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深度的文章献给你有深度的你!行业分析:从Lenovo联想 ZUK Edge看指纹识别的前世今生!

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2016年末,颇有几分神秘色彩的联想ZUK发布了新一代旗舰ZUK Edge。其最大的亮点就是第一次将指纹识别做到了屏幕面板下方且不开孔,保持了屏幕的一体性。但隐形指纹识别真的好吗?有什么缺点?用隐形指纹识别对ZUK以及指纹识别厂商各自的意义又是什么?

一、指纹识别手机的前世今生

 

1998年,西门子(Siemens)研发出世界上第一款具有指纹识别功能的手机,原型机,未量产。但就在指纹识别刚兴起不久的时候,西门子做了第一个吃螃蟹的人,向世界证明了手机搭载指纹识别的可能性。技术来自Bromba公司。

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2000年,法国SAGEM发布SAGEM MC 959手机,第一次实现了指纹识别手机的量产。技术来自ST Micro(意法半导体,已退出中国市场)。

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2001年,美国的Handspring公司发布Handspring Visor。指纹识别第一次被应用到了PDA产品上。技术来自FPC(FingerPrint Card)。

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2003年,日本富士通发布富士通 F505i。从2003年开始到之后将近十年时间里,富士通的指纹识别手机占据了整个指纹识别手机70%的市场份额。技术来自Authentec。

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2011年,摩托罗拉发布MB860,这是世界上第一款搭载指纹识别功能的智能手机。技术来自Authentec。

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2011年之前,从功能性和美观度来看,具有指纹识别功能的手机都华而不实。大多采用划擦式指纹识别。技术的落后,导致功能、美观、体验落后。坚持十年的富士通几乎颗粒无收。

2013年,苹果发布iPhone 5s,世界上第一款正面按压式指纹识别手机。并且将home键、支付等功能融合进指纹识别。技术来自Authentec。

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也是在2013年,康佳K5发布,技术来自FPC。康佳是第一款做出正面滑动式指纹识别手机的合资企业。

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2014年12月,魅族发布MX4 Pro,中国手机中首款安卓正面按压式指纹识别手机。成为除Authentec之外第一家做出正面按压式指纹识别的厂商,技术来自汇顶科技,且designed by 汇顶 in China。

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二、正反之争

由于技术的不成熟,指纹识别模组体积较大,为了减少对手机内部构造的影响,早期大多采用背面滑动式指纹识别。需要手指从上到下划过指纹识别器,然后芯片对指纹进行“快照”,把指纹图像拼接到一起,通过算法,判定指纹是否正确。滑动式指纹识别缺点是用户的学习成本较高,识别时间较长,但优点是成本低。所以在一段时间内被众多厂商采用。摩托罗拉、三星、HTC都采用过滑动指纹识别技术。

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随着技术发展,智能手机逐渐走进大众视野,按压式指纹识别也随之兴起。只需要将手指放在指纹识别器上,芯片会在短时间内对指纹进行多次采集,效率更高,易操作,识别时间更短,整个指纹识别模组的体积也逐渐得到较好的控制。

与此同时出现的问题是,按压式指纹识别在识别准确率、效率、易用性上都有了明显改善,但一直到现在也有很多厂商将指纹识别模组做到手机背面。这是因为什么?

1、Android系统经历了漫长且繁荣的按键时代。从最初四个实体按键,到三个实体按键,再到三个虚拟按键,整个系统和第三方应用的设计规范、生态已经相当完善,如果这个时候在正面加上一个指纹识别,不单单是影响美观和屏占比,还影响Android的设计规范,厂商需要对自家的ROM进行修改,从而使指纹识别按键与Android按键的功能相结合。并且Google也并不喜欢大家把指纹做到正面。就如前不久刚刚发布的Google Pixel,指纹识别模组也在手机的背面。这也足以说明问题。

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2、专利,商业竞争的核武器。2012年初,Authentec率先研发出正面按压指纹识别技术,向三星、苹果、诺基亚、LG、富士等大客户展示,然而只有苹果对其感兴趣,将Authentec收购,并且不对外销售传感器,成了苹果的“御用”。三星S5由于受到专利的影响,不得不使用Synaptics的正面滑动式指纹识别。

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3、虽然大屏手机横行,但手机的内部空间一直是寸土寸金。没有哪个手机厂商愿意不断地更改自家手机的内部结构设计,无论是资金还是人力,谁都不敢轻易说耗得起。而指纹识别技术对于手机本身的功能并没有起到多大的提升,只是让手机变得更加安全、体验上有一些“创新”,不至于落后潮流。所以很多厂商就直接选择把指纹识别做到背面,增加功能、维护用户群的同时还能紧跟潮流,选择了“将就过日子”。

魅族作为先行者迈出了第一步,虽然产品在当时卖的并不怎么样,但的确也是一次很好的品牌营销,让魅族追求设计上极致的态度得到了大众认可。随后就有厂商开始跟进,也把指纹做在正面。

三、隐形潮流

2016年9月,小米5s发布,雷军花了半小时时间讲来自高通的超声波指纹识别技术,一时间也颇为轰动。但指纹识别的地方有一个凹陷,经查阅多方资料,个人判定:超声波虽然具有穿透性,但由于超声发生器大小、频率和屏幕盖板的材质、厚度的影响下,其穿透能力也非常有限。所以小米在屏幕放置指纹识别模组位置挖了一个向下的凹槽。以此来控制玻璃面板的厚度,保证指纹识别的识别率和准确率。虽然不完美,但却使无孔指纹识别第一次受到如此高的关注。

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2016年12月,ZUK Edge发布,指纹识别第一次被做到屏幕下面,实现了屏幕不开孔。采用汇顶科技的IFS(Invisible Fingerprint Sensor指纹识别与触控一体化技术)。但新的问题出现了,我们手机屏幕的玻璃盖板,普通2D玻璃盖板的厚度薄一点可以做到0.4mm,比较流行的2.5D玻璃盖板厚度达到了0.7mm-0.8mm。指纹识别模组的识别信号不能穿透2.5D的玻璃盖板,其实当厚度在0.3mm的时候如果没有更加出色的算法进行补救,识别上已经是相当吃力了。

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为了解决厚度问题,FPC和LG尝试在玻璃盖板放置指纹识别模组的位置的反面,挖一个凹槽,把指纹识别模组放在凹槽里面,从而解决盖板厚度问题。

ZUK的解决方案就是挖凹槽。ZUK Edge的屏幕玻璃盖板厚度为0.75mm,ZUK挖了一个0.45mm深的凹槽,成功的将指纹识别模组放在凹槽中,做到与屏幕平行,无突起,这得益于汇顶科技IFS指纹识别模组本身体积就很小。

三个方面看隐形指纹识别:

一、隐形指纹识别对屏幕盖板有什么影响?

1、玻璃品质要求高

屏幕反面要挖凹槽,只有玻璃的品质好,才能保证生产良品率和玻璃盖板强度。并且挖凹槽需要的工艺,加工方的流程会直接影响成本提升。

2、玻璃可靠性打问号

一块好好的玻璃被挖了个槽,就好像一面承重墙被挖了个洞。局部厚度只有0.3mm。虽然ZUK官方向外界公布了ZUK Edge经过严格的压力、弯折和跌落实验,但还是要对整块玻璃的强度打上一个问号。

二、IFS对ZUK有什么意义?

ZUK Edge其实对ZUK来说似乎也是一款“概念机”,极致的大屏占比、高性能、隐形指纹识别……都不难看出这似乎就是未来ZUK手机产品设计的大方向。

联想手机业务近年来历经波折,业绩萎靡的同时,联想又在不断发力,摸索市场和用户,寻找新的切入点。在手机产品硬件差异化日趋减小的同时,有资本的厂商都希望开辟新的疆土。

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新产品的认同感,产品的锐度,话题的密度是当下ZUK最急需的三方面。IFS技术无疑都或多或少的满足这三个条件。ZUK一直主打中高端,但自身并没有太多硬件上的亮点,通过尝试新鲜技术,抓住硬件、技术控的心,同时还能制造大量话题进行营销,让普通消费者认识ZUK品牌。

当然,ZUK在营销方面一直欠缺,这次ZUK Edge还是没能例外。

三、IFS对汇顶科技有什么意义?

汇顶科技从最初奄奄一息的无名小厂,到如今盈利几亿且成功上市,技术的发展是根本因素。与魅族合作后一路走红,不断地增加研发支出,诞生了今天的IFS技术。使得国产厂商也有了与国际厂商相抗衡的资本。

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此外,ZUK此次采用汇顶科技的IFS技术,能够帮助汇顶科技验证IFS技术量产的可能性,并且可以收获大量的市场反馈和信息,从而不断对技术进行改进。

 

四、畅想未来

2014年9月,汇顶科技发布IFS指纹识别技术,经过两年多的改进和等待,在2016年12月被成功量产商用。

2015 年 7 月挪威指纹识别厂商IDEX 开发出玻璃指纹技术,可以将指纹芯片做进玻璃中。但由于封装、良率等因素,IDEX的方案并没有受到青睐。

2015年11月,Synaptics宣布可实现隐藏式指纹识别,但并没有成功在实体上进行技术验证,不了了之。

2016年2月,FPC成功地将指纹传感器跟玻璃盖板结合在一起。并发布工程机视频,演示了这项技术(YouTube: FPC1268)。

2016年12月,Synaptics对外宣布首款移动设备的光学指纹传感器,不开孔的同时,支持最大1mm的玻璃盖板。

如今已有消息传出,已实现指纹识别与屏幕一体化技术,意味着真正的“全面屏”或许就在不远的将来。

技术的创新带来体验的提升,而体验的提升恰恰是用来促进技术创新的。

 

五、向伟大致敬

西门子Siemens向世界证实指纹识别手机的可行性;

SAGEM的指纹识别手机第一次得到成功量产;

富士通在03年起坚持近十年研发、设计指纹识别手机,几乎颗粒无收,但却不断地促进指纹识别技术的发展,只有富士通陪着技术慢慢前进;

苹果打造出Touch ID,向世界普及指纹识别技术的同时,带来了史上最出色的指纹、home键体验;

魅族因为执拗坚持设计上的合理和美观,临时打破原有背面指纹方案,找到了汇顶科技,二十名工程师驻厂三个月,打造出中国Android首款正面按压式指纹识别手机;

……

在你我生长的这片大地上,出现过而且还将出现许多需要我们仰望的正直而优秀的灵魂,他们成就了而且还将成就许多我们永远无法企及的事业。

多年后,谁还会记得西门子Siemens的“灵光一现”?谁还会记得SAGEM经历的曾层阻碍?谁还会记得陪伴技术默默无闻慢慢走过将近十年的富士通?

即便现在,这些伟大也不曾被多少人关注。但我们科技的进步、技术的发展、体验的提升,背后,诞生也牺牲了无数的悲情英雄。

作为一个写字的人,能够存在着,见证、记录这些伟大,我心满意足。

向创新者致敬,向坚守者致敬,向伟大致敬。

 

 作者:居然 Zing Gadget中国负责人 整理报道

 

参考文献及资料:

1、touch-display-integration-smartphones-tabletsgCSf9H

2、基于ARM的指纹识别模块的研究与开发_黄林波

3、基于嵌入式应用的指纹识别技术研究_赵应丁

4、指纹识别系统研究_杨雪

5、自动指纹识别系统关键技术研究_王玮

6、自动指纹识别系统中若干关键问题研究_梅园

7、电容感应式指纹传感器工作原理和性能分析

8、国内外主要指纹识别芯片厂商分析-电子工程网

9、生物识别:按压和滑动式指纹识别解析-全球安防网

10、隐藏式指纹识别离我们到底有多远-笔戈科技

11、细聊指纹识别发展史:原来1998年的手机上就有了-笔戈科技

12、汇顶科技全系列指纹产品及战略规划全面解析-电子工程网

13、指纹仪的基本原理-长春方圆光电技术有限责任公司研发部

14、群雄割据 一图看懂手机指纹识别行业大事记-电子工程网

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