基于电容和无线射频半导体传感器_技术

随着移动互联、物联网等新兴技术浪潮的到来，传统的一些对人的认证识别方式已经无法满足社会发展需求。通过计算机与光学、声学、生物传感器和生物统计学原理等高科技手段密切结合，利用人体固有的生理特性，如指纹、脸象、虹膜等进行个人身份的鉴定，成为大势所趋。

目前来看，识别方式最简便、最实用、最准确，发展最好的就是“指纹识别”方式。全球来看，指纹识别占整个生物识别市场的将近60%的市场份额。

我们能看到最常见的就是指纹打卡、指纹门禁等，不过移动互联网的到来，包括信息安全、移动支付等大量需求生物识别认证，指纹识别已经成为了主流智能设别厂商和消费者能够快速接受的方式。

半导体指纹传感器占市场主流

在智能手机应用市场爆发之前，指纹识别主要应用于考勤、门禁、锁具等市场，其采用的传感器类型和现在也完全不同。

指纹识别传感器的技术已经经历了几代演进。目前主流的有光学传感器、半导体传感器及超声波传感器三种。光学指纹传感器是最早规模商用的指纹识别传感器，广泛应用于门禁、箱锁具等市场，成本较低但体积较大。

半导体指纹传感器在近两年取得了爆炸式发展，基本占据了智能手机领域全部市场。已成为指纹识别市场的绝对主流。

从全球市场来看，这一趋势仍将继续。2015年至2021年间，智能手机用指纹识别传感器市场将持续保持40%的复合年成长率（CAGR），并在2021年以前达到20亿颗的年出货量。

iPhone激发了指纹传感器在智能手机上的大量应用

苹果公司于2013年发布了iPhone 5s，从而推动指纹传感器的大量应用。此后几年，指纹传感器在消费类市场中的出货量呈现出不可思议的增长。起初，指纹传感器用于手机解锁和信息保护。然而现在，指纹传感器越来越多地应用于在线识别和移动支付等安全功能。

2016年对手机指纹产业来说是非常关键的一年。这一年不仅指纹芯片产业上下游供应链日渐成熟，硬软件体验大幅提升，而且用户接受度和使用频率迅速提升。品牌手机厂商也已经将其普及到销量最大千元机市场。

有数据显示，2016年的指纹识别传感器的出货量已达6.89亿颗，相较2013年的2300万颗，CAGR达到210%。调研机构Yole预测，未来5年，指纹识别市场的复合年增率（CAGR）将达到19%，市场规模有望从2016年的28亿美元，增加到2022年的47亿美元。

具体到今年中国智能手机指纹芯片市场上，业内预期为2017年指纹芯片需求量可望从2亿颗倍增至4亿颗。

光学指纹识别传感器直接感应于显示屏

指纹传感器的主要技术是主动式电容感应原理，其大小如按钮形状，以相对低的成本提供良好的性能。然而，最近智能手机厂商进行创新，侧重于设计和使用改进，而不是性能。通过促进创新非常有吸引力的全玻璃显示屏的发展，进而推动指纹传感器厂商重新设计他们的传感器和集成方式。

这几天，凯基证券分析师Ming-Chi Kuo（之前多次准确预测新iPhone特性，估计也是有一定供应链相关资源）给出了今年iPhone8的一些最新情况。比如大家在几年前看到的iPhone渲染图是正面一整块屏幕，这个设计很有可能在这代iPhone上实现。

新一代的光学指纹识别传感器就是可以透过玻璃或者陶瓷按键扫描指纹。全新的光学指纹传感器可穿透 1mm 厚度的玻璃面板，并完成高分辨率扫描，用户只需要将手指头按压在面板上，就能顺利解锁手机，这让简洁化、无需物理按键的手机工业设计变为了可能并集成在显示屏下方的发光区域。

光学指纹识别解决方案可以实现出众的湿手指纹识别性能，并且得益于表面玻璃的保护，能够解决普通手机指纹耐用性、耐刮性、防水与抗静电性较差的问题。

如果这个消息属实的话，那么今年大家看到的iPhone8最终可能就是渲染图的样子了。

国内指纹芯片厂商崛起

纵观全球指纹芯片厂商，目前国外的指纹识别厂商主要有AuthenTec、FPC、SynapTIcs等几个国际大厂，以及神盾、义隆、敦泰、茂丞等台湾厂商之外，国产指纹识别芯片厂商主要有汇顶、迈瑞微、费恩格尔、信炜、芯启航、贝特莱、思立微、集创北方、比亚迪等十多家企业。

其中，美国AuthenTec是全球规模最大和技术最好的按压式指纹识别传感器供应商，但是只对苹果提供产品和技术。美国SynapTIcs的指纹识别传感器主要供应三星。瑞典FPC的指纹识别则广泛应用于安卓手机，如：华为荣耀系、mate系、中兴ARON、魅族MX5、OPPO R7Plus、一加OnePlus 2等等。现时预计FPC的芯片出货量超过20KK/每月，可以说是当之无愧的指纹芯片霸主。

这三家国际厂商占据了全球指纹芯片大部分市场，除了这三家国际厂商之外还值得一提的便是汇顶科技和芯启航了。其中，汇顶科技自2013年杀入指纹识别市场以来，凭借技术和成本优势迅速获得市场认可，2016年汇顶科技指纹识别芯片出货有望超过1亿颗，同比增长900%。而成立于2015年的芯启航，更是开发出了全球第一解锁速度的指纹产品，在解锁速度、盖板穿透力、低功耗、安全指标、ESD性能方面有着突出的优势，尤其最近推出的产品在0.12s内解锁，全球第一的解锁速度，已成为多家知名手机品牌厂商的指纹芯片供应商之一。

除此之外，迈瑞微、费恩格尔、信炜、贝特莱、思立微、集创北方、比亚迪等国内指纹厂商在2016年也有不同程度的突破。

竞争加剧，价格战开始打响

随着指纹芯片技术和产业的成熟，越来越多国内指纹芯片厂商参与其中，过去一年指纹芯片虽然放量，但是单价也迅速下滑。

来自Yole的报告指出，指纹传感器元件均价在同一时间已从5美元下滑到3美元，甚至更低的2美元，未来供应商仍将持续面临价格压力。

整体看，2017年指纹芯片市场价格战不可避免。很多国际大品牌因为成本或服务，将被中国厂商取代。而中国厂商内部，很多竞争力比较弱小的厂商更会做出拼死一搏的举动，利用价格战搅局市场。要保持持续领先，还需厂商持续不断的提高技术和服务水平。

主流手机指纹识别方案的厂商状况

1.Authen Tec（已被苹果公司收购）

总部：美国

指纹识别方案：与Home结合正面按压

采集技术：基于电容和无线射频半导体传感器

手机合作厂商：苹果

代表产品：iPhone系列

全球最好的指纹芯片原厂之一，2012年被苹果收购，目前只对iPhone等苹果产品提供指纹芯片，主要为正面按压式蓝宝石盖板指纹识别方案。

2.新思SynapTIcs

总部：美国

指纹识别方案：与Home结合正面滑动、置于手机后盖背面滑动

采集技术：有源电容式硅成像传感器

手机合作厂商：三星、HTC

新思收购VALIDITY，进军指纹芯片市场之后，其重点市场一直在三星，但也有闻其已将触角伸到中国品牌的客户。以其在触控芯片的积累和中国客户基础，可能成为占据中国手机品牌指纹芯片市场的重要力量。

3.Fingerprint Cards AB

总部：瑞典

指纹识别方案：置于手机后盖背面触摸、置于手机后盖背面滑动

采集技术：电容式传感器

手机合作厂商：华为/OPPO、vivo

全球最好的指纹芯片原厂之一，目前是安卓阵营最大的指纹芯片供应商，各大安卓手机品牌旗舰机几乎都采用该公司方案，主打背面按压式coaTIng指纹识别方案，同时也有正面与侧面解决方案。

因为进入中国大陆手机品牌市场比较早，瑞典FPC一度占有垄断地位，2015年出货约100KK，到2016年也会无法替代的成为这行业的老大。

目前出货的主要产品型号有：FPC1021、 FPC1022、 FPC1150、FPC1140等。从技术上看，FPC现在的产品只能支持coating方案，但马上会推出支持玻璃盖板方案。

优势：1、量产经验丰富。2、产品及软件成熟稳定。3. 已有广泛客户基础，有CT、欧菲等模组厂合作，得到大客户的认同。

不足：1、价格比较贵。2、暂时不能做厚玻璃方案。3、技术支持力度较差。4、产能或有限制。

4.Goodix汇顶科技

总部：深圳

指纹识别方案：与Home结合正面按压

采集技术：电容式传感器

手机合作厂商：魅族

汇顶在手机用指纹识别芯片的进入时间也相对较强，投入的资源较多，2015年芯片出货约10KK。

目前产品主要型号：GF316/318M、 GF516/318M、GF818M。目前Coating和玻璃方案都已经比较成熟，现在跟模组厂合作开发可量产的IFS方案，并听说已经可以达到量产状态；今年会推出其成熟的低成本IFS方案。

优势：1、已经得到一线手机品牌终端认可，并已经开始量产；2、支持各方案的产品系列齐全；3、代理体系成熟，技术服务到位。

不足：1、价格较贵，因为是4合1方案，降价空间较小；2、抗干扰、功耗问题较大，代码不开放，成熟度有提升的空间。3、专利存在风险。

5.j-Metrics茂丞科技

总部：台湾

指纹识别方案：滑动及按压式

采集技术：主动式垂直射频技术

6.F-敦泰

总部：台湾

指纹识别方案：滑动及按压式

采集技术：电容式传感器

是全球领先的人机界面解决方案提供商，拥有全球最完整的电容屏触控方案、全方位的TFT LCD显示驱动&控制方案、指纹识别方案以及Force Touch（压力触控）方案。敦泰推出业界最完整的指纹识别解决方案，可支持滑动式、按压式、小面积按压式三种从低到高的指纹IC方案，并采用安全性最高的硬件加密技术和自主研发的商业级算法。

敦泰在指纹识别芯片的策略一直是等风来，但不可忽视的是其在触控IC领域的市场能力及其在成本方面的优势。但是据说已经从其内部分出去两股势力，已经削弱了其力量。

7.义隆电子

总部：台湾

采集技术：电容式传感器

是亚太区著名的芯片设计公司，义隆指纹芯片在去年6月份开始导入量产。目前从12.5寸一直到21寸大屏的触控芯片，义隆出货量世界第一，义隆希望将这个经验带入到指纹芯片领域。

8.比亚迪

总部：深圳

指纹识别技术：前置方案：BF6611A、BF6621A；后置方案：BF6631A

一直致力于集成电路及功率器件的开发。去年5月发布首款指纹芯片，均为按压式，有正面和背面两种方案。

9、神盾

总部：台湾

指纹算法处于行业领先地位。已经打入三星供应链的成绩令人瞩目。

神盾宣称使用被动式的电容方案，在2015年已与某全球品牌及国内的一些手机品牌已有合作；且有批量出货的经验，其产品及软件已经比较成熟，并有自己的小芯片算法。不足的是目前产品形式还较单一。价格优势也不明显。支持力度还不够好。神盾在2015年底已在台湾上市，如果其能克服其弱势，或许可以快速成长起来并占据一席之地。

10、迈瑞微

总部：苏州

国内主要指纹芯片供应商之一，拥有独创的“C-Q-T”电容传感理论，2015年初成功量产陶瓷盖板指纹方案，2015年Q3成功量产塑封coating方案后，又在Q4推出行业内领先的IFS指纹方案。

11、上海思立微电子科技有限公司

总部：上海

国内主要指纹芯片供应商之一，借助于格科微的发展模式，思立微在短时间内聚集大量客户，目前仍以中低端市场为主。主推背面coating按压式方案。按压式指纹识别传感器GSL6162。抢下中兴手机订单。

12、晨星半导体（Mstar）

总部：台湾

是一家专注于混合视频信号控制芯片技术研发的国际化高科技公司，目前也涉足指纹芯片领域的研发与销售业务。

13、深圳信炜科技有限公司

总部：深圳

由硅谷资深技术和管理专家归国成立的集成电路设计企业。主要从事新型生物识别安全芯片研究与开发，为客户提供“turn-key”的安全解决方案。产品主要应用于移动支付安全认证，信息安全认证和门禁等。

这是一家有较深厚技术背景的新公司，其产品一面市，就给业界惊艳感觉：1、其芯片穿透能力强。据称其玻璃方案，芯片已经支持穿透300UM以上，且有自己算法；2、产品系列全，更新快，据称其已经有成熟的under glass、玻璃和coating等全系列方案。3、价格亲民。4、本土适应性好，市场响应速度快，信炜或将成为一匹黑马，能快速的抢占一定的市场份额。

14、深圳贝特莱电子科技有限公司

总部：深圳

是一家高端集成电路设计国家级高新技术创新型企业，目前主打触控IC、指纹识别、生命感知（可穿戴）、MCU四条产品线。贝特莱的指纹识别技术是第三代RF生物识别技术。已于去年10月申请新三板上市。

15、北京集创北方科技有限公司

总部：北京

产品涵盖电源管理芯片、LED驱动芯片、触控芯片及指纹芯片。

16、亚略特

总部：深圳

传统行业指纹芯片原厂，是全球领先的生物识别核心方案供应商、中国生物识别行业标准研制单位、国家863计划信息安全联盟成员。

17、美法思

总部：韩国

开发、销售世界领先水平的触控IC、触摸屏模组及触摸键的触控解决方案。目前也涉及指纹芯片研发与销售业务。