指紋識別芯片，末路英雄

在當今數字化時(shí)代，指紋識別芯片正以其獨特的優(yōu)勢，在眾多領(lǐng)域發(fā)揮著(zhù)重要作用，展現出廣闊的發(fā)展前景。

從原理上來(lái)說(shuō)，指紋識別技術(shù)本質(zhì)上屬于生物識別技術(shù)（biometrics）的一種，因其獨特性、穩定性及便捷性等特點(diǎn)，被廣泛應用于手機解鎖、移動(dòng)支付等多種場(chǎng)景，并隨著(zhù)技術(shù)的迭代而產(chǎn)生不同的類(lèi)型。

縱觀(guān)全球指紋芯片廠(chǎng)商，目前國外的指紋識別廠(chǎng)商主要有 AuthenTec、FPC、Synaptics 等幾個(gè)國際大廠(chǎng)，以及神盾、義隆、敦泰、茂丞等中國臺灣廠(chǎng)商之外，國產(chǎn)指紋識別芯片廠(chǎng)商主要有匯頂、邁瑞微、費恩格爾、信煒、芯啟航、貝特萊、思立微、集創(chuàng )北方、比亞迪半導體等十多家企業(yè)。

叱咤江湖的指紋識別芯片

最早的指紋識別其實(shí)可以追溯到 3800～3500 年前，我國新石器時(shí)代的仰韶文化遺址、二里頭遺址出土的陶器有明顯紋理清晰的指紋痕跡，說(shuō)明古人已經(jīng)會(huì )使用指印了。

古代在簽訂一些重要的契約或資料時(shí)，例如簽寫(xiě)認罪書(shū)，「簽字畫(huà)押」就派上了用處。

不過(guò)，指紋識別成為應用于電子領(lǐng)域是在 1998 年。西門(mén)子最早研發(fā)了首款搭載指紋識別的手機：西門(mén)子（SL10)1088。

之后到了 2013 年，蘋(píng)果推出了首款搭載正面按壓式指紋識別的手機 iPhone5s，并把指紋叫做 Touch ID。在 5s 前面做指紋的手機也有上百個(gè)，但是人們一聊起指紋記住的卻只有蘋(píng)果。

到了 2014 年，華為推出了國內首款采用指紋識別的手機 Mate7，此后國內一眾手機品牌紛紛加入，指紋識別芯片市場(chǎng)也因此迎來(lái)了爆發(fā)式增長(cháng)。

2016 年至 2017 年上半年，手機終端的需求極大地刺激了指紋芯片的出貨量。統計結果顯示，2016 年的指紋識別傳感器的出貨量已達 6.89 億顆，相較 2013 年的 2300 萬(wàn)顆，CAGR 值高達 210%，而在 2017 年的智能手機總出貨量中，約有 60% 以上的智能手機采用了指紋識別技術(shù)。

屏下指紋識別的出現又成為指紋芯片廠(chǎng)商們的新「興奮點(diǎn)」，包括 Synaptics、Goodix、Qualcomm、Egis 等在內眾多廠(chǎng)商，都加入了研發(fā)隊伍。國內指紋芯片龍頭匯頂科技也在那段時(shí)期，憑借屏下指紋芯片大規模量產(chǎn)，迎來(lái)了巔峰時(shí)刻，于 2019 年 9 月份市值正式突破千億元，成為 A 股首家市值突破千億的半導體公司。然而，市場(chǎng)狂歡終究要迎來(lái)落幕。曾經(jīng)在電子領(lǐng)域大放異彩的指紋識別芯片，如今市場(chǎng)卻不如往昔。

「敗你的不是同行，而是跨界?！?/span>

重創(chuàng )指紋識別芯片市場(chǎng)的也并非越來(lái)越先進(jìn)的指紋識別技術(shù)，而是隨著(zhù)全面屏手機崛起的人臉識別技術(shù)。其非接觸式的便捷性和快速識別的優(yōu)勢，在眾多場(chǎng)景下對指紋識別形成有力替代。

再加上市場(chǎng)競爭激烈，企業(yè)眾多導致產(chǎn)品同質(zhì)化嚴重，價(jià)格戰不斷壓低利潤空間。匯頂科技董事長(cháng)張帆 2023 年 6 月曾直言：「指紋芯片技術(shù)發(fā)展成熟，市場(chǎng)競爭激烈，廠(chǎng)商之間的價(jià)格戰，也影響了匯頂科技毛利率，從而進(jìn)一步壓縮了利潤空間?！?/span>

難以彌補的智能手機市場(chǎng)下降缺口，指紋識別芯片逐漸不再輝煌。

指紋識別芯片應用場(chǎng)景

不過(guò)，指紋識別芯片仍然具有廣泛的應用場(chǎng)景。

智能手機領(lǐng)域

2023 年，國內智能手機屏下指紋識別占比 43%，同比上升 10 個(gè)百分點(diǎn)，主要源于小米、榮耀、華為等主流品牌屏下指紋識別手機銷(xiāo)量增長(cháng)的帶動(dòng)，其中小米同比增幅最大，達 129%，榮耀、華為同比分別增長(cháng) 48% 和 42%。

在 OLED 智能手機出貨量同比增加的情況下，屏下指紋識別搭載率呈持續上行趨勢占比創(chuàng )歷史新高，達 45%，而側邊指紋識別占比同比下降 12%，后置指紋識別占比下降至 1%，前置指紋已淡出國內智能手機指紋識別市場(chǎng)。

當前智能手機指紋識別傳感器主要廠(chǎng)商包括高通、匯頂科技（Goodix Technology）、神盾股份（Egis）、Fingerprints、JIIOV（極豪科技）、思立微電子等。

應用案例方面，華為、OPPO、vivo、小米等眾多品牌的手機廣泛采用指紋識別芯片。例如，OPPO Find N3是業(yè)界首個(gè)搭載側邊蓋板指紋方案的旗艦級手機，采用極豪側邊電容指紋識別芯片 JV0103，該芯片寬度僅為 1.80mm。

智能家居領(lǐng)域

隨著(zhù)智能設備的持續發(fā)展，指紋識別技術(shù)成為現在智能終端市場(chǎng)和移動(dòng)支付市場(chǎng)中占有率最高的生物識別技術(shù)。憑借高識別率、短耗時(shí)等優(yōu)勢，被廣泛地運用在智能家等設備上。

智能門(mén)鎖是指紋識別芯片的重要應用場(chǎng)景。如華為智能門(mén)鎖，通過(guò)搭載雙引擎 AI 指紋解鎖技術(shù)，結合 1 TOPS 算力的 AI 芯片與動(dòng)態(tài)學(xué)習引擎，實(shí)現快速解鎖并持續學(xué)習指紋特征。其深度超分引擎能精準識別老人指紋磨損、小孩指紋淺、手指出汗或沾水漬等各類(lèi)指紋狀況。

TCL K2 智能門(mén)鎖，采用智能半導體指紋識別裝置，搭配瑞典 FPC 的指紋模塊，實(shí)現最高 100 枚指紋錄入、0.3s 快速識別用戶(hù)指紋并開(kāi)鎖的效果，配合 192×192 的高密度像素點(diǎn)和逐層指紋識別算法。

比亞迪智能門(mén)鎖主控 MCU BF5885AM64。這是一款「四合一」智能門(mén)鎖芯片，將主控 MCU、智能觸控按鍵、RFID 智能卡檢測和語(yǔ)音播放進(jìn)行了整合，能夠滿(mǎn)足目前智能門(mén)鎖應用的大部分需求。高度集成化的設計，極大地縮短了軟硬件的開(kāi)發(fā)周期，加快了終端產(chǎn)品上市的進(jìn)程。該芯片預留了豐富的功能拓展接口，包括 I/O、SPI、ADC、PWM、UART 等，其中 UART 接口可與藍牙模塊、人臉識別模塊、指紋識別模塊連接，實(shí)現功能拓展。

汽車(chē)領(lǐng)域

實(shí)際上，指紋識別技術(shù)在汽車(chē)領(lǐng)域也有所應用。

領(lǐng)克汽車(chē)發(fā)布的 05 車(chē)型采用了匯頂科技的車(chē)規級指紋識別方案，為駕駛者打造專(zhuān)屬智能座艙的「入口」。匯頂科技的車(chē)規級指紋識別方案，在芯片設計、生產(chǎn)和封裝測試等環(huán)節均滿(mǎn)足車(chē)規級質(zhì)量認證要求（AEC-Q100 和 IATF 16949）。通過(guò)指紋驗證，可實(shí)現駕駛者個(gè)性化賬戶(hù)一鍵登錄功能，自動(dòng)同步各項座艙偏好設定，如后視鏡角度、座椅位置、燈光、空調等，還可開(kāi)啟電子手套箱及后備箱。

匯頂科技在汽車(chē)指紋識別領(lǐng)域積極探索和創(chuàng )新，其車(chē)規級指紋識別芯片已實(shí)現商用化。匯頂科技向投資者介紹時(shí)表示，車(chē)規級觸摸屏芯片可支持小、中、大尺寸全系列中控屏，已規模商用于日產(chǎn)、三菱、上汽、廣汽、比亞迪、理想等眾多海外、合資及自主品牌，并覆蓋日韓、歐美及中國市場(chǎng)。

指紋識別芯片真的末路了嗎？

雖然面部識別技術(shù)來(lái)勢洶洶，但指紋識別芯片并非毫無(wú)還手之力。在準確性和穩定性方面，指紋識別依然有著(zhù)獨特的優(yōu)勢。而且值得注意的是，超聲波屏下指紋識別迎來(lái)了新的機遇。

指紋識別技術(shù)可以分為三種：光學(xué)、超聲波和電容。

電容式指紋識別算是最早的指紋識別技術(shù)。電容式指紋識別技術(shù)根據采集的方式可以進(jìn)一步細分為刮擦式和按壓式。刮擦式類(lèi)似于相機拍照，當手指在傳感器表面滑動(dòng)時(shí)，傳感器對指紋進(jìn)行「拍照」從而采集信息進(jìn)行識別。按壓式電容指紋識別作為前者的優(yōu)化方案，手指只需按壓在傳感器上，就能快速識別指紋，更易于操作。

光學(xué)式指紋識別主要利用光反射原理，將指紋傳感器巧妙地嵌入屏幕下方，手指按住對應屏幕識別區域即可解鎖。主要缺點(diǎn)是它們有時(shí)會(huì )被「欺騙」。由于該技術(shù)僅能捕獲 2D 圖片，因此可以使用假肢甚至高質(zhì)量的圖片來(lái)騙過(guò)傳感器。

超聲波式指紋識別工作原理是當手指按壓屏幕，屏幕下的傳感器就會(huì )向手指按壓區域發(fā)射超聲波，接觸到指紋凹凸不平的溝壑時(shí)，超聲波被吸收、穿透、反射的程度有差異，會(huì )產(chǎn)生不同能量的回波并被傳感器接收，從而構建出 3D 指紋圖像。

相較于光學(xué)指紋識別，超聲波式指紋識別技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)包括穿透性更強，抗水漬、污漬干擾能力強，識別率高，支持活體檢測，安全性較高。

在 2015 世界移動(dòng)通信大會(huì )（MWC 2015）上，高通正式推出移動(dòng)行業(yè)首個(gè)基于超聲波技術(shù)的 3D 指紋認證解決方案——Qualcomm Snapdragon Sense ID 3D 指紋技術(shù)。

真正讓超聲波指紋出彩的是 2021 年 8 月份 iQOO8Pro 發(fā)布的「超聲波 3D 廣域指紋技術(shù)」，這個(gè)技術(shù)的特點(diǎn)有兩個(gè)，首先就是解鎖面積超級大，這直接和指紋模組的面積相掛鉤（遠遠大于三星的）；另外就是「一次錄入」即可的便捷體驗，用過(guò)之后基本就離不開(kāi)了。到目前為止超聲波指紋識別依然是頂級的方案。

目前，超聲波指紋技術(shù)已在市場(chǎng)上得到了一定程度的應用，如vivo X90 Pro、iQOO 12 系列和魅族 21 Pro等手機均采用了該技術(shù)。

知名科技博主「數碼閑聊站」透露，華為正全力推進(jìn)自研超聲波指紋技術(shù)的研發(fā)工作，這一技術(shù)相較于市場(chǎng)上的競品方案，在功耗控制上展現出顯著(zhù)優(yōu)勢。然而，令人遺憾的是，即將發(fā)布的華為 Mate 70 系列并未能率先搭載這一前沿技術(shù)，業(yè)內普遍預測，明年的Pura 80 系列有望成為華為首款應用此技術(shù)的旗艦產(chǎn)品。

同時(shí)，產(chǎn)業(yè)鏈傳出的消息稱(chēng)，匯頂科技的單點(diǎn)超聲波指紋芯片 GUM5228獲得了小米手機的認可，或將搭載在小米 15 系列手機全系產(chǎn)品上面。

據了解超聲波指紋芯片 GUM5228 是匯頂科技推出的擁有自主知識產(chǎn)權的超聲波指紋傳感器。利用超聲波構建和識別三維指紋信息，該方案顯著(zhù)提升了指紋使用的安全性，并基于自研 CMOSSensor 架構，擁有優(yōu)異的信噪比及識別性能，大幅優(yōu)化了供應鏈工藝與制造成本。

GUM5228 芯片主要用于柔性 AMOLED 屏下指紋識別，以晶圓級聲學(xué)層加工，簡(jiǎn)化了供應鏈；指紋模組尺寸僅為 16.85mm*13.4mm*0.17mm，識別面積為 5mm*5mm，釋放更多手機內部空間；解鎖區域設計更靈活，更符合人體工程學(xué)，擁有極速解鎖體驗。

不過(guò)，超聲波指紋識別依然具有高昂的成本。根據業(yè)內人士透露，手機上一套完整的超聲波指紋模塊的成本價(jià)大概在 70 元左右，而主流的屏下指紋模塊成本價(jià)為 20-30 元之間。高了整整兩三倍，這對于手機這種產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，已經(jīng)是一個(gè)非?？鋸埖某杀静罹嗔?。其次它的功耗和發(fā)熱量較大，對手機的續航和散熱產(chǎn)生一定影響，手機廠(chǎng)商需要單獨為其調試新的識別算法。

從之前的魅族 21，再到 iQOO Neo 9SPro+，再到小米 15 系列，超聲波指紋識別出現的概率越來(lái)越高。行業(yè)分析人士表示，隨著(zhù)手機更新迭代，手機指紋解鎖方案也不斷升級。近年來(lái)，超聲波指紋識別技術(shù)趨于成熟，未來(lái)隨著(zhù)成本下降，超聲波指紋識別有望向中低端手機普及，成為屏下指紋識別主流方案，市場(chǎng)推廣空間廣闊。

超聲波指紋識別為指紋識別芯片又打開(kāi)了一扇新的大門(mén)。