指纹识别传感器全面进攻消费电子应用
2014-04-10 12:57:39   来源：微迷   评论：0   点击：

一、指纹识别消费电子应用条件日渐成熟

早期局限于国家边境出入管制、公民罪犯身份识别、工商居家门禁控制等公共安全应用的指纹识别技术，而在2013年9月成功导入苹果iPhone 5S手机并获市场青睐后，不仅带动其它智能手机厂商相继跟进，也逐步掀起一股消费电子的应用风潮。

深究指纹识别技术得以在近一年来点燃市场动能，除归因于苹果执行力的贯彻，通过并购传感器公司Authentek快速取得专利，搭配精益求精的手机设计工艺之外，触控和识别芯片集成的技术进步、手机移动支付网络平台构建的日益成熟、ICT厂商垂直与水平的快速整合、消费者由人身安全需求转向金融资讯安全、创投资金的推波助澜等，都促使指纹识别传感技术如星火燎原，形成热潮的主要因素。

二、光学、电容传感器各擅胜场

就生物特征来看，指纹识别不像人脸识别有隐私考量、虹膜识别有人体侵入性的不舒适感、相对而言使用便利性最能为消费者接受，也因此该技术长久以来都位居生物识别应用“大户”。

若回归到指纹识别技术本身来观察，最重要的组成要素莫过于传感器与软件算法两大核心元素，目前应用最普遍的主要为光学式与电容式传感器。

光学式传感器发展已行之有年，是利用光源反射原理将采集到的指纹图像，通过集成三菱镜、CCD传感器的照相模组进行图像获取与输出，其优点在于解析度高，图像取得速度快、不受电流稳定度影响、实例验证数目多，但缺点在于体积大且耗电。

相较之下，电容式传感器受惠于半导体工艺集成技术进步，而得以缩小尺寸、走向轻薄、并进行批量生产，但缺点在于解析度稍弱、对环境较敏感、易受电磁影响、防静电能力较差。

光学式传感器由于目前仍无法完全突破体积较大的瓶颈，因此仍以传统进出管制的指纹识别传感器为主要应用；电容式传感器则鉴于前述易与半导体工艺集成特性，而得以落实小尺寸优势、并成功打入智能手机产品。

再就采集方式来看，指纹识别传感器可分为面性（Area）按压式传感器与线性（Linear）滑动式传感器，面性按压式传感器较符合使用者直觉式操控需求，但需要更精确的算法与传感器匹配、且成本也相对较高。线性滑动式传感器虽具有成本优势，但相对在人机界面使用特性上则较不友善，常有无法一次顺利滑动解锁识别的情形况发生。

整体而言，目前不论光学式、电容式、按压式、滑动式传感器在技术成本层面各有利弊与拥护者，未来何种技术能在尺寸、成本、使用界面友善性、传感运算精确性取得最佳平衡，即有可能成为最后的胜出者。

三、指纹识别大举进入移动通讯、居家娱乐、智能车辆应用

上述电容按压式传感器已为苹果iPhone 5S采用，电容滑动式传感器则由三星Galaxy S5、HTC One Max所导入，由于三大智能手机厂商全球市占率已高达五成以上，且随着移动支付与网络金融环境的日趋成熟，也可望带动指纹识别进一步结合手机电子钱包应用，进而取代过去的密码输入身份辨识型态。

除此之外，日本也规划推出卡上识别应用（AOC，Authentication On Card），意即将用户指纹码植入个人辨识卡上的存储器，使用时只需将手指按压于卡片上之指纹识别器件，即可通过指纹图像特征比对确认使用者身份，进而用该卡片进行ATM购票与电话通关。

再者，由于触控面板与芯片技术趋于成熟，已促使部份国际大厂规划集成触控与指纹识别传感器，形成一具成本效益之模组产品，以导入面积较大的平板电脑、超薄笔记本和变形手持设备，进行企业网络资料存取、金融交易服务、居家电脑使用身份识别等多种应用。目前包括Dell、Sony、HP、富士通、联想都规划在下一代超薄笔电与平板电脑导入更多指纹识别技术，以全面拓展ICT应用市场。

更有甚者，伴随线上影音串流内容消费风气兴起，指纹识别也有可能在下阶段导入家庭游戏设备与智能电视，进行内容分级与年龄身份识别，于多媒体资讯使用安全上做更严谨的把关，而因应该趋势，微软与Sony两大游戏机大厂都已规划于2015年将指纹与其他生物识别技术导入游戏主机与摇控器。

一旦随身、居家装置逐步导入指纹识别技术，未来智能车辆也可望结合相关技术，以降低忘记携带钥驶与车辆失窃之风险。

整体而言，指纹识别技术将在未来几年逐步导入个人、居家、便携式与移动设备，且随着云端巨量资料运算技术日益精进，将来即使面临各类智能终端硬体内容遗失风险，也可透过远端管理平台启动设备资料加密、或进行防御性资料销毁，让消费者不论在住、行、育乐皆能充份享有人身安全与资讯安全。

图1 指纹识别应用范围日益宽广

四、国际传感器大厂呈三强鼎立态势

在产业竞争方面；目前指纹识别传感器主要由Authentek（苹果收购）、Validity（Synaptics收购）、FPC呈现三足鼎立态势。苹果通过并购取得Authentek核心专利成功推广iPhone 5S之后，便持续藉由与晶圆厂合作提升工艺良率、缩小芯片尺寸、降低生产成本、强化蓝宝石硬度等，以追求更好的产品性价比。

Synaptics则善用自身的触控芯片技术领先地位，于取得Validity指纹识别技术资源后，规划推出触控+指纹传感集成方案，借此提升产品附加价值，并集结非苹果阵营的智能手机业者，进而与iPhone / iPad / MacBook系列产品抗衡。

相较上述两大电容按压式传感器大厂，FPC则提供电容滑动式传感器给诸多日系与亚太智能手机业者，并获得微软Win8.1 OS支持，而近来崛起之中国智能手机品牌业者，也规划在下阶段之Android平台智能手机导入FPC指纹识别技术。

整体而言，苹果与Synaptics于专利布局皆相当绵密，FPC则有亚太与新兴市场智能手机支持、及TeleSoft Partners、Crosslink Capital、Panorama Capital、Qualcomm Ventures、Venture Tech Associate等创投资金作为持续性研发投入声援，三方可谓各自具备竞争筹码。

五、台湾指纹识别产业前景可期

台湾指纹识别传感器厂商在规模上虽不若前述三大厂，但也多有各自之竞争利基。

光学传感器部份，星友在指纹识别技术扎根甚深、金佶则持续在降低芯片尺寸投注心力，并规划尽快抢入智能手持设备市场。

电容传感器方面，由于神盾科技与宏碁集团关系密切，未来可望获得下游笔记本 / 平板 / 智能手机系统能量与相关云端资源做为后盾。

在中国大陆触控芯片市场掌握主导地位的敦泰，近来也有意切入指纹识别技术，以便在集成型方案发挥综效。

另一传感器设计业者映智科技，则在抗静电能力具备独到技术能力，加上指旺、慧盛等模组与系统整合中游业者支持，及我国半导体产业链扮演坚强后盾，在产业能量逐步聚合下，相信台湾业者可望在这波指纹辨识之消费电子应用风潮下，逐步站稳脚步，进而取得市场一席之地。

六、中国大陆指纹识别相关公司

中国大陆的指纹识别相关公司主要集中在长三角地区，芯片设计公司如昆山锐微芯盛微电子科技有限公司、杭州晟元芯片技术有限公司、江苏恒成高科信息科技有限公司等；芯片封测公司如晶方科技、西钛微电子（华天科技收购）等。

昆山锐微芯盛微电子科技有限公司是一家以指纹专用SoC芯片为主营业务的集成电路设计企业。公司涵盖算法研究、芯片设计、方案实现、技术支持等多个方面业务，为客户提供包括硬件设计、软件开发以及结构设计在内全套的解决方案，是国内指纹专用SoC芯片领域的领军企业。

杭州晟元芯片技术有限公司，是以指纹识别、信息安全、SOC设计为主营业务方向的集成电路设计企业。公司涵盖算法研究、IP开发、IC设计、方案实现、技术支持等多个方面业务，拥有上百项自主知识产权，是国内指纹专用芯片的领航者，信息安全技术的倡导者。

江苏恒成高科信息科技有限公司是一家从事高端集成电路研发和应用软件开发的高新技术企业，公司引进了国外先进的科技技术，拥有多项知识产权。有一个国际化的研发团队，集成电路产品包括电源芯片和指纹识别芯片。

晶方科技（603005.SH）是中国大陆首家、全球第二大能为图像传感芯片提供WLCSP量产服务的专业封测服务商。WLCSP技术应用于图像传感芯片、微机电系统（MEMS）、生物身份识别芯片等。

西钛微电子科技有限公司是一家位于中国长三角昆山国家级经济技术开发区中外合资高科技企业，主要从事超大规模半导体封装、测试及模组生产，拥有三大支撑项目：晶圆级芯片封装（WLCSP）和TSV、晶圆级光学镜头WLO、晶圆级摄像模组WLC。