終于打破壟斷？國產(chǎn)超聲波指紋即將落地

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）最近有博主爆料稱，小米14 Ultra正在測試單點(diǎn)超聲波指紋的方案，并積極驗(yàn)證中，同時(shí)還準(zhǔn)備了雙供應(yīng)商的方案。目前市面上智能手機(jī)鎖采用的超聲波指紋識(shí)別技術(shù)供應(yīng)商幾乎都是高通，外界猜測這個(gè)新的供應(yīng)商很可能是匯頂科技。

在更早之前也有產(chǎn)業(yè)鏈消息稱，匯頂超聲波屏下指紋已經(jīng)有多家國內(nèi)手機(jī)廠商正在接觸。這或許意味著屏下指紋識(shí)別的技術(shù)路線上，超聲波將成為最后的贏家，而國內(nèi)供應(yīng)商的突破，也將加速推動(dòng)超聲波屏下指紋在智能手機(jī)上的普及。

超聲波指紋的發(fā)展并不是一帆風(fēng)順

2015年，高通發(fā)布了一款指紋識(shí)別技術(shù)Snapdragon Sense ID，與當(dāng)時(shí)智能手機(jī)上常見的電容式指紋識(shí)別不同的是，高通采用了超聲波技術(shù)來掃描指紋信息。

由于超聲波對(duì)金屬、玻璃等材料的穿透性較好，甚至可以穿透皮膚獲取到指紋的3D特征，手指上的污漬不容易干擾指紋采樣，同時(shí)3D特征的加入也讓指紋識(shí)別更加“安全”。因此作為最早推出的屏下指紋技術(shù)方案，超聲波也被寄予厚望。

然而其中還有很多因素影響，直到四年后的2019年，三星S10系列才首發(fā)搭載了高通的超聲波屏下指紋技術(shù)。

而在這期間，光學(xué)屏下指紋技術(shù)發(fā)展迅速，在2018年1月，全球第一款商用的屏下指紋手機(jī)vivo X20 Plus就已經(jīng)推出。這款手機(jī)搭載了來自Synaptics的光學(xué)指紋方案，原理較為簡單，在屏幕面板上對(duì)屏下指紋CMOS傳感器的位置上增加一個(gè)區(qū)域的透光率，然后通過屏下指紋模組或是OLED面板在該區(qū)域發(fā)出強(qiáng)光，CMOS傳感器獲得從手指上反射回來的指紋圖像數(shù)據(jù)，通過與之前錄入的數(shù)據(jù)對(duì)比來進(jìn)行身份識(shí)別。

從原理上看，有點(diǎn)像是給指紋拍一張照片來進(jìn)行識(shí)別。事實(shí)上，后來在一些成本較低的屏下指紋方案中，還采用到了短焦鏡頭來獲取指紋信息。

光學(xué)屏下指紋方案成本有較大優(yōu)勢，迅速占領(lǐng)了智能手機(jī)市場。但體驗(yàn)上看，由于在檢測時(shí)屏幕需要將指紋識(shí)別區(qū)域點(diǎn)亮，亮度較高，在暗光或夜晚解鎖時(shí)用戶體驗(yàn)較差。同時(shí)因?yàn)楣鈱W(xué)屏下指紋是獲取指紋的2D圖像數(shù)據(jù)，因此屏幕玻璃或手指上的污漬、水都會(huì)對(duì)指紋識(shí)別造成影響。

而超聲波指紋方面，在首發(fā)這項(xiàng)技術(shù)的三星S10上就遭遇了大面積的安全事故。在2019年11月，海內(nèi)外多家支付平臺(tái)，包括國內(nèi)的微信、支付寶、中國銀行，英國的NatWest和Nationwide Building Society銀行等，都關(guān)閉了三星采用超聲波屏下指紋技術(shù)設(shè)備的指紋登錄功能，甚至有海外金融機(jī)構(gòu)對(duì)三星S10、Note 10用戶下架了APP。

原因是當(dāng)時(shí)有海外用戶發(fā)現(xiàn)，在給手機(jī)裝上全包的透明硅膠保護(hù)套再錄入指紋后，任何人的手指都能夠解鎖手機(jī)，甚至可以進(jìn)入銀行APP登錄機(jī)主賬戶。當(dāng)然三星也迅速回應(yīng)了，立即發(fā)布了一則聲明，對(duì)目前出現(xiàn)的情況表示歉意，并已經(jīng)意識(shí)到指紋識(shí)別上存在的問題，將在近期通過軟件補(bǔ)丁的方式解決問題。

當(dāng)時(shí)有分析稱，這是由于硅膠類材料擁有很高的聲衰減性，使得超聲波難以穿透，導(dǎo)致可能會(huì)錄入到硅膠的紋理，并且超聲波指紋對(duì)于貼膜的要求極高，貼膜與屏幕之間的氣隙也會(huì)對(duì)指紋識(shí)別產(chǎn)生影響。

然而問題并沒有解決，后來有更多的用戶發(fā)布視頻復(fù)現(xiàn)，在正常錄入指紋信息后，隔著硅膠保護(hù)套任何人的手指都能夠解鎖手機(jī)。自此，超聲波指紋的安全性就一直被質(zhì)疑。

2021年推出的魅族18也采用了高通的屏下指紋技術(shù)，在小編的使用過程中其實(shí)也遇到過指紋解鎖失效的情況，也就是在正常錄入指紋的情況下，通過特定角度的滑動(dòng)，任何導(dǎo)電的問題都能夠解鎖指紋。

不過隨著近幾年的發(fā)展，高通也推出了第二代的屏下指紋技術(shù)，識(shí)別面積更大、識(shí)別速度更快、更安全等，在后續(xù)多家國內(nèi)手機(jī)廠商的應(yīng)用中，也沒有再出現(xiàn)大規(guī)模的安全性問題。

超聲波指紋方案難點(diǎn)

超聲波指紋識(shí)別的核心在于換能器，超聲波指紋識(shí)別方案所使用的換能器，一般是采用MEMS器件，通過薄膜等振動(dòng)來發(fā)生超聲波。該MEMS期間通過晶圓級(jí)封裝與CMOS ASIC電路進(jìn)行整合，就能夠通過一片很薄的模塊實(shí)現(xiàn)超聲波發(fā)生、信號(hào)接收等功能。

高通的第一代超聲波指紋就采用了上述的結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，也有一種被稱為PMUT（Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer壓電MEMS超聲換能器），通過壓電材料的正逆壓電效應(yīng)使壓電薄膜振動(dòng)，從而發(fā)射或者接收超聲波信號(hào)。

PMUT的特別之處在于當(dāng)PMUT用于發(fā)射超聲波時(shí)，它是一個(gè)執(zhí)行器；當(dāng)PMUT用于接收超聲波時(shí)，它是一個(gè)傳感器，也就是說單一器件就能夠完成發(fā)射和接收兩項(xiàng)工作。不過由于成本較高，要進(jìn)入到手機(jī)屏下指紋領(lǐng)域可能還需要一段時(shí)間。

小結(jié)：

雖然目前匯頂還未公布其超聲波指紋技術(shù)的細(xì)節(jié)，但相信國產(chǎn)廠商的入局，會(huì)加速推動(dòng)超聲波指紋在智能手機(jī)上的廣泛應(yīng)用，為消費(fèi)者帶來更好的使用體驗(yàn)。