屏幕指紋：手機“傷疤”的治愈者

康嘉林

2018年，屏幕指紋技術迎來爆發。

不得不說，手機的開孔有逐漸變少的趨勢，從美學的角度出發，這種“傷疤”的減少，不但實現了更高的屏占比，也代表著中國手機設計走向全新的里程。2018年，vivo X21及華為Mate RS等屏幕指紋手機的發布已經向世人證明，屏幕指紋的“春天”已至。

屏幕指紋是未來趨勢

“不少手機廠商對屏幕指紋的向往已經到了極致的地步，接下來華為、小米等都會重點跟進。”一位不愿具名的科技分析師對《通信產業報》（網）記者表示。

實際上，相比于傳統電容式指紋，屏幕指紋擁有三大優質特性，不僅使手機整體構造更趨渾然一體，在解鎖方式的呈現上也更具美感。

首先，屏幕指紋識別能大幅提升屏占比，目前的手機、指紋鎖等設備宣傳的全面屏是指屏占比達到百分之八十以上的設計，不夠完美的屏占比也頗受詬病，究其原因主要由于采用前置指紋識別依然會占據一部分面積，雖然背部指紋識別是一種較為妥協的解決方案，但是操作上可謂反人類，也影響了一體化設計，操作體驗也不佳，不符合未來工業設計的要求。因此屏幕指紋識別可以進一步提升屏占比，促進全面屏真正普及。

其次，操作更加衛生，屏下指紋識別無需接觸指紋模塊，因此不會留下指紋痕跡，不會殘留油污。可以較大程度降低手指污垢、油脂以及汗水對解鎖的影響，讓指紋解鎖更加衛生。

最后，識別更穩定，適應不同的使用環境。傳統的指紋識別，由于受到油污、污垢、遮擋物以及極端環境的影響，指紋識別過程有偏差，容易識別失敗，而屏幕指紋識別則解決該難題，通過穿透識別技術，即使在水下，也能完成識別過程，可以在多個使用場景中正常使用。

光學式占據主流 實現量產

眾所周知，屏幕指紋技術主要分為光學式及超聲波成兩種派系。

其中，光學方案是依靠光線反射探測指紋紋路，所以更適合與OLED屏配合，因為OLED面板具有自發光的特性，使得各像素之間可以留有一定間隔，保證光線透過。光學式指紋識別目前在產業鏈成熟度和精度上都有更好表現，有望成為全面屏的標配指紋識別技術。

目前采用該派系的企業主要有匯頂、新思和CrucialTec，國內的費恩格爾和邁瑞微也正在努力研發追趕進程。

第一個實現量產的公司為新思旗下的Clear ID FS9500光學屏下指紋傳感器，于2018年1月發布的vivo X20Plus UD版選擇搭載Clear ID FS9500，根據Synaptics向《通信產業報》（網）透露的信息來看，這款新機能夠實現屏幕指紋識別的原理是在用戶手指輕微按壓屏幕時，OLED屏RGB pixel發出光線，穿透蓋板到屏幕表面，將指紋紋理照亮，因為手指的不同紋路導致反射的光線不同，達到指紋的光線反射穿透屏幕，到達指紋sensor，指紋sensor根據反射光線形成指紋圖像。

匯頂是我國指紋觸控的領軍企業，曾在活體指紋的技術上投入頗大。匯頂CEO張帆在接受采訪時曾表示，匯頂的指紋識別傳感器是通過AMOLED屏的光線來照射指紋，然后通過返回的光線穿透OLED屏的縫隙打到屏下的CIS上，然后再對返回光線進行分析，結合軟件算法，實現指紋識別。

根據《通信產業報》（網）記者得知的信息來看，vivo X21的部分屏幕指紋供貨商即是來自匯頂科技，另外一部分為新思；而剛剛發布的華為Mate RS也采用了匯頂科技的方案。

三星的合作伙伴CrucialTec剛剛獲得了與DFS（顯示屏指紋解決方案）相關的美國專利，并宣布2018年正式商用。和匯頂方案不同，DFS支持在屏幕任意位置指紋解鎖，甚至能夠兼容像三星全視曲面屏這類柔性OLED面板，而且DFS不僅限于光學方案，還支持傳統的電容方案。由于厚度問題，指紋傳感器位于顯示器下方的識別率往往較低，且只能應用于屏幕的一部分。而DFS可以在屏幕任意區域解鎖，在識別率和厚度方面都更有優勢。

超聲波式仍在路上

除了光學式，另一種方案是超聲波式方案，目前仍然在預研階段，這種技術的原理是，利用手指紋理及其材質對聲波的吸收、反射和穿透作用的差異，對指紋的嵴與峪所在的位置進行識別。超聲波指紋識別能夠生成指紋的三維圖像，因此破解難度更高，自然也更安全。此外對手指的干濕度要求更低，識別成功率更高。

超聲波方案的擁簇者主要有高通和FPC。

高通曾在MWCS 2017上與vivo聯合演示超聲波式的屏幕指紋技術。可以穿透1200μm的OLED面板疊層進行錄入和識別，相比上一代400μm穿透能力，這次超聲波可以透過800μm玻璃和650μm鋁合金進行掃描。

瑞典FPC也在2017年11月發布可以在手機顯示面板上任意位置捕獲與識別使用者指紋的方案，據悉該技術基于超聲波傳感器技術，可以穿透2cm厚度的玻璃獲取指紋信息，支持OLED和LCD顯示屏，不過目前還未看到搭載該解決方案的手機發布。

從產業鏈進展來看，指紋識別最初在手機上搭載時，國內涌現出一批指紋芯片企業，在屏幕指紋新技術的當下，指紋芯片企業恐迎來新一輪的洗牌，誰能夠率先實現量產，并能夠在后續產能上跟進，誰將成為最大贏家。屏幕指紋的量產，會進一步加劇指紋市場廠商之間的競爭，拉開大廠商與小廠商之間的差距。指紋市場將會越來越集中到少數幾家指紋芯片和模組廠商，頭部廠商成為最大的受益者。

三大桎梏待解

雖然已經有不少新機搭載了屏幕指紋功能，但是作為當前的“少數派”，在技術上還存在諸多問題。努比亞聯合創人、努比亞智能手機總經理倪飛就曾對《通信產業報》（網）記者表示：“就目前來說，屏幕指紋的弊端還有很多，此外就我所知，已經搭載屏幕指紋的友商在實現上也碰到了眾多問題，包括識別率等等問題。”

就現階段而言，三大桎梏使得屏幕指紋仍存在諸多難點。

首先，屏幕指紋技術只能用在OLED屏幕上，受制于供應鏈方面，我國在OLED屏幕方面的供貨并不景氣。產業鏈的牽絆意味著在實現量產的階段會大打折扣。

其次，LCD屏幕仍舊是時下流行的屏幕方案之一，但LCD無法自發光，需要用到背光，且整個模組很厚，在這個背景下，也使得想實現LCD屏幕指紋識別變得非常困難。

最后，超聲波式方案目前仍未有效的解決方案問世，究其原因，費恩格爾CEO黃昊給出了答案：“屏下指紋現在量產可能性最大的還是光學指紋方案，超聲波式指紋識別應用到屏下，需要穿透更高的厚度，其將面臨功耗和信號一致性方面的問題，并且量產難度也很大。”

不過，毋庸置疑，無論是實用性還是設計性，屏幕指紋技術都是未來手機解鎖和移動支付最好的展現形態。畢竟就目前智能手機全面屏的進化方向來看，除了屏幕下，已經沒有多余的空間來容納指紋識別模塊。從以上這些層面來看，全面屏和屏幕指紋無疑是一對“黃金搭檔”，預計將對手機設計產生重大影響。