟糕兩個(gè)字形容，跟三年前的電容式相比都沒有優(yōu)勢。
所以，超聲波是被新聞美化得很好的一項(xiàng)技術(shù)，原理上是更好做全屏幕的指紋識(shí)別，但是這是個(gè)看結(jié)果的社會(huì)，有本事就亮出來，所以還是把它列在未來八年里面吧。
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