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指紋識別技術原理及全球芯片廠商大盤點-國際電子商情網Togglenavigation文章消費電子便攜設備汽車電子電源管理安防監控新能源通信與網絡工業與醫療計算機與OA無源器件與模組智能手機VR/ARNB-IOT物聯網無人機機器人智能穿戴分銷服務供應鏈管理制造與測試技術方案視頻在線研討會下載小測驗資源中心社區論壇博客行業活動雜志訂閱2018中國IC領袖峰會現在登錄免費注冊現在登錄免費注冊新聞更多新聞指紋識別技術原理及全球芯片廠商大盤點2017年7月7日網絡整理一個人身上所具有的獨一性生物特征有不少，包括指紋、虹膜、掌紋等，指紋由于其獨一性和便利性，目前已經廣泛應用在考勤機、門禁、智能手機等領域，并逐漸向智能門鎖等新興產業延伸。指紋識別采集技術的三種方式指紋識別技術很重要的一個指標就是準確率，而提高指紋識別準確率的核心在于能否更準確、高效的采集指紋圖像（當然也可以通過后期算法來提升，但是提升的效果有限）。目前指紋識別采集技術主要有三種方式：光學識別、電容傳感器識別、生物射頻識別。1、光學識別光學識別是應用比較早的一種指紋識別技術，比如之前很多的考勤機、門禁都采用的就是光學指紋識別技術。主要是利用光的折攝和反射原理，將手指放在光學鏡片上，手指在內置光源照射下，光從底部射向三棱鏡，并經棱鏡射出，射出的光線在手指表面指紋凹凸不平的線紋上折射的角度及反射回去的光線明暗就會不一樣。用棱鏡將其投射在電荷耦合器件上CMOS或者CCD上，進而形成脊線（指紋圖像中具有一定寬度和走向的紋線）呈黑色、谷線（紋線之間的凹陷部分）呈白色的數字化的、可被指紋設備算法處理的多灰度指紋圖像。然后對比資料庫看是否一致。光學識別的缺點在于該類型指紋模塊對使用環境的溫度濕度都有一定的要求，并只能到達皮膚的表皮層，而不能到達真皮層，而且受手指表面是否干凈影響較大。如果，用戶手指上粘了較多的灰塵或者濕手指可能就會出現識別出錯的情況。并且容易被假指紋欺騙。對于用戶而言，使用起來不是很安全和穩定。2、電容傳感器而電容式指紋識別是利用硅晶元與導電的皮下電解液形成電場，指紋的高低起伏會導致二者之間的壓差出現不同的變化，借此可實現準確的指紋測定。該方式適應能力強，對使用環境無特殊要求，同時，硅晶元以及相關的傳感原件對空間的占用在手機設計的可接受范圍內，因而使得該技術在手機端得到了比較好的推廣。目前的電容式指紋模塊也分為劃擦式與按壓式兩種，前者雖然占用體積較小，但在識別率以及便捷性方面有很大的劣勢。這也直接導致廠商全都將目光鎖定在了操作更加隨意、識別率更高的按壓式(電容)指紋模塊。不過電容傳感器對手指的干凈要求業也還是比較高的（相對光學式要低一些），而且傳感器表面使用硅材料，比較容易損壞。目前電容式指紋辨識技術廠商主要有Authentec（被蘋果收購）、FingerPrintCardsAB(FPC)、Synaptics（收購了Validity）。3、生物射頻識別射頻傳感器通過傳感器發射微量的射頻信號，可以穿透手指的表皮層獲取里層的紋路以獲取信息。比如高通在2015年的MWC展會上發布的SenseID3D超聲波指紋識別技術就是生物射頻識別技術的一種。相對于前兩種技術來說，射頻傳感器對手指的干凈程度要求較低，可以產生高質量的圖像。此外，由于能夠采集高質量圖像，所以可以在保證一定認證可靠性的前提下減小傳感器面積，從而可以減少一定的成本，并且可以使得射頻傳感器可以應用到各種小型化移動設備當中。不過，由于是需要主動發射信號，所以功耗相對電容式要高。另外目前應用此類技術的廠商比較少，所以整體的成本還是相對比較高。全球指紋識別芯片廠商大盤點目前國外的指紋識別廠商主要有AuthenTec（2012年被蘋果收購）、FPC、Synaptics等幾個國際大廠，以及神盾、義隆、敦泰、茂丞等臺灣廠商之外，國產指紋識別芯片廠商主要有匯頂、邁瑞微、費恩格爾、信煒、芯啟航、貝特萊、思立微、集創北方、比亞迪等十多家企業。1、AuthenTecAuthenTec成立于1998年，一直是全球感應性指紋識別傳感器最大供應商，其指紋識別組件很多年前就被嵌入了Windows筆記本。2011年，AuthenTec研發出了一種基于電容和射頻識別的指紋識別新技術，稱之為“TruePrint”，TruePrint專利技術能夠讀取皮膚表層下的活動層（人的指紋真正所在之處），實現極其精確可靠的指紋成像。在2012年被蘋果收購之前，AuthenTec就已經成為世界領先的指紋傳感器及芯片與模組、身份識別軟件和加密安全方案的供應商，年銷售額達7千萬美元，擁有200多項專利和230名員工，在世界范圍內使用的傳感器超過3500萬個，其客戶包括阿爾卡特-朗訊，思科，惠普，三星，聯想，LG，摩托羅拉，諾基亞等等。2012年7月蘋果公司斥資3.56億美元收購了AuthenTec公司，AuthenTec開始停止向第三方銷售指紋芯片。2013年蘋果iPhone5sTouchID芯片便是AuthenTec的產品，得到市場一致好評，也掀起了指紋識別熱潮。隨后蘋果的眾多新品中均搭載AuthenTec指紋識別芯片。2、FPC（FingerprintCards）FPC是一家瑞典生物識別傳感器科技公司，主要開發、生產和銷售指紋識別技術，提供有觸摸式和劃擦式兩種指紋識別傳感器。早在2013年的時候FPC也開始大舉進軍智能手機市場。得益于AuthenTec只對蘋果提供產品和技術，FPC成了非蘋果手機陣營的老大。國內第一款帶有指紋識別的手機康佳K5，以及韓國第三大手機供應商泛泰2016年的5.5英寸旗艦機和平板電腦都搭載了FPC劃擦式指紋傳感器。在2013年10月，日本富士通公司發布帶FPC劃擦式指紋識別傳感器的4款安卓智能機和2款安卓平板電腦。2014年華為Mate7采用了FPC觸觸式指紋識別傳感器。隨后，國內的小米等品牌都有開始采用FPC的觸觸式指紋識別傳感器。FPC的技術競爭優勢包括獨特的圖像質量、低功耗和完整的生物識別系統，但它的傳感器價格也不低。不過隨著眾多國產指紋芯片廠商（特別是匯頂）的沖擊，FPC的價格也在不斷下滑。3、Synaptics（新思）Synaptics成立于1986年，全球集成電路設計提供電子設計自動化(EDA)軟件工具的主導企業。自從2013年10月synaptics以2.55億美元收購收購Validity之后，Synaptics便開始涉足指紋識別行業。不過之前其指紋識別傳感器主要以刮擦式（滑動采集）的為主，三星GalaxyS5、HTCOneMax等手機上的刮擦式指紋識別傳感器正是由Synaptics提供。但是刮擦式體驗還是差于按壓式傳感器。2015年初，Synaptics也針對高端移動設備推出了按壓式（NaturalID）指紋識別技術。目前國內的聯想、中興、金立、酷派等也有采用Synaptics的指紋識別傳感器。美國當地時間2016年12月12日，Synaptics宣布旗下的第三代NaturalID玻璃內層（under-glass）指紋傳感器NaturalIDFS4500已經從9月份開始出樣。FS4500最大的特色就是可以透過玻璃或者陶瓷按鍵掃描指紋，在出樣之后，大規模量產預計在今年第四季度就能實現。12月13日，Synaptics又宣布推出業內首款面向智能手機和平板電腦的光學指紋傳感器的NaturalID?系列生物認證解決方案FS9100。據介紹，NaturalIDFS9100系列光學指紋傳感器可透過1mm的完整蓋板玻璃完成高分辨率掃描，并實現簡潔、無需按鍵的工業設計。4、高通在2015年的MWC展會上，高通發布了SenseID3D超聲波指紋識別技術。相比按壓電容傳感器捕捉的是2D指紋圖像，而SenseID的超聲波掃描可以穿透手指的外層皮膚，捕捉到指紋脊和汗毛孔等獨特特征，從而識別出用戶指紋獨特的3D特征。這樣能夠產生細節豐富，難于仿制的指紋表面圖。它最大的特色在于，不需要電容傳感器或者按鈕，可以隱藏于多種材質表面之下，比如玻璃、塑料甚至金屬。同時，掃描指紋的精度也不受手指污垢、油脂以及汗水的影響，這一點是蘋果TouchID無法做到的。目前這種技術已經被不少專業機構和政府部門所使用，小米5S搭載的正是高通的超聲波指紋識別芯片。不過，目前高通的超聲波技術只支持高通驍龍800系列平臺。5、敦泰敦泰作為觸控行業的龍頭企業，雖然很早就進入了指紋識別領域，但是卻真的是起了個大早，趕了個晚集。2014年9月24日敦泰與挪威指紋辨識廠IDEX合作（IDEX專注指紋辨識技術開發，擁有多達200多項專利權，其中包括與AuthenTec有專利交叉授權），共同開發滑條式指紋感測器，搶攻指紋辨識市場。2014年底敦泰正式發布了完整的指紋識別方案，隨后基于敦泰FT9200指紋識別方案的智能手機也于2015年2月正式上市，但是之后敦泰的指紋業務差不多就陷入了停滯。目前敦泰指紋芯片出貨非常少。而主要原因則是其原有指紋識別技術團隊大部分骨干的出走。一部分人跟著莫良華（敦泰原副總）成立了信煒科技，另外一批人則成立了芯啟航，這兩家公司都定位于指紋識別領域。6、神盾神盾股份有限公司（EgisTec）是臺灣指紋生物識別和數據加密系統的主要芯片供應商，專門提供整合的系統解決方案，設計重點在Senser的性能和軟件可用性。2015年底神盾在臺灣上市，神盾宣稱是全球唯一的被動式指紋識別芯片廠商，其產品已被三星等國際大公司和國內中興等手機品牌公司采用，神盾產品在全世界擁有超過60種專利，在全球無專利困擾。7、義隆電子義隆電子成立于1994年，是臺灣一家IC設計公司，主要以研發和營銷集成電路產品為主。2001年9月，義隆電子在臺灣集中市場掛牌上市。雖然義隆電子2014年才開始正式布局指紋識別芯片，但在此之前，義隆電子對于指紋芯片就早有研究。義隆電子的第一代指紋識別芯片是分辨率176*176的大尺寸芯片，主要用于信用卡，隨后推出用于手機的指紋識別芯片是其第二代指紋識別芯片，并于2015年下半年量產。指紋芯片生產方面，義隆電子主要是交給臺灣聯電和韓國Magnachip，封裝則是在臺灣。不過因生產問題與指紋算法等方面的影響，義隆今年進展不如預期，全年出貨量將約300萬套，低于原預期的500萬套目標。8、匯頂科技匯頂科技自2002年成立以來，主要就聚焦在人機交互芯片設計領域，自2013年殺入指紋識別市場以來，就在這一細分領域投入大量的資金、人力，再加上聯發科的背后支持，匯頂發展非常之快，在技術創新和市場方面也不斷取得突破，成為了目前業界唯一能夠提供鍍膜、蓋板（玻璃、藍寶石、陶瓷）、隱藏式（IFS）、活體指紋檢測全系列芯片的公司。憑借技術和成本優勢，匯頂的指紋識別產品目前已經成功獲得華為、OPPO、vivo、樂視、中興、小米、魅族、聯想、金立、TCL、Amazon、Dell、HP、ASUS、acer、TOSHIBA、Panasonic等眾多海內外知名終端廠商的認可。近日，魅族新旗艦PRO6Plus還首發搭載了匯頂的活體指紋識別芯片。得益于眾多品牌廠商的采用，匯頂2016年的指紋識別芯片出貨出現了爆炸式的增長。2017年，匯頂推出其第四代活體指紋可測試心率芯片，將支持210μm厚度的蓋板，將Sensor占比提高到70%，提供更低功耗，更快的解鎖速度。第四代指紋芯片已于2017年一季度大規模量產，已有中興，魅族，金立，LG，華為，ViV0，oppo等十多家手機廠商開始應用9、費恩格爾成都費恩格爾科技有限公司成立于2012年底，是一家旨在指紋識別傳感器芯片、模組、算法及系統產品為主營方向的集成電路芯片設計公司。早期主要也主要面對門鎖、考勤、銀行等領域。隨后，隨著智能手機市場的爆發，費恩格爾也開始進入手機指紋傳感器領域，去年年底其首款指紋識別芯片FPS1196開始出貨。2016年，費恩格爾發布了旗下三款指紋芯片。FPS1098主要是針對無需金屬環的coating方案，FPS1056主要是針對無需金屬環的正面home鍵及側邊按壓方案，FPS1398主要是針對陶瓷、玻璃等蓋板方案。后續費恩格爾又推出了更具性價比的96×96pixels傳感器陣列，無需金屬環的coating方案FPS998，而這款產品隨后成為費恩格爾出貨的主力產品。值得一提的是，華虹集團是費恩格爾的大股東，當前費恩格爾所有的指紋芯片產品均在華虹集團自主的Foundry工廠華虹宏力生產，產品直通率可以達到98%，所以這使得費恩格爾指紋識別芯片在品質和產能有了很好的保障。此外，在指紋算法方面，費恩格爾也是用于自主的獨有算法，甚至可以適應56×56pixels的傳感器陣列。正因為在產品品質、產能、架構、算法、性價比上的優勢，這也使得費恩格爾的指紋識別產品很快在市場上獲得了不錯的成績。由于費恩格爾主攻的還是中低端白牌市場，所以可能很多人沒有太多的關注到，其實費恩格爾已經出了很多貨。據芯智訊了解，雖然今年7月費恩格爾指紋識別芯片才開始出大貨，但出貨量增長很快，目前其月出貨量已達50萬顆左右。10、邁瑞微蘇州邁瑞微電子有限公司成立于2014年，是一家專注于半導體指紋傳感器的設計和應用解決方案的公司。由中星微做了15年副總裁的郭小川和在指紋算法和芯片領域有十年經驗的李揚淵聯合創立。邁瑞微最初在指紋門鎖市場獲得了成功，積累了一定的經驗和技術。隨后便開始積極投入面向智能手機的微型觸控式指紋傳感器以及應用解決方案的研發。2014年底，當時在網上引起極大關注的“國產iPhone6”，其采用的正是邁瑞微的指紋識別芯片，達到了與iPhone6指紋識別相近的水平。同時，邁瑞微也采用了“C-Q-T”架構的指紋識別實現方式，避免開了專利的隱患。這也使得邁瑞微的指紋識別技術獲得了業內的一定認可。此外，邁瑞微的指紋識別技術在芯片封裝與模組制造方面也有一定優勢。邁瑞微號稱是全球首家采用TSV封裝技術的指紋芯片供應商。TSV封裝技術，是目前AppleTouch采用技術方案，技術成熟，可以提升晶圓級加工時產能、良率，成本也具有很大競爭力。目前，邁瑞微的主力產品是支持陶瓷或藍寶石及coating的AFS120/AFS121（可支持不加金屬環），在成本方面具有一定優勢。而這也使得邁瑞微拿到了不少中低端市場。11、信煒信煒科技由前敦泰科技副總莫良華先生于2015年創立，在公司成立之初就定位于指紋識別芯片領域，彼時已經有很多的芯片廠商已經進入到了這個領域，信煒科技可謂是指紋識別芯片領域的新兵，是一個后來者，但是信煒科技的核心研發團隊卻都是芯片領域的老兵。很多核心骨干都具備了十多年的傳感器及芯片設計經驗。這也使得信煒短時間內就很快發展了起來。目前信煒主要有適用于玻璃、陶瓷、藍寶石等材質的蓋板方案SW9562N以及Coating方案SW9651/9661。此外信煒還有Underglass方案SW9580，不過目前似乎還未量產。目前出貨的主力產品是SW9562N蓋板方案。信煒的指紋識別產品特色是性能相對較強，目前信煒科技的指紋識別芯片方案都可穿透300微米的厚度。在生產方面，信煒科技的指紋識別芯片是在中芯國際投片，在安靠進行封裝，采用低噪聲LGA封裝，后段測試方面是由安博公司負責。所以在產品品質方面有一定的保障。12、芯啟航深圳芯啟航科技有限公司成立于2015年7月成立，主要從事生物識別安全芯片研究、開發與銷售。產品主要應用于指紋支付安全認證、信息安全認證和指紋門禁等。據介紹，芯啟航目前擁有50多件芯片設計、算法、封裝的專利，其中發明專利20件。目前芯啟航的指紋識別產品主要有CS2511P和CS2816，分別支持Coating方案及玻璃、藍寶石、陶瓷蓋板方案，可實現120ms的解鎖速度。據介紹，芯啟航指紋產品在解鎖速度、蓋板穿透力、低功耗、安全指標、ESD性能方面有著突出的優勢，尤其最近推出的產品在0.12s內解鎖，全球第一的解鎖速度。憑借優異可靠的產品性能及綜合優勢，已成為多家知名手機品牌廠商的指紋芯片供應商之一。在供貨方面，芯啟航稱已與世界第二大晶圓代工廠達成戰略合作協議，產品供貨穩定有保障。13、貝特萊深圳貝特萊電子科技有限公司成立于2011年7月，是一家高端集成電路設計國家級高新技術創新型企業。專注于消費類電子的IC設計，在觸控、AMOLED驅動、指紋識別及生命感知產品領域。目前主打觸控IC、指紋識別、生命感知（可穿戴）、MCU四條產品線。2013年貝特萊開始指紋芯片研發，是國內較早推出小面陣指紋識別傳感器的企業，并于2014年開始出貨滑動式指紋識別sensor。隨后又推出了壓力指紋識別芯片，由于蓋板方案良率相對偏低，所以這塊貝特萊選擇主推的是coating方案。此外，貝特萊還與全球知名指紋識別算法廠商PreciseBiometrics(簡稱PB)已達成深度戰略合作，能提供快速、精準、安全的用戶身份認證。據介紹，貝特萊的指紋芯片采用0.18um數模混合工藝，除了能夠做到快速熄屏解鎖、超低功耗、干濕手指自適應外，還具有面積很小、工藝要求簡單，成本較低等特點。并且，貝特萊指紋傳感器還集成了多種技術，如True-Print射頻識別技術，像素自校正技術等。通過這些新技術，貝特萊號稱可實現高達99.9%的手指識別率，杜絕假手指。14、思立微上海思立微電子科技有限公司成立于2011年1月，主要從事多點觸摸傳感器、指紋傳感器、集成電路芯片和產品及相關電子元器件的研發等。早在2014年5月，思立微推出國內首顆按壓式指紋識別傳感器GSL6162及其一體化解決方案。目前思立微已經擁有coating指紋識別方案、陶瓷/玻璃/藍寶石蓋板指紋識別方案，不過主推的還是背面的coating指紋識別方案。得益于思立微原來在觸控領域的積累，以及其母公司格科微在攝像頭領域的影響力，很多的指紋模組廠商都有與思立微合作（其中包括凱爾光電、三贏興、合力泰、信利、桑萊士、華天科技、金龍電子、賽華、盛泰影像、凱木金、鑫鴻博等出貨量較多的模組廠商）。15、集創北方北京集創北方科技股份有限公司成立于2008年，是一家專注于平面顯示技術的芯片設計公司，產品涵蓋各類驅動及觸控芯片。自2015年，集創北方也開始進入指紋識別市場。目前集創北方的指紋識別芯片產品覆蓋齊全，可同時支持coating和玻璃、陶瓷、藍寶石等多種蓋板方案。產品具有低功耗、功能完備等技術優勢。此外，集創北方還計劃推出Underglass方案。算法方面，2016年3月集創北方與瑞典指紋識別算法廠商PB達成合作協議。集創北方可以使用PB授權的全套算法，技術成熟，安全性、可靠性高，無專利糾紛。16、比亞迪微電子深圳比亞迪微電子有限公司于2004年成立，初期主要承擔公司集成電路及功率器件的開發、整合性晶圓制造服務的生產任務。2014年開始布局指紋識別芯片領域。2015年5月，比亞迪發布適用于手機的三款指紋識別芯片：BF6611A、BF6621A和BF6631A。其中，BF6611A是蓋板方案，BF6621A和BF6631A則是Coating方案。同時，為了進入指紋識別領域，比亞迪是申請了90件以上相關專利，其中發明專利在80%左右。據介紹，比亞迪擁有自己核心專利的指紋識別算法，通過潛心搭建算法架構，優化圖像處理細節和比對策略，結合自身的傳感器芯片，技術指標已達到：拒真率小于百分之一，認假率小于十萬分之一，比對時間小于100毫秒。目前比亞迪的指紋檢測方案包括主動式和被動式，在被動式檢測方案上，也可以做到在應用設計上完全不需要金屬環。不過在出貨量方面，目前還比較少。17、茂丞科技臺灣的茂丞科技（J-Metrics）成立于2008年，從事多種微控制器、指紋識別傳感器及相關運用軟硬件、模塊之研發，以及其相關衍生系列產品。早在2014年8月，就發布了一款基于主動式垂直射頻技術的新型指紋識別傳感器。據介紹，茂丞還擁有自主研發的封裝材料的創新技術以及影像自動調整技術。所謂封裝材料創新是指，一般的樹脂比較脆弱，于是茂丞自己加入一些特殊材料去固化它，同時再填充進二氧化硅玻璃球，讓芯片得到堅固的保護。而影像自動調整技術是指，在主動電容式指紋識別芯片方面，遇到干手指時芯片會自動進行調整，增加電荷發射量，讓手指帶有更多的電荷，使識別到的影像更加清晰；當遇到濕手指時識別到的影像是一片黑影，這時芯片就自動調整減少電荷的發射量，得到更加清晰的影像。此外，茂丞還擁有自己的指紋識別算法，同時還與義隆電子、星友，敦泰、映智、IDEX等廠商有策略聯盟。不過目前茂丞在國內的出貨似乎還非常少。18、圖正上海圖正信息科技股份有限公司成立于2013年1月，主要從事信息科技、生物識別科技、電子科技、系統解決方案專業領域內的技術開發等。旗下有指紋識別品牌貝爾賽克，可提供指紋識別芯片、指紋識別算法、指紋識別算法芯片及指紋模組。據介紹，貝爾賽克最早從1997年開始就從事指紋識別算法研究。隨后曾為TIFDK5515提供指紋識別技術應用方案，被全球最大的智能鎖和安防解決方案供應商亞薩合萊、全球掛鎖和便攜式安全產品的最大制造商MasterLock、國內三大智能門鎖生產商之一科裕、全國規模最大的保險柜生產企業艾譜采用。隨著指紋識別在智能手機市場的迅速增長，圖正也開始布局手機指紋識別市場。目前有Coating方案和蓋板方案，主要針對的是需求高性能、低成本的市場。

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