指紋識(shi)別芯片+模(mo)組廠商(shang)產業鏈重構新(xin)機遇(yu)詳解
發布日期(qi):
2017-08-12

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指紋識(shi)別模塊可(ke)以分為:

1、光學指紋模塊

靠光的(de)折射和反射原理(li)(li)識(shi)別指(zhi)紋。該類型指(zhi)紋模塊對使用環境(jing)的(de)溫度濕度都(dou)有一(yi)定的(de)要求,并且在識(shi)別準確度上并不理(li)(li)想,再加上這(zhe)種模塊一(yi)般(ban)會占用更大(da)的(de)空(kong)間,使其難(nan)以(yi)在手機(ji)端有所(suo)作為。

2、電容指紋模塊(半導體指紋模塊)

通過電(dian)(dian)容(rong)的(de)(de)數值變化來采集(ji)指紋。該(gai)方式(shi)適應能(neng)力強,對(dui)使用(yong)環境無(wu)特殊要(yao)求,同時,硅晶元以及相關(guan)的(de)(de)傳感原件對(dui)空間的(de)(de)占用(yong)在(zai)手機(ji)(ji)設計的(de)(de)可接受(shou)范圍內,因而(er)使得該(gai)技術在(zai)手機(ji)(ji)端(duan)得到了比較(jiao)好的(de)(de)推廣。目前(qian)的(de)(de)電(dian)(dian)容(rong)式(shi)指紋模(mo)塊也分為(wei)劃擦式(shi)與按壓式(shi)兩種,前(qian)者雖然占用(yong)體積較(jiao)小,但在(zai)識別率以及便捷(jie)性方面有很大的(de)(de)劣勢,這也直接導致廠商全都將目光鎖定(ding)在(zai)了操作(zuo)更加(jia)隨意(yi)、識別率更高(gao)的(de)(de)按壓式(shi)(電(dian)(dian)容(rong))指紋模(mo)塊。

3、射頻指紋模塊(刮擦指紋模塊)

利用微量射頻信號來探(tan)測紋(wen)(wen)路(lu)。這一(yi)類指紋(wen)(wen)模塊(kuai)最大的優點便是(shi),手指無需(xu)與指紋(wen)(wen)模塊(kuai)相(xiang)接觸就能識別(bie),基于(yu)這一(yi)點,射頻指紋(wen)(wen)模塊(kuai)也(ye)成(cheng)為了未(wei)來指紋(wen)(wen)識別(bie)的主要發展(zhan)方(fang)向之一(yi)。

電容式指紋識別模組主要由芯片(硅晶元)、藍(lan)寶(bao)(bao)石、金屬環(huan)、軟板(ban)、載板(ban)等組成(cheng),其中芯片也就是傳感(gan)器部(bu)分,而(er)藍(lan)寶(bao)(bao)石負責作(zuo)為保護層,金屬環(huan)作(zuo)為指(zhi)紋(wen)(wen)識(shi)別的(de)(de)觸(chu)發裝置。從目前的(de)(de)行業情況來看,有(you)沒有(you)藍(lan)寶(bao)(bao)石保護層是不同價位指(zhi)紋(wen)(wen)手(shou)機的(de)(de)主要區別之(zhi)一,除此(ci)之(zhi)外,各廠商所采(cai)用(yong)的(de)(de)指(zhi)紋(wen)(wen)模(mo)塊在組成(cheng)上并(bing)沒有(you)太多大的(de)(de)不同。

指紋識別芯片的產業鏈也可(ke)以分為(wei)兩大(da)部分,一部分為(wei)芯片(pian)傳感(gan)器電(dian)路方(fang)案和(he)算法設(she)計(ji),另一大(da)重要(yao)環節就是(shi)指紋識別芯片(pian)傳感(gan)器的制造(zao)(zao)、封(feng)裝以及模組(zu)制造(zao)(zao):


1芯(xin)片設計(ji)環節(jie)

指紋識別芯片+模組廠商產業鏈重構新機遇詳解

國外及其臺灣的有:

美國蘋果(收購了Authen Tec)

晶圓供給方:臺積電

指紋(wen)識別方案:與Home結合正面按壓

采用的手機(ji):蘋果手機(ji)

官網://www.apple.com/cn/

美國新思國際(Synaptics)(收購了Validity Sensors)

人(ren)機界(jie)面(mian)解決(jue)方案的領先開發商(shang)

指紋識別方案:滑動及按壓式指紋識別

采(cai)用的手(shou)機(ji):三星手(shou)機(ji)

官網:滑動及按壓式

瑞典FPC(Fingerprint Cards)

晶圓供給方:臺(tai)積電/中芯(xin)國際(ji)

指(zhi)紋識(shi)別(bie)方(fang)案:主打背面(mian)按壓式coating指(zhi)紋識(shi)別(bie)方(fang)案,同(tong)時也有正面(mian)與側面(mian)解(jie)決方(fang)案

采用的手機:華為、HTC、OPPO/VIVO等國內品牌手機

官網(wang)://www.fingerprints.com/

臺灣茂丞科技(j-Metrics)

指紋識別方案:滑動及按壓式指紋識別

官網://j-metrics.com/

臺灣義隆

義隆電(dian)(dian)(dian)子指紋識(shi)別(bie)解決方案均可應用在帶(dai)電(dian)(dian)(dian)池及(ji)無(wu)電(dian)(dian)(dian)池的智能(neng)卡(ka),并適(shi)用于目前所有ATM機器及(ji)其他金融、支付、醫療、交通(tong)、車用等(deng)廣大(da)的應用范疇,義隆電(dian)(dian)(dian)子將持續(xu)的在指紋市場(chang)領(ling)先帶(dai)動全(quan)球。

晶圓供給(gei)方(fang):聯電/Magnachip

官網://www.emc.com.tw/

臺灣神盾科技

神盾在指紋(wen)(wen)識(shi)別領(ling)域深(shen)耕近10年,專精于(yu)電容(rong)式指紋(wen)(wen)識(shi)別IC的設計、研(yan)發、測試(shi)及銷(xiao)售(shou)。指紋(wen)(wen)算法處于(yu)行業領(ling)先地位。目(mu)前,神盾產(chan)(chan)品(pin)已被三星、聯想等知名品(pin)牌公司采用(yong),并憑借過硬的技術研(yan)發實力與產(chan)(chan)品(pin)品(pin)質(zhi),在業內形成了良好的企業及產(chan)(chan)品(pin)口碑。

晶圓供給方(fang):臺積電(dian)、聯電(dian)

官網://www.egistec.com/

內地主要有:

深圳匯頂科技

晶圓供給方:臺積電/ 中芯國(guo)際/韓國(guo)東部高(gao)科(ke)、德國(guo)X-FAB

指紋識別(bie)方案(an):觸摸式指紋識別(bie)芯片(pian)

采用(yong)的(de)手機:OPPO/VIVO、魅族等

官(guan)網://www.goodix.com.cn/

敦泰

是全(quan)球領先的(de)人機界(jie)面(mian)解決方(fang)(fang)案(an)提供商,擁有全(quan)球最(zui)完(wan)整的(de)電容屏觸控方(fang)(fang)案(an)、全(quan)方(fang)(fang)位的(de)TFT LCD顯示(shi)驅(qu)動&控制方(fang)(fang)案(an)、指紋(wen)識(shi)別方(fang)(fang)案(an)以(yi)及Force Touch(壓(ya)(ya)力觸控)方(fang)(fang)案(an)。敦泰推(tui)出(chu)業(ye)界(jie)最(zui)完(wan)整的(de)指紋(wen)識(shi)別解決方(fang)(fang)案(an),可支持(chi)滑動式、按壓(ya)(ya)式、小面(mian)積按壓(ya)(ya)式三(san)種從低到高的(de)指紋(wen)IC方(fang)(fang)案(an),并采用安全(quan)性最(zui)高的(de)硬(ying)件加密技術和自(zi)主研發的(de)商業(ye)級(ji)算法

官(guan)網://www.focaltech-systems.com/

蘇州邁瑞微

晶圓(yuan)供(gong)給方:中芯國際

官(guan)網://www.microarray.com.cn/

上海思立微

晶圓供(gong)給方:中芯國際

官網://www.sileadinc.com/

深圳信煒科技

晶(jing)圓(yuan)供給方(fang):華潤(run)上華/中芯國際(ji)

官網(wang)://sunwavecorp.com/

深圳貝特萊

晶圓(yuan)供(gong)給(gei)方:華虹宏力(li)

官網://www.blestech.com/

北京集創北方

晶圓供給方:中芯(xin)國際(ji)/世界先進/臺(tai)積(ji)電、華虹(hong)宏力

官(guan)網://www.chiponeic.com/

深圳比亞迪

指紋識別方案(an):2015年5月發(fa)布首款指紋芯片(pian),均為(wei)按(an)壓式,有(you)正(zheng)面和背(bei)面兩種方案(an)。

官(guan)網://bydic.e99999.com/

深圳芯啟航科技

晶圓(yuan)供(gong)給方:格羅(luo)方德(GF)

官網(wang)://www.chipsailing.com/



2芯片制造環節

主要有中芯國(guo)際、臺積電(dian)、聯電(dian)、Magnachip、華(hua)潤上(shang)華(hua)、世界(jie)先進、華(hua)虹宏力、格羅方德等大(da)型晶圓制(zhi)造廠。



3
封裝環節

根據傳(chuan)感器(qi)方(fang)(fang)案而定,如(ru)按壓式藍(lan)寶石方(fang)(fang)案采(cai)用晶(jing)圓級封(feng)裝,由國內華天科(ke)技、晶(jing)方(fang)(fang)科(ke)技、長電科(ke)技封(feng)裝,碩(shuo)貝德科(ke)陽的3D封(feng)裝也屬(shu)于(yu)此(ci)種工藝(yi)。



4
模組(zu)制造

模(mo)組制造與攝(she)像頭模(mo)組有(you)(you)相近之處,目前歐菲(fei)光、碩貝德、丘(qiu)鈦科(ke)技等(deng)已積極布局。在封裝與模(mo)組整合的(de)趨(qu)勢下,封裝環節(jie)(華天科(ke)技、晶方科(ke)技等(deng))、模(mo)組環節(jie)(歐菲(fei)光等(deng))有(you)(you)互相滲透的(de)趨(qu)勢。


指紋識別迎(ying)產業鏈重(zhong)構(gou)新(xin)機遇(yu)

自進入2017 年之后,指紋識別行業站到了“產業變革”的時間節點上。在光學式和超聲波式指紋識別技術方案還不夠成熟,既要實(shi)現(xian)正面隱藏式(shi)指紋識別,又不(bu)得不(bu)采用(yong)電容式(shi)方(fang)案(an)的背景(jing)之(zhi)下,盲孔電容式(shi)指紋識別就成(cheng)為了近期最有前景(jing)的under glass 方(fang)案(an)。

在基于電容式原理的三種隱藏式方案是:

1、Under Cover Glass是將(jiang)指紋Sensor 置于整個手機玻璃面板下面此方案超(chao)出電容(rong)原理極限(xian)

2、In Glass:更是(shi)將Sensor 融合(he)進玻璃(li)之(zhi)中(如IDEX 的方案),此方案不具備(bei)量產條件(jian)

3、盲孔式Under Glass Cutou則將玻璃面板開盲孔(有正面和背面兩種)至(zhi)0.2-0.3mm 深,然后(hou)在玻璃之下放入Sensor(如匯頂IFS、FPC、LG Innotek 的方案(an)),?最具有可行性方案

顯然(ran)第3種方(fang)案具有可行(xing)性。采(cai)用(yong)盲孔式(shi)(shi)Under Glass 方(fang)案的(de)匯頂IFS 技術已經成(cheng)功商用(yong)到聯想ZUK Edge 和華為P10 手機上,直接帶來防水防塵(chen)和一體化蓋(gai)板(ban)的(de)效果。同時,“超(chao)薄(bo)式(shi)(shi)”正面玻璃/陶瓷蓋(gai)板(ban)指紋模組(zu)可以(yi)提高屏占比(bi),也可能被一些旗(qi)艦(jian)機型采(cai)用(yong),成(cheng)為近期重要趨勢之一。

除(chu)了電容式underglass 有望成為(wei)近期主流外(wai),可以(yi)嵌(qian)入玻璃的“超薄式”正面玻璃/陶瓷蓋(gai)板模組的指紋識別,可以(yi)有效(xiao)提高(gao)屏占比,今(jin)年也可能被一些旗艦機型采用。要做到超薄,先進的TSV 封裝工藝也是不可避免的。

一、指紋識別正在發生“大變化”,電容式Under Glass 和正面蓋板“超薄式”方案有望成為近期內主流

1、 從背面到正面,安卓機指紋識別實現“大搬遷”

指(zhi)紋(wen)識別(bie)在(zai)手(shou)機(ji)上的(de)位臵,主流為(wei)正(zheng)面(mian)和背(bei)面(mian),個別(bie)方案是放(fang)在(zai)側(ce)面(mian)。比(bi)如蘋果iPhone 系(xi)列與三星Galaxy S 系(xi)列是集成在(zai)正(zheng)面(mian)Home 鍵里,小米Note 3、華為(wei)Mate 8等放(fang)在(zai)了手(shou)機(ji)背(bei)部,LG V10 植入到手(shou)機(ji)側(ce)面(mian)的(de)電源鍵里,努比(bi)亞(ya)Z9 也是放(fang)在(zai)手(shou)機(ji)側(ce)面(mian)。

指紋識別芯片+模組廠商產業鏈重構新機遇詳解

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指紋識別芯片+模組廠商產業鏈重構新機遇詳解

正面指紋識別使用(yong)方便、體驗佳

蘋果自2013 年發布5s 以來,其指紋識別始終位于正面Home 鍵之下。由于AuthenTec 被蘋(pin)果收購之后停止(zhi)對外(wai)服務,因(yin)此安卓陣營(ying)的眾多智能手(shou)機廠商只能尋找其(qi)他指紋方案供(gong)應(ying)商,Synaptics 新思(收購Validity)和FPC 成(cheng)為了主要(yao)的供(gong)應(ying)商,中國(guo)廠商匯頂科技(ji)近年來發展(zhan)迅速(su)。

由于AuthenTec 在正面電容按壓式指紋識別領域積累了大量的核心專利,同時許多安(an)卓(zhuo)(zhuo)智(zhi)能(neng)手機(ji)使用的是虛擬(ni)Home 鍵,不具(ju)有實體Home 鍵,因此多數安(an)卓(zhuo)(zhuo)智(zhi)能(neng)機(ji)的指紋識別是位于手機(ji)背面的,包括華為、OPPO、VIVO 等主(zhu)力手機(ji)廠(chang)。

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?主流旗艦手機指紋識(shi)別方案匯總

?2、 取消Home 鍵(jian),實現Underglass 是大(da)勢趨

指紋識別芯片+模組廠商產業鏈重構新機遇詳解

手機時代人機交(jiao)互發展歷程(cheng)

但是,隨著智能手機的普及,Home 鍵的缺點也逐漸展現出來,如易損壞、維修成本高(gao)、無法實現高(gao)品質防水、外觀不夠美觀、屏占比低等,這使得(de)取消Home 鍵(jian)成(cheng)為行業發展的(de)大(da)趨勢。

3、 電容式Under Glass 方案有望成為近期主流

現在(zai)的(de)指紋識(shi)別大多數都是(shi)類似于蘋(pin)果iPhone 系列的(de)類型,采用通孔(kong)方(fang)式,要(yao)在(zai)正面玻璃挖(wa)個洞放臵指紋識(shi)別芯片,這(zhe)樣一來(lai)影響(xiang)整部手機的(de)外觀(guan),而且無法(fa)實現高品質(zhi)防(fang)水。近年來(lai),各(ge)大指紋識(shi)別方(fang)案商挖(wa)空心思的(de)結果只有(you)一個,就(jiu)是(shi)讓(rang)指紋識(shi)別在(zai)手機上(shang)做到(dao)優雅美(mei)觀(guan)大方(fang),而且又方(fang)便使用。

實際上,經過指紋大爆發之后,衍生出來的商機令各大指紋技術公司更熱衷開發新技術。他們不斷地向外界展示自家(jia)的新(xin)技術,也開始嘗試指紋識(shi)(shi)別(bie)的新(xin)可能——隱藏(zang)式指紋識(shi)(shi)別(bie)技術。

2014 年9 月,匯頂科技提出隱藏式指紋識別方案,IFS 指紋識別與觸控一體化技術,與觸控(kong)(kong)大廠TPK 合作,通過在正面蓋板玻璃的(de)(de)背面挖盲孔的(de)(de)方式,將(jiang)電容式指紋(wen)識別芯片(pian)臵于(yu)觸控(kong)(kong)面板之下,實現隱藏式指紋(wen)識別;

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匯頂(ding)科技(ji)IFS 指(zhi)紋識別(bie)與觸控(kong)一體化技(ji)術

2015 年7 月,老牌生物識(shi)別技(ji)(ji)術(shu)公司挪威IDEX 開發出(chu)玻璃指(zhi)(zhi)紋(wen)技(ji)(ji)術(shu),可以將(jiang)指(zhi)(zhi)紋(wen)芯(xin)片做(zuo)進玻璃中,實現指(zhi)(zhi)紋(wen)識(shi)別與蓋板玻璃的融合;

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挪威IDEX 開發出玻璃指紋識(shi)別技術

2016 年2 月,FPC 聯(lian)合從事玻璃(li)面板和層壓(ya)技術(shu)的(de)TPK,成功地將FPC1268指(zhi)紋傳感器跟面板玻璃(li)結(jie)合在一起;

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FPC1268 指紋傳(chuan)感器跟面板玻璃(li)結合

2016 年5 月,LG 子公司Innotek 向(xiang)外界展示其融(rong)合了指(zhi)紋功能的(de)玻璃面(mian)板(ban)。匯(hui)頂科(ke)技、FPC 和(he)LG 的(de)方(fang)案均是在蓋板(ban)玻璃下方(fang)挖槽(cao)(挖盲孔),使(shi)之最薄的(de)地(di)方(fang)僅為0.2-0.3mm 厚,然后內臵(ge)電容式指(zhi)紋識(shi)別芯片。

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Innotek 展示(shi)其融合了指(zhi)紋功能的玻璃面板

上述這些方案可以劃分為三種:

第一種(Under Cover Glass)是將指紋Sensor 置于整(zheng)個手(shou)機玻(bo)璃(li)面板(ban)下面;

第二種(In Glass)更是(shi)將Sensor 融(rong)合進玻璃(li)之(zhi)中(如(ru)IDEX 的(de)方案)。

第三種(Under Glass Cutout)則將玻璃面板開盲(mang)孔(有(you)正面和背面兩種)至0.2-0.3mm 深(shen),然后(hou)在玻璃之(zhi)下(xia)放入Sensor(如匯頂IFS、FPC、LG Innotek 的方案);

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三種(zhong)隱藏式指紋識別技術(shu)細(xi)節

第一種方案(Under Cover Glass)識別精確存在較大的問題,超出電容原理極限,效果(guo)不理想。因為目前智能手機正面蓋板玻璃厚(hou)度普遍超(chao)過(guo)0.5mm,如(ru)果(guo)是2.5D 玻璃的(de)(de)話厚(hou)度超(chao)過(guo)0.7mm,而根據電容式指紋識別(bie)的(de)(de)原理,如(ru)果(guo)在芯片上(shang)方存在的(de)(de)蓋板玻璃厚(hou)度超(chao)過(guo)0.3mm 時(shi),其識別(bie)精確度將大(da)幅降低,因為信號在穿透玻璃時(shi)會(hui)發生強烈的(de)(de)衰(shuai)減。盡管多家廠商在算(suan)法方面極力優化,提高(gao)信號的(de)(de)信噪比,但是該方案(an)仍然難以達到理想的(de)(de)效果(guo)。

第二種方案(In Glass)具有非常高的技術難度,中短期內不具備量產的條件。要將指(zhi)紋識別芯(xin)片(pian)集成在(zai)蓋板玻(bo)璃內部(bu),這需(xu)要芯(xin)片(pian)商與(yu)玻(bo)璃廠等多個(ge)環節的(de)通力合(he)作,中短期內大規模量產是不現(xian)實(shi)的(de)。

在這三種方案中,第三種方案盲孔式Under Glass 被普遍看好,具有較大的可行性。匯頂科技、FPC 與LG Innotek 等(deng)廠(chang)商的(de)力推(tui)的(de)本(ben)方(fang)(fang)(fang)案(an),是在蓋(gai)板(ban)玻(bo)璃上方(fang)(fang)(fang)或下方(fang)(fang)(fang)挖槽,直接減薄玻(bo)璃的(de)厚度至0.2-0.3mm,此時(shi)臵于玻(bo)璃下方(fang)(fang)(fang)的(de)指紋芯片,信號可(ke)以穿(chuan)透玻(bo)璃,從而實現(xian)較高的(de)識別精(jing)度。相比于第(di)(di)一種(zhong)方(fang)(fang)(fang)案(an),本(ben)技術方(fang)(fang)(fang)案(an)識別精(jing)度遙(yao)遙(yao)領先,相比于第(di)(di)二種(zhong)方(fang)(fang)(fang)案(an),本(ben)技術方(fang)(fang)(fang)案(an)加工難度較低。

目前Under Glass 方案的難點在于:首先玻璃本身非常脆弱,如果挖槽,會降低整塊玻璃的強(qiang)度(du),加(jia)大玻璃加(jia)工(gong)(gong)的難(nan)度(du),這對康寧(ning)、AGC、肖特等(deng)(deng)玻璃原材料供應商和藍(lan)思、伯恩、星星科(ke)技等(deng)(deng)玻璃加(jia)工(gong)(gong)商而言(yan),具有一定(ding)的挑戰(zhan)性;為了提高(gao)信(xin)號的信(xin)噪比,減少(shao)信(xin)號在塑封材料中的損失(shi),芯片的封裝需要(yao)采用先進的TSV 技術(shu)(可有效(xiao)縮減芯片厚(hou)度(du));盲孔(kong)的深度(du)及平整度(du)公差很難(nan)控制,而采用TSV 的指(zhi)紋芯片需要(yao)直接(jie)與玻璃貼合,因(yin)此(ci)對于玻璃加(jia)工(gong)(gong)而言(yan)有較高(gao)的技術(shu)要(yao)求。

2016 年12 月,采用匯頂IFS 技術的聯想ZUK Edge 手機發布。2017 年2 月,華為發(fa)布全新旗艦機(ji)P10,部(bu)分(fen)手機(ji)采用了匯頂的IFS 技術(shu),這(zhe)表(biao)明盲孔電容式UnderGlass 指紋(wen)技術(shu)已(yi)經(jing)具備量產(chan)所需的成熟度。

指紋識別芯片+模組廠商產業鏈重構新機遇詳解

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采用匯頂IFS 技術(shu)的(de)聯想ZUK Edge 手(shou)機

4、正面蓋板“超薄式”方案也是近期重要趨勢之一

當然正如我們的分析,目前電容式Under Glass 方案在玻璃加工方面存在非常大的困難,即(ji)使已經(jing)有商業(ye)化(hua)的產(chan)品推出(如聯想ZUK Edge 和(he)華為P10),但是(shi)產(chan)品的良率和(he)成(cheng)本(ben)問題仍然是(shi)很大的瓶頸(jing)。

與此同時,基于現在主流的正面開通孔式方案的升級產品——可以嵌入玻璃的“超薄式”正面玻璃/陶瓷蓋板模組的指紋識別,由于可以提高屏占比,今年也可能被一些旗艦機型采用,也是重要趨勢之一。

指紋識別芯片+模組廠商產業鏈重構新機遇詳解

傳統正面開通孔式(shi)指紋模組厚,影(ying)響(xiang)屏占比(bi)

指紋識別芯片+模組廠商產業鏈重構新機遇詳解

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提升屏占(zhan)比成(cheng)為手(shou)機的重要(yao)趨勢

采用“超薄式”正面玻璃/陶瓷蓋板的指紋識別模組,可以有效縮小整個模組的體積,尤其是厚度(du),從而(er)使得整個模組的厚度(du)不超過蓋板玻璃。這樣的話,手機的顯示屏幕便可(ke)以(yi)向(xiang)下拓展(zhan),與指紋(wen)Home 鍵的距離更加(jia)緊密(mi)(甚至可(ke)以(yi)覆蓋Home 鍵位臵),從而(er)大幅提升整個屏幕的屏占比。

目前,該方案已經開始在多家手機廠商測試,有望成為今年的趨勢之一。由于傳統的(de)(de)wire bonding 封(feng)裝是難以(yi)有(you)效縮減芯片(pian)厚度的(de)(de),采用TSV 封(feng)裝可(ke)以(yi)解決該問題。

二、電容式Underglass 方(fang)案與正面蓋(gai)板(ban)“超薄式”方(fang)案產業(ye)鏈分(fen)析

現階段,開通孔的指紋識別方案仍然是主流,按照正面蓋板材料的不同,可以分為Coating(鍍膜)、藍寶石蓋板、玻璃蓋板和陶瓷蓋板四類。

指紋識別芯片+模組廠商產業鏈重構新機遇詳解

四種主(zhu)流的指紋識別(bie)蓋板方案(an)

  • Coating 方案(an)是直接在芯片正面鍍膜(高光涂料),信號強,成本低(di),缺點是容易(yi)損壞,不(bu)耐磨(mo);

  • 藍寶石(shi)方案美觀,耐磨,但是加(jia)工難度大,成本高,用于中(zhong)高端手機上;

  • 玻璃方案被眾多(duo)中(zhong)低(di)端(duan)手(shou)機所采用,成本(ben)比藍寶石低(di)許多(duo);

  • 陶瓷(氧化鋯(gao))方案最近開(kai)始流(liu)行(xing),與藍寶石相比其強度大,成本低,產能良率還(huan)存在一定問題。

從產業鏈結構方面來說,上述四種方案是類似的,區別就在于蓋板材料的不同。我們(men)以藍寶(bao)石方案代(dai)表(biao)——iPhone5s 的指(zhi)紋識(shi)別(bie)為例來說明,主(zhu)要的模(mo)組(zu)結(jie)構(gou)分為:藍寶(bao)石蓋板、金屬環、粘合材料、傳感器芯片(pian)、觸(chu)控開關、電路板等。

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指紋識別芯片+模組廠商產業鏈重構新機遇詳解

蘋果iPhone5s 指紋識別模組拆(chai)解

指紋識別芯片+模組廠商產業鏈重構新機遇詳解

藍寶石(shi)的指紋識別(bie)模組(zu)成本結構

電容式Under Glass 指紋識別方案相比于目前的指紋識別會有非(fei)常大(da)(da)的(de)(de)變化(hua)(hua)。不(bu)(bu)需(xu)要專門的(de)(de)藍寶(bao)石、玻璃(li)、陶瓷等蓋板(ban)材(cai)料(liao)(liao),不(bu)(bu)需(xu)要金(jin)屬環,不(bu)(bu)需(xu)要觸控開(kai)關,不(bu)(bu)需(xu)要芯片正面的(de)(de)粘合(he)材(cai)料(liao)(liao);芯片制造(zao)并不(bu)(bu)會發生(sheng)大(da)(da)的(de)(de)變化(hua)(hua),目前的(de)(de)8英寸0.18um 工藝可(ke)以滿足需求;但是(shi)芯(xin)片(pian)設計和(he)芯(xin)片(pian)封(feng)裝(zhuang),以及玻璃加工的(de)重要性越發明顯。

1、芯片封裝地(di)位提(ti)升,TSV 封裝將成為必然之選

2014年蘋果iPhone5s搭載指(zhi)紋識別(bie),主要采用的(de)是“trench+ wire bonding(深坑(keng)+打線(xian))”的(de)工藝進行芯(xin)片級的(de)封裝。

根據Chipworks對iPhone5S的(de)指(zhi)(zhi)紋(wen)(wen)識別芯(xin)(xin)(xin)片(pian)的(de)拆解,可以看出在(zai)die的(de)上(shang)下邊緣都各有一個“暗色”區(qu)域,實際上(shang)那是(shi)被部分深反應刻蝕(shi)形成的(de)“深坑(trench)”,通過(guo)RDL工藝,將(jiang)Pad置于trench內,用于打線(xian)(wire bond)使指(zhi)(zhi)紋(wen)(wen)芯(xin)(xin)(xin)片(pian)與(yu)(yu)外界相連。之所以將(jiang)Pad做(zuo)在(zai)trench內再(zai)打線(xian),而不是(shi)直接(jie)(jie)在(zai)表面做(zuo)Pa打線(xian)與(yu)(yu)外界相連,是(shi)因(yin)為這樣可以不占用表面的(de)空間,以使得指(zhi)(zhi)紋(wen)(wen)信(xin)號(hao)感(gan)測芯(xin)(xin)(xin)片(pian)與(yu)(yu)藍寶石(shi)片(pian)直接(jie)(jie)鍵(jian)合,從而最小(xiao)化(hua)手指(zhi)(zhi)指(zhi)(zhi)紋(wen)(wen)和感(gan)測芯(xin)(xin)(xin)片(pian)的(de)距離,為芯(xin)(xin)(xin)片(pian)提供(gong)更強的(de)電(dian)容信(xin)號(hao)。

蘋果iPhone5s的指(zhi)紋(wen)識別做(zuo)trench+RDL的工藝在臺(tai)灣精材和蘇(su)州晶方進(jin)行,芯(xin)片做(zuo)完RDL后,再由日(ri)月光完成wirebonding以(yi)及SiP模組的制作(zuo)。

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蘋果iPhone5s 指紋識別芯片layout

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蘋果iPhone7 指紋識別(bie)芯片layout

事實(shi)上,采用wire bond(打線)的(de)(de)(de)封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)工藝(yi)需要進行塑(su)封(feng)(feng),這(zhe)將(jiang)使得芯片(pian)的(de)(de)(de)厚度(du)增加,對于寸(cun)土(tu)寸(cun)金的(de)(de)(de)智能手機而言,尤其是(shi)在各大手機廠商競相“求薄”的(de)(de)(de)背景之下(xia),wire bond并不是(shi)最(zui)佳方案。同時,盡管iPhone5s結合了(le)trench+ RDL+ wire bond的(de)(de)(de)封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)工藝(yi),來縮小芯片(pian)尺寸(cun),減少信號損失,但(dan)是(shi)隨著更(geng)優(you)的(de)(de)(de)封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)方案TSV的(de)(de)(de)崛(jue)起(qi),蘋(pin)果在隨后的(de)(de)(de)iPhone6s和iPhone7中,果斷將(jiang)指紋識別(bie)封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)切換至TSV方案,由臺積電提(ti)供封(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)服務。

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iPhone6s 第二代指(zhi)紋識別采(cai)用TSV 封裝工藝

如同SITRI對(dui)蘋果iPhone7的指紋(wen)芯片拆解,采用TSV(硅通(tong)孔)封裝技術(shu)

之后,芯(xin)(xin)片(pian)的(de)(de)有(you)效探(tan)測(ce)面(mian)積(ji)大(da)幅(fu)增加,芯(xin)(xin)片(pian)的(de)(de)厚度(du)和(he)模組厚度(du)都實現了(le)縮減。第一代Touch ID Sensor(iPhone5s/6采用(yong))為(wei)88 x 88像素陣(zhen)列,第二代Touch ID Sensor(iPhone6s/7采用(yong))為(wei)96 x 112像素陣(zhen)列,足(zu)足(zu)提高了(le)近40%,像素的(de)(de)大(da)幅(fu)提升帶來識別精度(du)的(de)(de)提升。

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第二代Touch ID 面積增大

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蘋果iPhone6 比iPhone5s 變薄

對于指紋識別而言,可用于(yu)識別的(de)(de)特(te)征是(shi)指(zhi)(zhi)紋皮膚(fu)生長中隨(sui)(sui)機產生的(de)(de),所(suo)以特(te)征的(de)(de)總量的(de)(de)概率期望值和(he)指(zhi)(zhi)紋面(mian)(mian)積成正比(bi)。特(te)征信息的(de)(de)隨(sui)(sui)機分布性(xing)(xing)會導(dao)致數據源具有信息量拐(guai)(guai)點(dian)(dian)特(te)性(xing)(xing),大致來說(shuo),手指(zhi)(zhi)中心和(he)指(zhi)(zhi)尖區(qu)域(yu),面(mian)(mian)積不(bu)應低(di)于(yu)20平方毫(hao)米,稱為拐(guai)(guai)點(dian)(dian)1;手指(zhi)(zhi)側面(mian)(mian)和(he)指(zhi)(zhi)節附近的(de)(de)區(qu)域(yu),面(mian)(mian)積不(bu)應低(di)于(yu)24平方毫(hao)米,稱為拐(guai)(guai)點(dian)(dian)2。在信號(hao)的(de)(de)識別精(jing)度方面(mian)(mian),拐(guai)(guai)點(dian)(dian)2遠高于(yu)拐(guai)(guai)點(dian)(dian)1。

受限Home鍵(jian)的(de)(de)尺(chi)寸,Touch IDSensor的(de)(de)芯(xin)片面(mian)(mian)積只能做到6.1mm x 6.5mm左(zuo)右。但芯(xin)片上除了傳感器像(xiang)素,還需要有(you)配套(tao)的(de)(de)電路,所以傳感器像(xiang)素面(mian)(mian)積又小于芯(xin)片面(mian)(mian)積。第一代Touch ID Sensor的(de)(de)像(xiang)素面(mian)(mian)積是4.4mm x 4.4mm,面(mian)(mian)積19.36平(ping)方毫(hao)米,略小于拐點1。第二代的(de)(de)像(xiang)素面(mian)(mian)積是4.8mm x 5.6mm,面(mian)(mian)積26.88平(ping)方毫(hao)米,已經(jing)明顯超過拐點2。因(yin)此(ci)第二代Touch ID大幅度提(ti)高安(an)全性和(he)使(shi)用體驗。

事實上,蘋果公司在(zai)指紋識別領域是(shi)走在(zai)最前列的(de),無論(lun)是(shi)第(di)一代Touch?ID Sensor采(cai)(cai)用(yong)的(de)trench+wire bonding工藝,還(huan)是(shi)第(di)二代Touch ID采(cai)(cai)用(yong)的(de)TSV工藝,在(zai)技術上都是(shi)非常先進的(de),都是(shi)非常緊缺(que)的(de)封裝資源,當(dang)然成(cheng)本也非常高。對于除了蘋果之外的(de)手機廠商而言(yan),無論(lun)是(shi)出于成(cheng)本方面的(de)考(kao)慮(lv)(lv),還(huan)是(shi)資源方面的(de)考(kao)慮(lv)(lv),指紋識別芯片封裝采(cai)(cai)用(yong)TSV工藝的(de)比(bi)例還(huan)是(shi)非常少(shao)的(de),大多數廠商采(cai)(cai)用(yong)的(de)是(shi)wire bonding工藝。

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Wire bond 與(yu)TSV 封(feng)裝對比

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典型的wire bonding 封裝

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典型的(de)TSV 封裝(zhuang)

?目(mu)前(qian),大多數(shu)指紋(wen)識(shi)別(bie)方案,芯片(pian)采用(yong)wire bonding工(gong)藝進行(xing)封裝,技術成熟(shu),成本低。由于(yu)表面需(xu)要與蓋板(ban)材(cai)料(liao)貼合(he),因(yin)(yin)此在芯片(pian)的正面會進行(xing)塑(su)封處理,將金屬引線掩埋起來,形(xing)成平整(zheng)的表面。塑(su)封的存在會影響信號(hao)識(shi)別(bie)的精度,同時(shi)增加芯片(pian)的厚度,但是對于(yu)如今(jin)主流(liu)的開孔指紋(wen)形(xing)式來說,問題(ti)并不大,因(yin)(yin)為芯片(pian)+蓋板(ban)材(cai)料(liao)(或Coating)直接(jie)(jie)與手指接(jie)(jie)觸(chu),仍然可以實現(xian)較好(hao)的指紋(wen)識(shi)別(bie)體驗。

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目前(qian)主流的正面開孔(kong)指紋芯(xin)片封(feng)裝-wire bonding

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典型的(de)wire bonding 芯片封裝(zhuang)流程

2016年以來,一些手(shou)機廠商開始向蘋果學習,對指紋(wen)識別芯(xin)片進(jin)行小規(gui)模(mo)的trench或TSV封(feng)(feng)裝,如(ru)華為Mate9Pro采用(yong)的是trench+TSV封(feng)(feng)裝工(gong)藝(比(bi)直接TSV工(gong)藝容(rong)易一些)。因為先進(jin)封(feng)(feng)裝直接的好處就是信號(hao)變強(qiang),指紋(wen)識別精(jing)度(du)體驗更(geng)佳(jia),更(geng)重要的是芯(xin)片厚度(du)變薄(bo),從而縮減指紋(wen)模(mo)組(zu)的高度(du),可以擴大屏占比(bi)。

采用“超薄式”正面玻璃/陶瓷蓋板的指紋識別模組,可(ke)(ke)以(yi)(yi)有(you)效縮小整(zheng)個(ge)模組的(de)(de)體(ti)積,尤(you)其是厚度,從而(er)使得整(zheng)個(ge)模組的(de)(de)厚度不超過蓋(gai)(gai)板玻璃。這樣的(de)(de)話,手機(ji)的(de)(de)顯示(shi)屏幕(mu)便可(ke)(ke)以(yi)(yi)向下拓展,與(yu)指紋Home鍵的(de)(de)距離(li)更加緊(jin)密(mi)(甚至可(ke)(ke)以(yi)(yi)覆蓋(gai)(gai)Home鍵位置(zhi)),從而(er)大幅提升整(zheng)個(ge)屏幕(mu)的(de)(de)屏占比。由(you)于傳統(tong)的(de)(de)wire bonding封裝是難以(yi)(yi)有(you)效縮減芯(xin)片厚度的(de)(de),采用TSV封裝可(ke)(ke)以(yi)(yi)解決(jue)該問題。因此,該方案今(jin)年也(ye)可(ke)(ke)能(neng)被一(yi)些旗(qi)艦(jian)機(ji)型采用,也(ye)是重要趨勢(shi)之一(yi)。

該方案與目前主流的正面蓋板開孔式方案在產品結構方面基本一致,最大的(de)區別在于出(chu)于模組(zu)減薄(bo)的(de)考(kao)慮,芯(xin)片的(de)封(feng)裝形式將由傳統的(de)wire bonding改(gai)為(wei)TSV封(feng)裝,這將利(li)好TSV封(feng)裝產(chan)業。

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正面開孔指紋識別(bie)——TSV 封裝(zhuang)

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正面開(kai)孔指紋(wen)識別封裝結構(gou)-trenth+wire bonding

電(dian)容式Under Glass方案(an)將(jiang)成(cheng)為(wei)指紋識別的(de)(de)(de)重要趨勢,目前(qian)有兩種方(fang)案——在蓋(gai)板(ban)玻璃(li)的(de)(de)(de)正面(mian)或背面(mian)開盲孔,芯(xin)片是(shi)(shi)直接(jie)內置于蓋(gai)板(ban)玻璃(li)之下的(de)(de)(de),本來電容(rong)信(xin)(xin)號(hao)穿(chuan)透玻璃(li)就已經存在較大困(kun)難,如果還有塑(su)封(feng)材料(liao)的(de)(de)(de)話,信(xin)(xin)號(hao)質量將(jiang)更(geng)加堪憂。如果不采用塑(su)封(feng)的(de)(de)(de)話,wire bonding的(de)(de)(de)鍵合線(xian)直接(jie)暴露在外,會導致芯(xin)片正面(mian)不夠平整(zheng),是(shi)(shi)無法與(yu)蓋(gai)板(ban)玻璃(li)緊密貼合的(de)(de)(de)。因此,我們(men)認為(wei),在電容(rong)式(shi)Under Glass方(fang)案大勢所趨的(de)(de)(de)背景之下,TSV封(feng)裝將(jiang)取代wire bonding成(cheng)為(wei)必然(ran)之選(xuan)。

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正(zheng)面盲孔Underglass 指紋識別TSV 封(feng)裝結構

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背面(mian)盲孔Underglass 指紋識別TSV 封(feng)裝(zhuang)結構

與(yu)此(ci)同時(shi),SiP(System In aPackage系(xi)統級封(feng)裝)仍然是手機(ji)端芯片封(feng)裝的(de)(de)(de)大趨勢,未來(lai)(lai)的(de)(de)(de)指紋識(shi)別整體(ti)封(feng)裝還是需要SiP的(de)(de)(de)參(can)與。出于縮小體(ti)積、減(jian)薄厚(hou)度、減(jian)少功(gong)耗、提升性能等方面的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de),SiP封(feng)裝已(yi)經越來(lai)(lai)越多的(de)(de)(de)被各大廠商所重視(shi)。

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SiP 封裝(zhuang)大幅縮(suo)小器件(jian)的體積

SiP封裝進入(ru)消費電子領域主要(yao)靠的(de)是(shi)蘋果(guo)的(de)推動,在(zai)(zai)iPhone和(he)applewatch上(shang)都(dou)可以看到(dao)SiP技術的(de)身影。在(zai)(zai)iPhone上(shang)面,指紋識別就采用了SiP封裝(zhuang)技術,在(zai)(zai)體積小巧的(de)applewatch上(shang),核心芯片S1和(he)射頻(pin)T/R都(dou)用到(dao)了SiP封裝(zhuang)。

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采用SiP 封裝的(de)applewatch 中SI 芯片

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iPhone7 指紋識別采用SiP 封裝技術

從封裝發展的角度來看,因電子產(chan)(chan)品在體積、處(chu)理速度或電性(xing)特性(xing)各方(fang)(fang)面(mian)的(de)需求考量(liang)下,SoC曾(ceng)經(jing)被(bei)確立為未來電子產(chan)(chan)品設計的(de)關(guan)鍵(jian)與發展方(fang)(fang)向。但隨著(zhu)近年來SoC生產(chan)(chan)成(cheng)本越來越高,頻(pin)頻(pin)遭遇技(ji)術障礙,造成(cheng)SoC的(de)發展面(mian)臨瓶(ping)頸,進而(er)使(shi)SiP的(de)發展越來越被(bei)業界重視。

與在印刷電路板上進行系統集成相比,SiP能(neng)(neng)(neng)最(zui)大限度(du)(du)地優化系統性能(neng)(neng)(neng)、避免(mian)重(zhong)復封裝、縮(suo)短(duan)開發周期、降低(di)成本(ben)、提高集成度(du)(du)。相(xiang)對(dui)于SoC,SiP還具(ju)有靈活(huo)度(du)(du)高、集成度(du)(du)高、設計周期短(duan)、開發成本(ben)低(di)、容易(yi)進入等(deng)(deng)特(te)點。SiP封裝技術不僅可以廣泛用(yong)于工業應(ying)用(yong)和物聯網領(ling)域(yu),在手(shou)機以及智能(neng)(neng)(neng)手(shou)表、智能(neng)(neng)(neng)手(shou)環、智能(neng)(neng)(neng)眼(yan)鏡等(deng)(deng)領(ling)域(yu)也有非常(chang)廣闊(kuo)的市場。

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幾種主(zhu)流的SiP 封裝(zhuang)方案(an)

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SOC 與SiP 結合推動摩爾定律繼續向(xiang)前

所以,綜上所述,我們認為,在電容式Underglass方案與正面(mian)蓋(gai)板“超薄式”方案大勢所趨的(de)(de)背景之下,TSV封(feng)裝將取代(dai)wire bonding是必然的(de)(de),“TSV+SiP”的(de)(de)封(feng)裝工藝將成為整個(ge)指紋芯片的(de)(de)關鍵,具備(bei)先進的(de)(de)TSV和SiP封(feng)裝工藝的(de)(de)廠商將受益。

2、玻璃加工至(zhi)關(guan)重要,工藝(yi)難(nan)度(du)大,良率問題(ti)是瓶(ping)頸

對于電容式Under Glass指紋識別,目前非常(chang)大的(de)(de)困難在于(yu)玻(bo)璃(li)挖槽的(de)(de)良(liang)率問題(ti),因為現(xian)如今(jin)的(de)(de)手機正(zheng)面2D玻(bo)璃(li)非常(chang)薄(0.5mm左右),2.5D玻(bo)璃(li)0.7-0.8mm,直接進(jin)行挖槽的(de)(de)話,極容易造成玻(bo)璃(li)的(de)(de)損壞。

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智能手(shou)機越(yue)來越(yue)薄

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盲(mang)孔式指紋識別玻璃加工要求高

手機越來越薄是趨勢,這也是手機的重要賣點,因(yin)此各大(da)(da)廠商競相追逐更加(jia)薄(bo)的(de)(de)(de)蓋板(ban)玻(bo)(bo)(bo)璃(li),目(mu)前普通(tong)的(de)(de)(de)手(shou)機2D蓋板(ban)玻(bo)(bo)(bo)璃(li)厚(hou)度(du)在(zai)0.5mm左右(2.5D玻(bo)(bo)(bo)璃(li)為(wei)0.7mm左右)。根據我們(men)前文的(de)(de)(de)分(fen)析,如果(guo)采用(yong)玻(bo)(bo)(bo)璃(li)挖(wa)盲孔(kong)(正面(mian)或背面(mian))的(de)(de)(de)方式(shi)來實現(xian)指紋(wen)(wen)識(shi)(shi)別(bie)的(de)(de)(de)話,為(wei)了保證電容(rong)式(shi)指紋(wen)(wen)識(shi)(shi)別(bie)的(de)(de)(de)效果(guo),需要將(jiang)玻(bo)(bo)(bo)璃(li)挖(wa)出0.2-0.3mm的(de)(de)(de)方形盲孔(kong),同時,玻(bo)(bo)(bo)璃(li)在(zai)減薄(bo)之后,剩(sheng)下(xia)的(de)(de)(de)部分(fen)厚(hou)度(du)僅為(wei)0.2-0.3mm,玻(bo)(bo)(bo)璃(li)槽面(mian)的(de)(de)(de)平整(zheng)度(du)、直角的(de)(de)(de)弧度(du)、鍥(qie)邊(bian)的(de)(de)(de)垂直度(du)對于指紋(wen)(wen)識(shi)(shi)別(bie)的(de)(de)(de)最終效果(guo)影(ying)響(xiang)極大(da)(da),是最關鍵(jian)的(de)(de)(de)幾(ji)個因(yin)素,這對于玻(bo)(bo)(bo)璃(li)加(jia)工(gong)的(de)(de)(de)要求非常(chang)之高,遠高于目(mu)前玻(bo)(bo)(bo)璃(li)加(jia)工(gong)企業的(de)(de)(de)良率保證水平。

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CNC 精(jing)雕機用于(yu)玻璃開孔和磨邊

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不同(tong)類型的CNC 精(jing)雕(diao)機

對手(shou)機玻(bo)璃進行開孔和磨邊的(de)主要設備是(shi)CNC精雕機,目(mu)前大多數(shu)CNC產(chan)品的尺寸(cun)精(jing)(jing)度(du)為0.01mm,崩(beng)邊(bian)量(liang)不大于0.01mm,如此(ci)的精(jing)(jing)度(du)對(dui)于玻璃(li)挖盲孔而言是不夠的。

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3D 玻璃(li)已經開(kai)始(shi)被(bei)多(duo)款智能(neng)手機采用

3D玻璃受到追捧,已經開始大規模應用。智能手機外殼材料經歷了塑料、金屬、玻璃的發展過程。目前主流的旗艦手機大多正面采用2D/2.5D玻璃、背面為金屬機身。三星2016年發布的Galaxy S7 Edge采用了3D曲面玻璃的外觀設計,被稱為是當前顏值最高的手機,并(bing)受到了市場的熱捧,一(yi)季度Galaxy S7/Edge銷量(liang)達到1000萬臺(tai)。

2D玻璃蓋板或外殼是普通的平面玻璃,而2.5D玻璃蓋(gai)板或(huo)(huo)外殼正(zheng)面是平的,但邊緣部分向(xiang)下凹陷成一個(ge)弧形,3D玻璃蓋(gai)板或(huo)(huo)外殼的整個(ge)正(zheng)面都會發生彎曲,凸出向(xiang)外。

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普(pu)通屏幕/2.5D/3D 屏幕對比圖

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三(san)星旗下普通屏幕(mu)/2.5D/3D 屏幕(mu)對比(bi)實物圖

對于2.5D和3D來說,在(zai)玻璃(li)上挖(wa)盲孔是更加困難的(de)。普(pu)通(tong)的(de)2D玻璃(li)是完全平(ping)面的(de),而2.5D和(he)3D玻璃(li)時經過熱彎處理之后,玻璃(li)的(de)厚度已經變的(de)不均勻,在(zai)這種(zhong)情況下(xia),繼續進行挖(wa)孔的(de)話,更加難以(yi)控制槽內的(de)平(ping)整度和(he)垂直度。

綜上所述,我們認為,在電容式Under Glass方案中,玻璃(li)加(jia)工的(de)重要性越發的(de)明(ming)顯,玻璃(li)加(jia)工的(de)良率將直接影響(xiang)指(zhi)紋芯片的(de)效果(guo)和成(cheng)本,具備(bei)高(gao)品(pin)質、高(gao)技術玻璃(li)加(jia)工的(de)公司將顯著受(shou)益(yi)。

3、芯片設計和算法(fa)是識(shi)別(bie)效果(guo)的核心(xin)因素

由(you)于(yu)電(dian)容式識別方案(an)在原理上,其(qi)信(xin)號是(shi)難以穿透玻璃的。盡管指紋(wen)識別芯片設(she)計公司詳盡(jin)一切辦法(包括成功添加射(she)頻功能),使得指紋信號(hao)勉強可以突破0.1mm 厚度的藍寶石/玻璃/陶瓷,但是(shi)檢測到的信號是(shi)非(fei)常弱的,識別的算法仍然是(shi)至(zhi)關重要的。

指紋識別芯片+模組廠商產業鏈重構新機遇詳解

算(suan)法對于指紋識別而言是非常關鍵(jian)的(de)

對于電容式Under Glass 方案而言,指紋信號需要穿透的玻璃厚度為0.2-0.3mm,傳統的(de)電容(rong)式算法是無法回收足夠(gou)信噪(zao)比的(de)信號(hao)。除了要提(ti)升驅動IC 的(de)信噪(zao)比外,軟件算法的know how 更重要。算法方面的另一(yi)個難點則是(shi)由于(yu)圖像距離變遠,圖像是(shi)比較虛的(de),如何讓圖像變得更清晰?這里涉及(ji)圖像預(yu)處理的(de)問題;另一個則是圖像匹(pi)配的(de)問題,由于圖(tu)(tu)像質量比前一代(dai)的要(yao)差,圖(tu)(tu)像匹配就(jiu)會變(bian)得更困難,這(zhe)里算(suan)法就(jiu)更復(fu)雜(za)了。

例如(ru),國內的(de)匯頂科技,就針對IFS 方案專門開發了自適應(ying)深度傳感技術和(he)可變增強圖(tu)像處(chu)理技術。

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匯頂科技針對IFS 的自適應深度(du)傳感技術

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匯頂科(ke)技針(zhen)對(dui)IFS 的可變增強圖(tu)像處理技術

因此,全新的方案需要指紋識別芯片設計與算法公司,在信號處理、信噪比改善方面花(hua)費非常大的精力和(he)(he)投入,才能夠保(bao)證識(shi)別的效果和(he)(he)體(ti)驗。

三、未(wei)來光學式(shi)指紋識(shi)別(bie)產業鏈(lian)分析——紅外LED 光源(yuan)+CIS 為(wei)核心

對于未(wei)來的光學式Under Display 指紋識別(bie)方案,產業鏈(lian)與電容(rong)式(shi)方案將(jiang)大為(wei)不同(tong)。出于(yu)信(xin)號信(xin)噪比的考慮,為了與(yu)手機顯示屏中(zhong)的RGB 可(ke)見光相區分,同(tong)時減少(shao)環境光(guang)線的干(gan)擾,光(guang)學式指紋識(shi)別將(jiang)采用近紅外(wai)光(guang)的光(guang)源。類(lei)似于虹膜識(shi)別、主(zhu)動式人臉識別的(de)產(chan)業鏈結構,整個產(chan)品的(de)核心除了(le)算法之外(wai),在硬件端最(zui)重要(yao)的(de)變化,就是(shi)多了(le)近紅(hong)外光源、光學器(qi)件(RGBIR 濾色片)、圖像傳感器(qi)等。

因此近紅外LED 光源提供商、光學濾色片供應商和光學圖像傳感器廠商將顯著受益于本方案。

指紋識別芯片+模組廠商產業鏈重構新機遇詳解

指紋識別芯片+模組廠商產業鏈重構新機遇詳解

光學式指紋(wen)識別產(chan)業鏈結(jie)構

四、未來超聲波式指(zhi)紋(wen)識別產業鏈(lian)分析——壓電陶瓷(ci)與(yu)MEMS 為核心(xin)

整個超聲波指紋識別產業鏈可以劃分為三大部分:算法、硬件和模組制造。

指紋識別芯片+模組廠商產業鏈重構新機遇詳解

超聲波(bo)指(zhi)紋識別產(chan)業(ye)鏈結(jie)構

1、算法方面

成熟的技術方案主要掌握在少數大廠手中,如高通旗下的Ultra-Scan,與蘋果合作的(de)Sonavation,芯片大廠Invensense,國(guo)內公(gong)司還不(bu)具(ju)備相應(ying)的(de)技術(shu)實力。

2、硬件方面

主要包括MEMS 超聲波傳感器、ASIC 芯片、柔性PCB 板和IC 分立器件等。其中,MEMS 超(chao)聲(sheng)波(bo)傳感器主要部(bu)件為超(chao)聲(sheng)波(bo)發射層(ceng)與接收層(ceng)(壓電材料)和(he)TFT(薄(bo)膜(mo)晶體管)電(dian)路層。

(1)壓電材料

目前,高通采用的是PVDF 有機聚合物壓電材料,InvenSense 采用的是AlN 壓電陶瓷,Sonavation 采(cai)用的也是壓(ya)電陶瓷材料。PVDF 的功耗低,適合移動終端,但是效率和頻率都低于壓(ya)電陶瓷材料(liao),器件性能一般。而壓(ya)電陶瓷材料(liao),如AlN、PZT、ZnO等,產業鏈相對成(cheng)熟,器件(jian)的響應(ying)效率高(gao)。其中(zhong),AlN 聲(sheng)速高(gao)、熱導率高(gao)、損耗低、可(ke)以與(yu)CMOS 工(gong)藝兼容,因此(ci)比較利于實現聲表面波器件的(de)高(gao)(gao)(gao)頻化(hua)、高(gao)(gao)(gao)功率(lv)化(hua)、高(gao)(gao)(gao)集(ji)成化(hua),是(shi)潛力材(cai)料,現在的(de)問題(ti)就是(shi)相比于PZT、ZnO 的(de)壓(ya)電系(xi)數偏低。

在壓(ya)電陶瓷(ci)材(cai)料方面,國內公司有三(san)環集(ji)團(tuan)、捷(jie)成科(ke)創(chuang)等,其中在最佳的AlN 壓(ya)電材料方面,目前國內(nei)參與的公(gong)司(si)或機構(gou)較(jiao)少,清華大(da)學(xue)微(wei)電子學(xue)院在AlN 方面具備(bei)一定實(shi)力,北京中科漢天下正在建設AlN 生產線,計劃用于FBAR 濾波(bo)器。

(2)MEMS 制造

MEMS 超聲波傳感器是由大量的超聲波傳感器陣列構成,技術難度大,壁壘高,主要通過MEMS 和CMOS 工藝結合的形式進行制造和封測。因(yin)此具備(bei)MEMS 設(she)計、制造和封測(ce)技術的廠商將顯著(zhu)受益這(zhe)一些市場。

目前Invensense 的MEMS 超聲波傳感器主要是新加坡IME+格羅方德代工,其中新(xin)加(jia)坡IME 負責(ze)AlN 壓電陶(tao)瓷的研發,格羅方德負責(ze)MEMS 的量產(chan)。

(3)ASIC 芯片

由于具備3D 指紋圖像信息采集,甚至有望實現皮膚組織結構和血管內血流信息采集,因此超(chao)聲波指紋(wen)識別對圖像的處理要(yao)求更高(gao),這使得高(gao)通等(deng)公司(si)直接(jie)在其技(ji)術方案里集成(cheng)了專用的ASIC 芯片。

3、模組制造方面

由于超聲波指紋識別技術還沒有大規模商業化普及,高通的技術方案剛剛被小米采用(yong)。因(yin)此,在模(mo)組制造方面,國內公司還不具有相關經(jing)驗。但(dan)是,在電容式指紋識別(bie)領(ling)域,國內公司舜宇光學、歐菲光、丘鈦(tai)科技(ji)、碩貝德等(deng)已經積累(lei)了(le)豐富的(de)指紋識別(bie)模組(zu)制(zhi)造(zao)經(jing)驗,有望(wang)在未來(lai)的超聲(sheng)波(bo)指紋識別市(shi)場中(zhong)受益。

指紋識別芯片+模組廠商產業鏈重構新機遇詳解

?超聲波式(shi)指(zhi)紋識別產業鏈結(jie)構

五、小結

1、全屏幕指紋識別是未來的理想方案;

2、未來主流方案——光學式In /Under Display 指紋識別;

指紋識別芯片+模組廠商產業鏈重構新機遇詳解

光學(xue)式、電容(rong)式、超聲波(bo)式指紋識別元件(jian)比較

指紋識別芯片+模組廠商產業鏈重構新機遇詳解

主流指紋識(shi)別(bie)技術優缺點對比