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当前主流指纹模组拆解分析

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0.3m m左右（去掉丝印后应该是0.28m m）。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。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。或许是厌倦了包括按压式和非按压式等各种专门的指纹识别按钮，目前的几家隐藏式指纹的解决方案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，再薄的话就起不到保护性作用，所以把手机的玻璃做到0.2m m薄那样子是不现实了，怎么办？

1、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月叫做IFS（Invisible Fingerprint Sensor）指识别与触控一体化技术，MC在2015年1月上刊曾经专门报道过。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（CES）上收获两项嵌入式技术创新大奖。

2、挪威IDE X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—甚至连苹果都跟它有一些指纹方面的交叉专利许可。2015年7月，IDEX开发出玻璃指纹技术，可以将指纹芯片做进玻璃中。

3、Synaptics在触控芯片领域一直是霸主般的存在，嗅到指纹商机时果断收购了Vali dit y并致力于Natural ID指纹识别技术。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。

4、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。

5、2016年5月，LG子公司Innotek向外界展示其融合了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，笔者持观望态度。

梳理完这几家的方案，我们接下来细聊一下他们所说的隐藏式指纹识别技术到底有哪些门道……

在笔者梳理出的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）。值得注意的是，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。

例如汇顶这种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0.3m m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，对于手机2D玻璃时代，薄一点的可以做到0.4mm，现在2.5D玻璃已经成为标配，厚度达到0.7~0.8mm了，汇顶如果还是用以前的方案估计行不通。看样子，把指纹芯片放在玻璃后面貌似行不现实，后来的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，使之最薄的地方仅为0.2~0.3mm厚，这个厚度跟现有的指纹玻璃的厚度基本一致，信号和识别精度上可以得到保证。然而，IDE X明显是不走寻常路，它凭借自己在专利方面的积累，直接把指纹Sensor做进了玻璃中，不是掏洞，而是完全无缝融合。笔者现在想想都觉得概念性太强，既然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，ID E X也并没有展示成品，估计还在专利申请和概念阶段。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—在玻璃种开个凹槽，把指纹识别模块填补进去。

说到这里，笔者想大家也明白了。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，也符合科技对隐形的追求，体验会如何呢？

以前手机解锁的时候是一个按下H o m e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，也就好比那些把指纹做在正面，却阉割掉了物理按键功能一样。而即使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

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，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，直接导致的结果就是成本大幅上升。

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，这本身就很脆弱，还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，有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，相比之前要复杂多了。

去掉实体按键在换来了外观上一体感的同时，却失去了按压时的物理手感。同时，在成本、体验以及可靠性上面相比现有的前置按键指纹并没有优势。像指纹识别这种功能性驱动的技术，首要条件是先做到好用，好用的同时再追求好看。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，只是我们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”是一项被新闻美化得很好的技术，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，我们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—代替现有的实体H o m e键，并加入Force Touch功能，跟taptic engine协作，模拟出真实的按键反馈（参照Mac的触控板）以弥补隐藏式指纹在体验上的不足。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。