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从左到右依次是第1、2、3、4种方式。
最后发一张小米社区里的贴图。希望小米做的比乐视好1998年,西门子展示了带指纹识别的手机;2013年,iPhone 5s则掀起一股指纹风,堪称开启了手机指纹识别的元年。几年过去了,在体验上貌似没有人打破和超越过Touch ID。但经过指纹识别技术大爆发式发展之后,衍生出来的商机令各大指纹技术公司更热衷开发新技术。他们不断地向外界展示自家的新技术,也开始尝试指纹识别的新可能——隐藏式指纹识别技术。当前主流的各家厂商手机上的指纹识别模块都有什么玄机?隐藏式指纹识别目前的发展状况又是怎样的?笔者将从一个业内人士、手机拆解达人的角度为大家展开分析,并进行一些展望。 当前主流指纹模组拆解分析
▲典型的指纹识别模组(图为苹果Touch ID):包括保护层、金属检测(装饰)环、指纹Sensor、按键开关四大部分。 先来了解一下现有的指纹模组(以Touch ID为例),一个指纹识别模组包括:保护层(蓝宝石玻璃、玻璃、陶瓷或者涂层)、金属检测(装饰)环、指纹Sensor、按键开关(后置或有一些前置没有按键开关)。而后置指纹模块的手机只有一个指纹Sensor和保护层,两个部分就可以组成一个指纹识别装置。通过进一步拆解可以看到,苹果的Touch ID指纹芯片贴合在蓝宝石玻璃上面,实际上指纹芯片的面积是一个边长为6.4mm的正方形,表面圆形蓝宝石玻璃直径为9.6mm,指纹芯片厚度为0.2mm,而蓝宝石玻璃的厚度则为0.3mm左右(去掉丝印后应该是0.28mm)。笔者又拆解了两个指纹模组,指纹保护层的厚度分别为(MX4 Pro)0.27mm和(PRO 6)0.2mm。因为玻璃的介电常数没有蓝宝石那么高,所以同样做盖板保护,要比蓝宝石更薄。
▲剔除掉开关和装饰环后,就是一个纯粹的指纹模组,就如上面拆解图的中间那部分。
▲苹果的 Touch ID 指纹芯片贴合在蓝宝石玻璃上面,实际上指纹芯片的面积是一个长为6.4mm的正方形。
▲又拆解了两个指纹模组,指纹保护层的厚度分别为(MX4 Pro)0.27mm和(PRO6)0.2mm。 一番拆解后可知:现在主流的指纹芯片的信号能穿透0.3mm厚的蓝宝石和0.2mm厚的玻璃。既然这样,把手机屏幕的面板玻璃做薄到0.2mm后,再把指纹Sensor贴在下面其实可行。目前的几家隐藏式指纹的解决方案均不约而同地将保护层的玻璃换成手机屏幕的保护玻璃,然后把指纹Sensor贴在玻璃下面,引出一根排线跟手机相连。问题来了,手机的保护玻璃目前最薄的约0.4mm厚,把手机的玻璃做到0.2mm薄的样子就不现实了,怎么办?
▲形形色色的指纹识别模块
▲当前指纹识别集成在手机上的形式无外乎就是这几种:后置、前置还有侧边等。各大厂商大家挖空心思的结果只有一个,就是让指纹识别在手机上以优雅美观的形式实现,且又方便使用。 隐藏式指纹识别技术盘点 在探讨隐藏式指纹识别怎么做这一问题前,不妨先盘点一下目前已经公诸于世的各种可隐藏式指纹识别技术。 中国汇顶是世界上第一个提出隐藏式指纹识别方案的公司,早在2014年9月就提出IFS(Invisible Fingerprint Sensor)指纹识别与触控一体化技术。然而两年快过去了,并没有得到手机厂家的青睐,仅在2016国际消费电子展上收获两项嵌入式技术创新大奖。
▲汇顶的IFS指识别与触控一体化技术 挪威IDEX也是一家老牌生物识别技术公司,它几乎不生产指纹芯片,但是拥有深厚的专利技术,更多是通过技术授权来获利,连苹果都跟它有一些指纹方面的交叉专利许可。
▲IDEX开发出玻璃指纹技术,可以将指纹芯片做进玻璃中。 Synaptics在触控芯片领域一直是霸主般的存在,三星手机一直采用他家的指纹芯片。Synaptics不仅有芯片设计能力,还能进行封装等一条龙服务。2015年11月Synaptics宣布可实现隐藏式指纹,不过并没有实体演示。目前已知Synaptics前不久才搞定玻璃覆盖问题,要想实现隐藏式指纹,需要花费的时间估计有点长。
▲Synaptics仅仅只是宣布技术上可实现隐藏式指纹,并没有实体发布。 FPC这几年在指纹识别领域可谓一帆风顺,销量猛增,联合从事玻璃面板和层压技术的TPK,成功地将FPC1268指纹传感器跟面板玻璃结合在一起。2016年2月,FPC1268工程机视频发布。
▲FPC联合从事玻璃面板和层压技术的TPK成功的将FPC1268指纹传感器跟面板玻璃结合在一起。 2016年5月,LG子公司Innotek向外界展示了融合指纹功能的玻璃面板,但是Innotek之前并没有做过指纹芯片同时也没有手机采用,对于他家的隐藏式指纹识别技术,暂时持观望态度。
▲LG子公司Innotek向外界展示了融合指纹功能的玻璃面板 梳理完这几家的方案,接下来细聊一下隐藏式指纹识别技术到底有哪些门道…… 在以上这几家出了隐藏式指纹方案的厂商中,概括起来其实不外乎三种方案。第一种是将指纹Sensor置于整个手机玻璃面板下面(如汇顶)。第二种则将玻璃面板掏个洞至0.2-0.3mm厚,然后将Sensor装进去(如FPC和LG)。第三种更是将Sensor融合进玻璃之中(如IDEX)。目前这些隐藏式指纹方案,都只是将保护玻璃下巴的Home键位置由原来需要开孔变成无孔,识别的区域还是原来的Home键区域,严格意义上应该叫做无按钮指纹识别。
▲目前这些隐藏式指纹方案,都只是将保护玻璃下巴的Home键位置由原来需要开孔变成无孔,识别的区域还是原来的 Home 键区域,严格意义上应该叫做无按钮指纹识别。 三种隐藏式指纹识别技术细节
▲几家出了隐藏式指纹方案的厂家概括起来其实不外乎三种方案。 汇顶最早使用的是第一种方案,面板玻璃不需要开洞,考验的是指纹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以上的玻璃还需要搭配更先进的算法,而且最终识别精度怎么样,无从得知。还需要面临的问题是,现在2.5D玻璃已经成为标配,厚度达到0.7~0.8mm了,如果还用以前的方案估计行不通。FPC和LG就选择了一个相对靠谱的方案,在玻璃中掏一个凹槽,使之最薄的地方仅0.2~0.3mm厚,使得信号和识别精度上可以得到保证。IDEX则凭借在专利方面的积累,直接把指纹Sensor完全无缝融合到了玻璃中。只不过要把它完好无损地封装进玻璃里,非常困难,IDEX也并没有展示成品,估计还在专利申请和概念阶段。
▲Sensor最薄可以做到0.2mm,做进一块厚度为0.7mm的玻璃中理论上可行,但是如何把它完好无损地封装进玻璃里,非常困难。 这三种隐藏式指纹解决方案,笔者觉得切实可行的是FPC和LG选择的第二种——在玻璃中开个凹槽,把指纹识别模块填补进去。 隐藏式指纹面临的几个问题 大部分人以为的隐藏式指纹是可以按屏幕中任意位置可解锁,可事实上目前几大主流指纹厂家提出的方案仅仅只是在原来需要开孔的地方不开孔,指纹模组并没有质的提升!相比现在开洞的按键方案,隐藏式做到了手机正面无按键,外观更漂亮了,那么体验会如何呢? 传统手机解锁时是按下Home按键的动作的同时,指纹Sensor顺势工作成功识别指纹。而换成隐藏式的指纹,模块需要整体待命,用手指往玻璃上一模,手机解锁。但是没有了按键反馈和手指用力按的这种感觉,而且即使FPC和LG选择的方案要在手机上实现,仍需面临几个问题。 问题一 玻璃品质要求更高 指纹保护盖板的玻璃需要介电常数更高,品质要求更高,从以前指纹模组大小的玻璃到现在整个手机玻璃都要达到这种要求,一般玻璃做不到。还有玻璃面板开凹槽,精度不低。总结起来就是工艺和品质都要高很多,导致的结果就是成本大幅上升。
▲做指纹保护盖板的玻璃跟手机屏幕上的保护玻璃还是有差别,指纹上的玻璃需要介电常数更高,品质要求更高。 问题二 可靠性降低 玻璃上面开了一个凹槽,厚度只有0.2~0.3mm,这会降低整块玻璃的强度,无论是跌落还是日常使用的可靠性都有所降低。 问题三 更复杂的供应链 隐藏式指纹很重要的一部分就是玻璃,需要最上游的玻璃供应商康宁、AGC、肖特的特殊支持,还有玻璃的加工方来加工,再到把指纹芯片组装进玻璃里面的封装,相比之前复杂多了。 那么,有厂商愿意花更多的钱去做一件看起来很酷、但体验并没有革命性变化的事情吗?笔者并不是不看好隐藏式指纹的前景,只是应该认清楚现有技术的局限性。当然,应该为这些在不断探索隐藏式指纹识别技术的公司喝彩,他们在技术上的你争我赶才会有更快的技术革新。他们做的也许只是技术层面,但是如何将技术艺术化般融合进手机的设计里面,还差一个手机厂商来带头,整合一个完善供应链,让技术普惠。 展望 看完全篇,可能有人会问,为什么没有提到最近大热的超声波指纹?诚然,超声波指纹技术跟现在普遍的电容式识别的指纹技术不一样,给人一种“颠覆者”的感觉。但超声波指纹识别技术在手机上的研究远远晚于电容式,目前可以看到的新闻都来自其主导者高通。实际上几年过去了笔者才在前不久一款新出的手机上体验了超声波指纹,样子跟现有的后置指纹并无二致,而实际用下来的效果简直能用糟糕两个字形容,跟三年前的电容式相比都没有优势。“超声波指纹识别”原理上是更好做全屏幕的指纹识别,在尚未能带来较好体验前,还是期待它未来能有令人惊喜的表现吧。 希望未来一两年有手机厂商量产玻璃开凹槽隐藏式指纹识别手机,以提高上游方案厂商的研发积极性;而未来三年内苹果做出可隐藏式的指纹是完全可以期待的。从笔者的观察来看,超声波指纹识别技术阵营能够做出全屏幕的指纹触控方案应该是未来五年内的事,而或许在未来八年内才能迎来真正的全屏幕隐藏式指纹识别的普及。
然后对5s这个方案的评价你想过从背面开槽的工艺流程么,BM印刷怎么印?还是说不要印BM或者不控制BM厚度? 从工业生产是否可行的角度来说玻璃盖板背面挖槽都是一个智障的方案,这个我两年前给OPPO和联想做无开槽正面指纹识别样品的时候就已经得到证明了 不然这技术去年早就泛滥了
不过就这个方案来说,还是个就现在技术来说不错的解决方案。算是个不错的创新,减少了制造流程,对产业发展来说还是有进步意义的。
这里有一个非常关键的概念:跟苹果一样的就是高档的。
那么好,iPhone7对于这种逻辑的人来说最大的改变是什么?机械按压HOME键取消掉,换成了按不动的触摸型。也就是说按不动的home键就是高档的。
iPhone引起的潮流你不喜欢也没办法。这项技术早不出晚不出,非要等到iPhone 7出来再上。无疑给小米5s的档次提高不少。
况且超声波指纹从技术上应该算是个创新,可以使劲吹不用脸红。
乍看一下手指和玻璃的大小关系,以及「屏幕」两个大字,当时心里是无数个卧槽。
雷总意思是机身正面任何一个地方都能识别指纹?
小米这是要逆天?
后来机身图出现,心里只有一种哔了狗的感觉。
作为一个不懂技术的吃瓜群众,对我而言,以前要扫一下,现在只需按住,这叫小进步;以前要按住,现在只要碰一下,这也叫小进步;以前要在指定的地方识别,现在可以全屏识别,这才叫黑科技。
而你是用光学识别、用电容识别还是用超声波识别对我而言并没有任何区别。