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| 本文作者： dragondevil | 2015-10-01 19:39 |
【編者按】雷鋒網專欄作者dragondevil ，Microarray首席科學家，電子和軟件設計師。
iPhone一直在長大，唯一沒長的是Home鍵。
但最近小伙伴們欣喜的發現，Home鍵里邊的Touch ID長大了！
左圖是第一代Touch ID Sensor，88 x 88像素陣列，右圖是iPhone 6S的第二代Touch ID Sensor，96 x 112像素陣列，足足提高了近40%。和后置攝像頭從8M像素提高提高50%到12M像素的同時把像素尺寸從1.55um減小到1.2um縮小40%像素面積的做法相比，第二代Touch ID Sensor像素尺寸居然還是50um x 50um。真是業界良心啊！
但詭異的是，蘋果新產品發布上對此卻十足的低調，只以“秒解鎖屏”一筆帶過。這似乎不符合蘋果一貫對其領先技術高調宣布的風格。
事有蹊蹺必有妖孽。大家都知道Touch ID最重要的價值是指紋支付功能。但自第一代Touch ID發布至今已經兩年過去了，Apple Pay似乎還是個然并卵，國內的第三方支付平臺甚至只給基于Touch ID的指紋支付等同于免密碼支付的額度。
反倒是華為Mate 7一出就被支付寶授予了無限支付額度，Mate S干脆直接上銀行卡指紋支付。這不由得讓果粉們驚呼，蘋果你腫么了，腫么了！
（華為指紋支付）
作為指紋識別行業業界良心的代表，我想來扒一扒這個行業背后的謎團。
指紋識別的性能由Sensor和指紋識別算法共同決定。華為采用的是瑞典Fingerprint Cards的指紋Sensor，蘋果采用的是美國Authentec公司的Sensor，當年Authentec已經成為行業巨無霸的時候，Fingerprint Cards還小得Authentec不屑一顧。在指紋識別算法的研究上，蘋果更是遙遙領先。Authentec一直在秘密進行小尺寸圖象指紋識別算法的研究，這也是其被蘋果收購的籌碼之一。蘋果在技術水平遙遙領先，卻一個不小心在指紋支付這事被華為屌絲逆襲了。
問題就出在長不大的Home鍵上。
（Touch ID拆解）
小伙伴們應該都知道，芯片是方的，蘋果鍵是圓的，把方的芯片放進圓的Home鍵里，芯片就得做得更小。受限于Home鍵的尺寸，Touch ID Sensor的芯片面積只能做到6.1mm x 6.5mm左右。但芯片上除了傳感器像素，還需要有配套的電路，所以傳感器像素面積又小于芯片面積。第一代Touch ID Sensor的像素面積是4.4mm x 4.4mm，第二代的像素面積是4.8mm x 5.6mm。而華為Mate系列使用的指紋傳感器，芯片面積足足有10mm x 10mm，像素面積有8mm x 8mm。
密碼長度提高一倍就把安全性的理論上限提高到平方，但還取決于密碼本身的復雜程度才能決定最終的安全性。指紋圖象的面積相當于密碼的長度差，而指紋傳感器和指紋識別算法的技術水準則相當于密碼的復雜程度。蘋果雖然有遠遠高于華為的指紋識別技術，但智能手機“臉小背大”，由于對審美的偏執，就不得不走更艱難的路。
第一代Touch ID連華為所用指紋傳感器面積的1/3都不到，別說安全支付了，能做出功能來，都是指紋識別領域研究的奇跡。當量變達到一定程度的時候，就超越質變了。功夫再高也怕菜刀，技術水平好也架不住人家面積大啊。
如果排除技術水平，只考慮指紋識別的理論特性，可以得到如下結論。指紋的脊谷交替是普遍特性，不能用于識別，可用于識別的特征是指紋皮膚生長中隨機產生的，所以特征的總量的概率期望值和指紋面積成正比。從事模式識別研究的人都知道，這種特征信息的隨機分布性會導致數據源具有信息量拐點特性。大致來說，手指中心和指尖區域，面積不應低于20平方毫米，稱為拐點1；手指側面和指節附近的區域，面積不應低于24平方毫米，稱為拐點2；還有極少了沒有特征分布的平行紋理區，這種區域只能拋棄了事。
第一代Touch ID尺寸是4.4mm x 4.4mm，面積19.36平方毫米，略小于拐點1。常使用Touch ID的果粉們應該有注意到，第一代Touch ID拒絕手指側面的幾率還是蠻高的。
第二代Touch ID尺寸是4.8mm x 5.6mm，面積26.88平方毫米，已經明顯超過拐點2。以蘋果的技術水平，無疑有資格玩極限，使產品表現逼近理論值。
如果蘋果逼近極限的程度達到90%以上的水平，那么第二代Touch ID無疑將大幅度提高安全性和使用體驗。這本值得大肆渲染，但宣布第二代有安全性的提升等于公布第一代有安全性的不足，所以蘋果干脆只用“更快”來大而化之，絕口不提“更大”一事。
但無論如何，Touch ID長大了，指紋支付就更近了。蘋果的風向標效應也會對全行業的指紋支付起到更大的引導作用，相信智能手機普及指紋技術的步伐也會因此再加快許多。
那么，指紋傳感器是不是越大越好呢？如果僅考慮安全性的話，的確是這樣的。
（身份證、安防、手機的指紋sensor尺寸列表）
但手機畢竟是手機，長一個大大的指紋按鈕，怕是丑得連媽媽都不想要你。
你可以腦補一下，小手機大指紋的畫面。
所以雖然指紋識別技術應用多年，但商用的小面積指紋圖象才是真正的世紀級困難。因為消費品要顏值！
（指紋手機和政府用采集器）
這就是蘋果公司的偉大之處：研發了全世界最牛逼的技術，只為保持iPhone的顏值。中國人愛面子，但基本上是死要面子；看看人家，神馬叫要了面子，還讓別人沒面子可要。
到目前為止，還沒有一款加載正面指紋按鈕的Android手機，能夠把性能和顏值兼顧。保顏值的，指紋功能就洗洗睡吧；顏值和指紋功能都要的，那就都洗洗睡吧。畢竟，跟蘋果大神也要真本事。但如果有了真本事，就犯不著跟蘋果，不如按自己的思路做自己的事，放著讓蘋果來跟。
Microarray的第一代指紋傳感器AFS120就是面向Android手機推出的，它采用的是3D結構Sensor設計和TSV封裝，有6mm x 6mm達36平方毫米的傳感器面積，最小尺寸的量產圓形指紋模組會比Touch ID在厚度和直徑兩個尺度上還減小了0.1mm。顏值性能雙豐收。
（AFS120）
最后，放上一張Touch ID的Sensor面積對比圖，你們感受一下：
如果第三代Touch ID比第二代Touch ID再提高更多的Sensor面積，那么果粉們就能手持iPhone 7S，刷和Microarray一樣的指紋支付了。
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