基于電容和無(wú)線射頻半導(dǎo)體傳感器

隨著移動(dòng)互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)浪潮的到來(lái)，傳統(tǒng)的一些對(duì)人的認(rèn)證識(shí)別方式已經(jīng)無(wú)法滿足社會(huì)發(fā)展需求。通過(guò)計(jì)算機(jī)與光學(xué)、聲學(xué)、生物傳感器和生物統(tǒng)計(jì)學(xué)原理 等高科技手段密切結(jié)合，利用人體固有的生理特性，如指紋、臉象、虹膜等進(jìn)行個(gè)人身份的鑒定，成為大勢(shì)所趨。

目前來(lái)看，識(shí)別方式最簡(jiǎn)便、最實(shí)用、最準(zhǔn)確，發(fā)展最好的就是“指紋識(shí)別”方式。全球來(lái)看，指紋識(shí)別占整個(gè)生物識(shí)別市場(chǎng)的將近60%的市場(chǎng)份額。

我們能看到最常見(jiàn)的就是指紋打卡、指紋門禁等，不過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的到來(lái)，包括信息安全、移動(dòng)支付等大量需求生物識(shí)別認(rèn)證，指紋識(shí)別已經(jīng)成為了主流智能設(shè)別廠商和消費(fèi)者能夠快速接受的方式。

半導(dǎo)體指紋傳感器占市場(chǎng)主流

在智能手機(jī)應(yīng)用市場(chǎng)爆發(fā)之前，指紋識(shí)別主要應(yīng)用于考勤、門禁、鎖具等市場(chǎng)，其采用的傳感器類型和現(xiàn)在也完全不同。

指紋識(shí)別傳感器的技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了幾代演進(jìn)。目前主流的有光學(xué)傳感器、半導(dǎo)體傳感器及超聲波傳感器三種。光學(xué)指紋傳感器是最早規(guī)模商用的指紋識(shí)別傳感器，廣泛應(yīng)用于門禁、箱鎖具等市場(chǎng)，成本較低但體積較大。

半導(dǎo)體指紋傳感器在近兩年取得了爆炸式發(fā)展，基本占據(jù)了智能手機(jī)領(lǐng)域全部市場(chǎng)。已成為指紋識(shí)別市場(chǎng)的絕對(duì)主流。

從全球市場(chǎng)來(lái)看，這一趨勢(shì)仍將繼續(xù)。2015年至2021年間，智能手機(jī)用指紋識(shí)別傳感器市場(chǎng)將持續(xù)保持40%的復(fù)合年成長(zhǎng)率（CAGR），并在2021年以前達(dá)到20億顆的年出貨量。

iPhone激發(fā)了指紋傳感器在智能手機(jī)上的大量應(yīng)用

蘋果公司于2013年發(fā)布了iPhone 5s，從而推動(dòng)指紋傳感器的大量應(yīng)用。此后幾年，指紋傳感器在消費(fèi)類市場(chǎng)中的出貨量呈現(xiàn)出不可思議的增長(zhǎng)。起初，指紋傳感器用于手機(jī)解鎖和信息保護(hù)。然而現(xiàn)在，指紋傳感器越來(lái)越多地應(yīng)用于在線識(shí)別和移動(dòng)支付等安全功能。

2016年對(duì)手機(jī)指紋產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)是非常關(guān)鍵的一年。這一年不僅指紋芯片產(chǎn)業(yè)上下游供應(yīng)鏈日漸成熟，硬軟件體驗(yàn)大幅提升，而且用戶接受度和使用頻率迅速提升。品牌手機(jī)廠商也已經(jīng)將其普及到銷量最大千元機(jī)市場(chǎng)。

有數(shù)據(jù)顯示，2016年的指紋識(shí)別傳感器的出貨量已達(dá)6.89億顆，相較2013年的2300萬(wàn)顆，CAGR達(dá)到210%。調(diào)研機(jī)構(gòu)Yole預(yù)測(cè)，未來(lái)5年，指紋識(shí)別市場(chǎng)的復(fù)合年增率（CAGR）將達(dá)到19%，市場(chǎng)規(guī)模有望從2016年的28億美元，增加到2022年的47億美元。

具體到今年中國(guó)智能手機(jī)指紋芯片市場(chǎng)上，業(yè)內(nèi)預(yù)期為2017年指紋芯片需求量可望從2億顆倍增至4億顆。

光學(xué)指紋識(shí)別傳感器直接感應(yīng)于顯示屏

指紋傳感器的主要技術(shù)是主動(dòng)式電容感應(yīng)原理，其大小如按鈕形狀，以相對(duì)低的成本提供良好的性能。然而，最近智能手機(jī)廠商進(jìn)行創(chuàng)新，側(cè)重于設(shè)計(jì)和使用改進(jìn)，而不是性能。通過(guò)促進(jìn)創(chuàng)新非常有吸引力的全玻璃顯示屏的發(fā)展，進(jìn)而推動(dòng)指紋傳感器廠商重新設(shè)計(jì)他們的傳感器和集成方式。

這幾天，凱基證券分析師Ming-Chi Kuo（之前多次準(zhǔn)確預(yù)測(cè)新iPhone特性，估計(jì)也是有一定供應(yīng)鏈相關(guān)資源）給出了今年iPhone8的一些最新情況。比如大家在幾年前看到的iPhone渲染圖是正面一整塊屏幕，這個(gè)設(shè)計(jì)很有可能在這代iPhone上實(shí)現(xiàn)。

新一代的光學(xué)指紋識(shí)別傳感器就是可以透過(guò)玻璃或者陶瓷按鍵掃描指紋。全新的光學(xué)指紋傳感器可穿透 1mm 厚度的玻璃面板，并完成高分辨率掃描，用戶只需要將手指頭按壓在面板上，就能順利解鎖手機(jī)，這讓簡(jiǎn)潔化、無(wú)需物理按鍵的手機(jī)工業(yè)設(shè)計(jì)變?yōu)榱丝赡懿⒓稍陲@示屏下方的發(fā)光區(qū)域。

光學(xué)指紋識(shí)別解決方案可以實(shí)現(xiàn)出眾的濕手指紋識(shí)別性能，并且得益于表面玻璃的保護(hù)，能夠解決普通手機(jī)指紋耐用性、耐刮性、防水與抗靜電性較差的問(wèn)題。

如果這個(gè)消息屬實(shí)的話，那么今年大家看到的iPhone8最終可能就是渲染圖的樣子了。

國(guó)內(nèi)指紋芯片廠商崛起

縱觀全球指紋芯片廠商，目前國(guó)外的指紋識(shí)別廠商主要有AuthenTec、FPC、Synaptics等幾個(gè)國(guó)際大廠，以及神盾、義隆、敦泰、茂丞等臺(tái)灣廠商之外，國(guó)產(chǎn)指紋識(shí)別芯片廠商主要有匯頂、邁瑞微、費(fèi)恩格爾、信煒、芯啟航、貝特萊、思立微、集創(chuàng)北方、比亞迪等十多家企業(yè)。

其中，美國(guó)AuthenTec是全球規(guī)模最大和技術(shù)最好的按壓式指紋識(shí)別傳感器供應(yīng)商，但是只對(duì)蘋果提供產(chǎn)品和技術(shù)。美國(guó)Synaptics的指紋識(shí)別傳感器主要供應(yīng)三星。瑞典FPC的指紋識(shí)別則廣泛應(yīng)用于安卓手機(jī)，如：華為榮耀系、mate系、中興ARON、魅族MX5、OPPO R7Plus、一加OnePlus 2等等。現(xiàn)時(shí)預(yù)計(jì)FPC的芯片出貨量超過(guò)20KK/每月，可以說(shuō)是當(dāng)之無(wú)愧的指紋芯片霸主。

這三家國(guó)際廠商占據(jù)了全球指紋芯片大部分市場(chǎng)，除了這三家國(guó)際廠商之外還值得一提的便是匯頂科技和芯啟航了。其中，匯頂科技自2013年殺入指紋識(shí)別市場(chǎng)以來(lái)，憑借技術(shù)和成本優(yōu)勢(shì)迅速獲得市場(chǎng)認(rèn)可，2016年匯頂科技指紋識(shí)別芯片出貨有望超過(guò)1億顆，同比增長(zhǎng)900%。而成立于2015年的芯啟航，更是開發(fā)出了全球第一解鎖速度的指紋產(chǎn)品，在解鎖速度、蓋板穿透力、低功耗、安全指標(biāo)、ESD性能方面有著突出的優(yōu)勢(shì)，尤其最近推出的產(chǎn)品在0.12s內(nèi)解鎖，全球第一的解鎖速度，已成為多家知名手機(jī)品牌廠商的指紋芯片供應(yīng)商之一。

除此之外，邁瑞微、費(fèi)恩格爾、信煒、貝特萊、思立微、集創(chuàng)北方、比亞迪等國(guó)內(nèi)指紋廠商在2016年也有不同程度的突破。

競(jìng)爭(zhēng)加劇，價(jià)格戰(zhàn)開始打響

隨著指紋芯片技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的成熟，越來(lái)越多國(guó)內(nèi)指紋芯片廠商參與其中，過(guò)去一年指紋芯片雖然放量，但是單價(jià)也迅速下滑。

來(lái)自Yole的報(bào)告指出，指紋傳感器元件均價(jià)在同一時(shí)間已從5美元下滑到3美元，甚至更低的2美元，未來(lái)供應(yīng)商仍將持續(xù)面臨價(jià)格壓力。

整體看，2017年指紋芯片市場(chǎng)價(jià)格戰(zhàn)不可避免。很多國(guó)際大品牌因?yàn)槌杀净蚍?wù)，將被中國(guó)廠商取代。而中國(guó)廠商內(nèi)部，很多競(jìng)爭(zhēng)力比較弱小的廠商更會(huì)做出拼死一搏的舉動(dòng)，利用價(jià)格戰(zhàn)攪局市場(chǎng)。要保持持續(xù)領(lǐng)先，還需廠商持續(xù)不斷的提高技術(shù)和服務(wù)水平。

主流手機(jī)指紋識(shí)別方案的廠商狀況

1.Authen Tec（已被蘋果公司收購(gòu)）

總部：美國(guó)

指紋識(shí)別方案：與Home結(jié)合正面按壓

采集技術(shù)：基于電容和無(wú)線射頻半導(dǎo)體傳感器

手機(jī)合作廠商：蘋果

代表產(chǎn)品：iPhone系列

全球最好的指紋芯片原廠之一，2012年被蘋果收購(gòu)，目前只對(duì)iPhone等蘋果產(chǎn)品提供指紋芯片，主要為正面按壓式藍(lán)寶石蓋板指紋識(shí)別方案。

2.新思Synaptics

總部：美國(guó)

指紋識(shí)別方案：與Home結(jié)合正面滑動(dòng)、置于手機(jī)后蓋背面滑動(dòng)

采集技術(shù)：有源電容式硅成像傳感器

手機(jī)合作廠商：三星、HTC

新思收購(gòu)VALIDITY，進(jìn)軍指紋芯片市場(chǎng)之后，其重點(diǎn)市場(chǎng)一直在三星，但也有聞其已將觸角伸到中國(guó)品牌的客戶。以其在觸控芯片的積累和中國(guó)客戶基礎(chǔ)，可能成為占據(jù)中國(guó)手機(jī)品牌指紋芯片市場(chǎng)的重要力量。

3.Fingerprint Cards AB

總部：瑞典

指紋識(shí)別方案：置于手機(jī)后蓋背面觸摸、置于手機(jī)后蓋背面滑動(dòng)

采集技術(shù)：電容式傳感器

手機(jī)合作廠商：華為/OPPO、vivo

全球最好的指紋芯片原廠之一，目前是安卓陣營(yíng)最大的指紋芯片供應(yīng)商，各大安卓手機(jī)品牌旗艦機(jī)幾乎都采用該公司方案，主打背面按壓式coating指紋識(shí)別方案，同時(shí)也有正面與側(cè)面解決方案。

因?yàn)檫M(jìn)入中國(guó)大陸手機(jī)品牌市場(chǎng)比較早，瑞典FPC一度占有壟斷地位，2015年出貨約100KK，到2016年也會(huì)無(wú)法替代的成為這行業(yè)的老大。

目前出貨的主要產(chǎn)品型號(hào)有：FPC1021、 FPC1022、 FPC1150、FPC1140等。從技術(shù)上看，F(xiàn)PC現(xiàn)在的產(chǎn)品只能支持coating方案，但馬上會(huì)推出支持玻璃蓋板方案。

優(yōu)勢(shì)：1、量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)豐富。2、產(chǎn)品及軟件成熟穩(wěn)定。3. 已有廣泛客戶基礎(chǔ)，有CT、歐菲等模組廠合作，得到大客戶的認(rèn)同。

不足：1、價(jià)格比較貴。2、暫時(shí)不能做厚玻璃方案。3、技術(shù)支持力度較差。4、產(chǎn)能或有限制。

4.Goodix匯頂科技

總部：深圳

指紋識(shí)別方案：與Home結(jié)合正面按壓

采集技術(shù)：電容式傳感器

手機(jī)合作廠商：魅族

匯頂在手機(jī)用指紋識(shí)別芯片的進(jìn)入時(shí)間也相對(duì)較強(qiáng)，投入的資源較多，2015年芯片出貨約10KK。

目前產(chǎn)品主要型號(hào)：GF316/318M、 GF516/318M、GF818M。目前Coating和玻璃方案都已經(jīng)比較成熟，現(xiàn)在跟模組廠合作開發(fā)可量產(chǎn)的IFS方案，并聽(tīng)說(shuō)已經(jīng)可以達(dá)到量產(chǎn)狀態(tài)；今年會(huì)推出其成熟的低成本IFS方案。

優(yōu)勢(shì)：1、已經(jīng)得到一線手機(jī)品牌終端認(rèn)可，并已經(jīng)開始量產(chǎn)；2、支持各方案的產(chǎn)品系列齊全；3、代理體系成熟，技術(shù)服務(wù)到位。

不足：1、價(jià)格較貴，因?yàn)槭?合1方案，降價(jià)空間較??；2、抗干擾、功耗問(wèn)題較大，代碼不開放，成熟度有提升的空間。3、專利存在風(fēng)險(xiǎn)。

5.j-Metrics茂丞科技

總部：臺(tái)灣

指紋識(shí)別方案：滑動(dòng)及按壓式

采集技術(shù)：主動(dòng)式垂直射頻技術(shù)

6.F-敦泰

總部：臺(tái)灣

指紋識(shí)別方案：滑動(dòng)及按壓式

采集技術(shù)：電容式傳感器

是全球領(lǐng)先的人機(jī)界面解決方案提供商，擁有全球最完整的電容屏觸控方案、全方位的TFT LCD顯示驅(qū)動(dòng)&控制方案、指紋識(shí)別方案以及Force Touch（壓力觸控）方案。敦泰推出業(yè)界最完整的指紋識(shí)別解決方案，可支持滑動(dòng)式、按壓式、小面積按壓式三種從低到高的指紋IC方案，并采用安全性最高的硬件加密技術(shù)和自主研發(fā)的商業(yè)級(jí)算法。

敦泰在指紋識(shí)別芯片的策略一直是等風(fēng)來(lái)，但不可忽視的是其在觸控IC領(lǐng)域的市場(chǎng)能力及其在成本方面的優(yōu)勢(shì)。但是據(jù)說(shuō)已經(jīng)從其內(nèi)部分出去兩股勢(shì)力，已經(jīng)削弱了其力量。

7.義隆電子

總部：臺(tái)灣

采集技術(shù)：電容式傳感器

是亞太區(qū)著名的芯片設(shè)計(jì)公司，義隆指紋芯片在去年6月份開始導(dǎo)入量產(chǎn)。目前從12.5寸一直到21寸大屏的觸控芯片，義隆出貨量世界第一，義隆希望將這個(gè)經(jīng)驗(yàn)帶入到指紋芯片領(lǐng)域。

8.比亞迪

總部：深圳

指紋識(shí)別技術(shù)：前置方案：BF6611A、BF6621A；后置方案：BF6631A

一直致力于集成電路及功率器件的開發(fā)。去年5月發(fā)布首款指紋芯片，均為按壓式，有正面和背面兩種方案。

9、神盾

總部：臺(tái)灣

指紋算法處于行業(yè)領(lǐng)先地位。已經(jīng)打入三星供應(yīng)鏈的成績(jī)令人矚目。

神盾宣稱使用被動(dòng)式的電容方案，在2015年已與某全球品牌及國(guó)內(nèi)的一些手機(jī)品牌已有合作；且有批量出貨的經(jīng)驗(yàn)，其產(chǎn)品及軟件已經(jīng)比較成熟，并有自己的小芯片算法。不足的是目前產(chǎn)品形式還較單一。價(jià)格優(yōu)勢(shì)也不明顯。支持力度還不夠好。神盾在2015年底已在臺(tái)灣上市，如果其能克服其弱勢(shì)，或許可以快速成長(zhǎng)起來(lái)并占據(jù)一席之地。

10、邁瑞微

總部：蘇州

國(guó)內(nèi)主要指紋芯片供應(yīng)商之一，擁有獨(dú)創(chuàng)的“C-Q-T”電容傳感理論，2015年初成功量產(chǎn)陶瓷蓋板指紋方案，2015年Q3成功量產(chǎn)塑封coating方案后，又在Q4推出行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的IFS指紋方案。

11、上海思立微電子科技有限公司

總部：上海

國(guó)內(nèi)主要指紋芯片供應(yīng)商之一，借助于格科微的發(fā)展模式，思立微在短時(shí)間內(nèi)聚集大量客戶，目前仍以中低端市場(chǎng)為主。主推背面coating按壓式方案。按壓式指紋識(shí)別傳感器GSL6162。搶下中興手機(jī)訂單。

12、晨星半導(dǎo)體（Mstar）

總部：臺(tái)灣

是一家專注于混合視頻信號(hào)控制芯片技術(shù)研發(fā)的國(guó)際化高科技公司，目前也涉足指紋芯片領(lǐng)域的研發(fā)與銷售業(yè)務(wù)。

13、深圳信煒科技有限公司

總部：深圳

由硅谷資深技術(shù)和管理專家歸國(guó)成立的集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)。主要從事新型生物識(shí)別安全芯片研究與開發(fā)，為客戶提供“turn-key”的安全解決方案。產(chǎn)品主要應(yīng)用于移動(dòng)支付安全認(rèn)證，信息安全認(rèn)證和門禁等。

這是一家有較深厚技術(shù)背景的新公司，其產(chǎn)品一面市，就給業(yè)界驚艷感覺(jué)：1、其芯片穿透能力強(qiáng)。據(jù)稱其玻璃方案，芯片已經(jīng)支持穿透300UM以上，且有自己算法；2、產(chǎn)品系列全，更新快，據(jù)稱其已經(jīng)有成熟的under glass、玻璃和coating等全系列方案。3、價(jià)格親民。4、本土適應(yīng)性好，市場(chǎng)響應(yīng)速度快，信煒或?qū)⒊蔀橐黄ズ隈R，能快速的搶占一定的市場(chǎng)份額。

14、深圳貝特萊電子科技有限公司

總部：深圳

是一家高端集成電路設(shè)計(jì)國(guó)家級(jí)高新技術(shù)創(chuàng)新型企業(yè)，目前主打觸控IC、指紋識(shí)別、生命感知（可穿戴）、MCU四條產(chǎn)品線。貝特萊的指紋識(shí)別技術(shù)是第三代RF生物識(shí)別技術(shù)。已于去年10月申請(qǐng)新三板上市。

15、北京集創(chuàng)北方科技有限公司

總部：北京

產(chǎn)品涵蓋電源管理芯片、LED驅(qū)動(dòng)芯片、觸控芯片及指紋芯片。

16、亞略特

總部：深圳

傳統(tǒng)行業(yè)指紋芯片原廠，是全球領(lǐng)先的生物識(shí)別核心方案供應(yīng)商、中國(guó)生物識(shí)別行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)研制單位、國(guó)家863計(jì)劃信息安全聯(lián)盟成員。

17、美法思

總部：韓國(guó)

開發(fā)、銷售世界領(lǐng)先水平的觸控IC、觸摸屏模組及觸摸鍵的觸控解決方案。目前也涉及指紋芯片研發(fā)與銷售業(yè)務(wù)。

18、JP Sensor

總部：臺(tái)灣

傳統(tǒng)行業(yè)指紋芯片原廠，算法繼承立陶宛派，并傳承日本技術(shù)，現(xiàn)主推最新型的電容式指紋芯片。

19、方程式

總部：成都

傳統(tǒng)行業(yè)指紋芯片原廠，一直致力于生物識(shí)別技術(shù)和超大規(guī)模集成電路的設(shè)計(jì)。至2013年，方程式已經(jīng)成為中國(guó)工控領(lǐng)域指紋應(yīng)用實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)的推動(dòng)者。目前正積極打入手機(jī)行業(yè)。

20、映智科技股份有限公司

總部：臺(tái)灣

致力于感測(cè)元件之設(shè)計(jì)與開發(fā)。現(xiàn)階段主力產(chǎn)品為電容式指紋感測(cè)IC。

總體而言，指紋識(shí)別市場(chǎng)對(duì)傳感器制造商來(lái)說(shuō)具有較高彈性，雖然今后5年的市場(chǎng)規(guī)模非常可觀，但如何在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，仍然是考驗(yàn)相關(guān)廠商的一道難題。不過(guò)，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，這一系列難題終將迎刃而解。
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