指紋識別模塊可以分為：

1、光學指紋模塊

靠光的折射和反射原理識別指紋。該類型指紋模塊對使用環(huán)境的溫度濕度都有一定的要求，并且在識別準確度上并不理想，再加上這種模塊一般會占用更大的空間，使其難以在手機端有所作為。

2、電容指紋模塊（半導體指紋模塊）

通過電容的數(shù)值變化來采集指紋。該方式適應能力強，對使用環(huán)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(nèi)，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。

3、射頻指紋模塊（刮擦指紋模塊）

利用微量射頻信號來探測紋路。這一類指紋模塊最大的優(yōu)點便是，手指無需與指紋模塊相接觸就能識別，基于這一點，射頻指紋模塊也成為了未來指紋識別的主要發(fā)展方向之一。

電容式指紋識別模組主要由芯片(硅晶元)、藍寶石、金屬環(huán)、軟板、載板等組成，其中芯片也就是傳感器部分，而藍寶石負責作為保護層，金屬環(huán)作為指紋識別的觸發(fā)裝置。從目前的行業(yè)情況來看，有沒有藍寶石保護層是不同價位指紋手機的主要區(qū)別之一，除此之外，各廠商所采用的指紋模塊在組成上并沒有太多大的不同。

指紋識別芯片的產(chǎn)業(yè)鏈也可以分為兩大部分，一部分為芯片傳感器電路方案和算法設計，另一大重要環(huán)節(jié)就是指紋識別芯片傳感器的制造、封裝以及模組制造：

指紋識別迎產(chǎn)業(yè)鏈重構新機遇

自進入2017 年之后，指紋識別行業(yè)站到了“產(chǎn)業(yè)變革”的時間節(jié)點上。在光學式和超聲波式指紋識別技術方案還不夠成熟，既要實現(xiàn)正面隱藏式指紋識別，又不得不采用電容式方案的背景之下，盲孔電容式指紋識別就成為了近期最有前景的under glass 方案。

在基于電容式原理的三種隱藏式方案是：

1、Under Cover Glass：是將指紋Sensor 置于整個手機玻璃面板下面，此方案超出電容原理極限；

2、In Glass：更是將Sensor 融合進玻璃之中（如IDEX 的方案），此方案不具備量產(chǎn)條件；

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0.2-0.3mm 深，然后在玻璃之下放入Sensor（如匯頂IFS、FPC、LG Innotek 的方案），?最具有可行性方案；

顯然第3種方案具有可行性。采用盲孔式Under Glass 方案的匯頂IFS 技術已經(jīng)成功商用到聯(lián)想ZUK Edge 和華為P10 手機上，直接帶來防水防塵和一體化蓋板的效果。同時，“超薄式”正面玻璃/陶瓷蓋板指紋模組可以提高屏占比，也可能被一些旗艦機型采用，成為近期重要趨勢之一。

除了電容式underglass 有望成為近期主流外，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，可以有效提高屏占比，今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(fā)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(nèi)主流

1、 從背面到正面，安卓機指紋識別實現(xiàn)“大搬遷”

指紋識別在手機上的位臵，主流為正面和背面，個別方案是放在側(cè)面。比如蘋果iPhone 系列與三星Galaxy S 系列是集成在正面Home 鍵里，小米Note 3、華為Mate 8等放在了手機背部，LG V10 植入到手機側(cè)面的電源鍵里，努比亞Z9 也是放在手機側(cè)面。

正面指紋識別使用方便、體驗佳

蘋果自2013 年發(fā)布5s 以來，其指紋識別始終位于正面Home 鍵之下。由于AuthenTec 被蘋果收購之后停止對外服務，因此安卓陣營的眾多智能手機廠商只能尋找其他指紋方案供應商，Synaptics 新思（收購Validity）和FPC 成為了主要的供應商，中國廠商匯頂科技近年來發(fā)展迅速。

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，同時許多安卓智能手機使用的是虛擬Home 鍵，不具有實體Home 鍵，因此多數(shù)安卓智能機的指紋識別是位于手機背面的，包括華為、OPPO、VIVO 等主力手機廠。

?主流旗艦手機指紋識別方案匯總

?2、 取消Home 鍵，實現(xiàn)Underglass 是大勢趨

手機時代人機交互發(fā)展歷程

但是，隨著智能手機的普及，Home 鍵的缺點也逐漸展現(xiàn)出來，如易損壞、維修成本高、無法實現(xiàn)高品質(zhì)防水、外觀不夠美觀、屏占比低等，這使得取消Home 鍵成為行業(yè)發(fā)展的大趨勢。

3、 電容式Under Glass 方案有望成為近期主流

現(xiàn)在的指紋識別大多數(shù)都是類似于蘋果iPhone 系列的類型，采用通孔方式，要在正面玻璃挖個洞放臵指紋識別芯片，這樣一來影響整部手機的外觀，而且無法實現(xiàn)高品質(zhì)防水。近年來，各大指紋識別方案商挖空心思的結(jié)果只有一個，就是讓指紋識別在手機上做到優(yōu)雅美觀大方，而且又方便使用。

實際上，經(jīng)過指紋大爆發(fā)之后，衍生出來的商機令各大指紋技術公司更熱衷開發(fā)新技術。他們不斷地向外界展示自家的新技術，也開始嘗試指紋識別的新可能——隱藏式指紋識別技術。

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，與觸控大廠TPK 合作，通過在正面蓋板玻璃的背面挖盲孔的方式，將電容式指紋識別芯片臵于觸控面板之下，實現(xiàn)隱藏式指紋識別；

匯頂科技IFS 指紋識別與觸控一體化技術

2015 年7 月，老牌生物識別技術公司挪威IDEX 開發(fā)出玻璃指紋技術，可以將指紋芯片做進玻璃中，實現(xiàn)指紋識別與蓋板玻璃的融合；

挪威IDEX 開發(fā)出玻璃指紋識別技術

2016 年2 月，F(xiàn)PC 聯(lián)合從事玻璃面板和層壓技術的TPK，成功地將FPC1268指紋傳感器跟面板玻璃結(jié)合在一起；

FPC1268 指紋傳感器跟面板玻璃結(jié)合

2016 年5 月，LG 子公司Innotek 向外界展示其融合了指紋功能的玻璃面板。匯頂科技、FPC 和LG 的方案均是在蓋板玻璃下方挖槽（挖盲孔），使之最薄的地方僅為0.2-0.3mm 厚，然后內(nèi)臵電容式指紋識別芯片。

Innotek 展示其融合了指紋功能的玻璃面板

上述這些方案可以劃分為三種：

第一種（Under Cover Glass）是將指紋Sensor 置于整個手機玻璃面板下面；

第二種（In Glass）更是將Sensor 融合進玻璃之中（如IDEX 的方案）。

第三種（Under Glass Cutout）則將玻璃面板開盲孔（有正面和背面兩種）至0.2-0.3mm 深，然后在玻璃之下放入Sensor（如匯頂IFS、FPC、LG Innotek 的方案）；

三種隱藏式指紋識別技術細節(jié)

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，效果不理想。因為目前智能手機正面蓋板玻璃厚度普遍超過0.5mm，如果是2.5D 玻璃的話厚度超過0.7mm，而根據(jù)電容式指紋識別的原理，如果在芯片上方存在的蓋板玻璃厚度超過0.3mm 時，其識別精確度將大幅降低，因為信號在穿透玻璃時會發(fā)生強烈的衰減。盡管多家廠商在算法方面極力優(yōu)化，提高信號的信噪比，但是該方案仍然難以達到理想的效果。

第二種方案（In Glass）具有非常高的技術難度，中短期內(nèi)不具備量產(chǎn)的條件。需要將指紋識別芯片集成在蓋板玻璃內(nèi)部，這需要芯片商與玻璃廠等多個環(huán)節(jié)的通力合作，中短期內(nèi)大規(guī)模量產(chǎn)是不現(xiàn)實的。

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 等廠商的力推的本方案，是在蓋板玻璃上方或下方挖槽，直接減薄玻璃的厚度至0.2-0.3mm，此時臵于玻璃下方的指紋芯片，信號可以穿透玻璃，從而實現(xiàn)較高的識別精度。相比于第一種方案，本技術方案識別精度遙遙領先，相比于第二種方案，本技術方案加工難度較低。

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度，加大玻璃加工的難度，這對康寧、AGC、肖特等玻璃原材料供應商和藍思、伯恩、星星科技等玻璃加工商而言，具有一定的挑戰(zhàn)性；為了提高信號的信噪比，減少信號在塑封材料中的損失，芯片的封裝需要采用先進的TSV 技術（可有效縮減芯片厚度）；盲孔的深度及平整度公差很難控制，而采用TSV 的指紋芯片需要直接與玻璃貼合，因此對于玻璃加工而言有較高的技術要求。

2016 年12 月，采用匯頂IFS 技術的聯(lián)想ZUK Edge 手機發(fā)布。2017 年2 月，華為發(fā)布全新旗艦機P10，部分手機采用了匯頂?shù)腎FS 技術，這表明盲孔電容式UnderGlass 指紋技術已經(jīng)具備量產(chǎn)所需的成熟度。

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采用匯頂IFS 技術的聯(lián)想ZUK Edge 手機

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，即使已經(jīng)有商業(yè)化的產(chǎn)品推出（如聯(lián)想ZUK Edge 和華為P10），但是產(chǎn)品的良率和成本問題仍然是很大的瓶頸。

與此同時，基于現(xiàn)在主流的正面開通孔式方案的升級產(chǎn)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。

傳統(tǒng)正面開通孔式指紋模組厚，影響屏占比

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提升屏占比成為手機的重要趨勢

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，從而使得整個模組的厚度不超過蓋板玻璃。這樣的話，手機的顯示屏幕便可以向下拓展，與指紋Home 鍵的距離更加緊密（甚至可以覆蓋Home 鍵位臵），從而大幅提升整個屏幕的屏占比。

目前，該方案已經(jīng)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(tǒng)的wire bonding 封裝是難以有效縮減芯片厚度的，采用TSV 封裝可以解決該問題。

二、電容式Underglass 方案與正面蓋板“超薄式”方案產(chǎn)業(yè)鏈分析

現(xiàn)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。

四種主流的指紋識別蓋板方案

• Coating 方案是直接在芯片正面鍍膜（高光涂料），信號強，成本低，缺點是容易損壞，不耐磨；

• 藍寶石方案美觀，耐磨，但是加工難度大，成本高，用于中高端手機上；

• 玻璃方案被眾多中低端手機所采用，成本比藍寶石低許多；

• 陶瓷（氧化鋯）方案最近開始流行，與藍寶石相比其強度大，成本低，產(chǎn)能良率還存在一定問題。

從產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構方面來說，上述四種方案是類似的，區(qū)別就在于蓋板材料的不同。我們以藍寶石方案代表——iPhone5s 的指紋識別為例來說明，主要的模組結(jié)構分為：藍寶石蓋板、金屬環(huán)、粘合材料、傳感器芯片、觸控開關、電路板等。

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蘋果iPhone5s 指紋識別模組拆解

藍寶石的指紋識別模組成本結(jié)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常大的變化。不需要專門的藍寶石、玻璃、陶瓷等蓋板材料，不需要金屬環(huán)，不需要觸控開關，不需要芯片正面的粘合材料；芯片制造并不會發(fā)生大的變化，目前的8英寸0.18um 工藝可以滿足需求；但是芯片設計和芯片封裝，以及玻璃加工的重要性越發(fā)明顯。

1、芯片封裝地位提升，TSV 封裝將成為必然之選

2014年蘋果iPhone5s搭載指紋識別，主要采用的是“trench+ wire bonding（深坑+打線）”的工藝進行芯片級的封裝。

根據(jù)Chipworks對iPhone5S的指紋識別芯片的拆解，可以看出在die的上下邊緣都各有一個“暗色”區(qū)域，實際上那是被部分深反應刻蝕形成的“深坑（trench）”，通過RDL工藝，將Pad置于trench內(nèi)，用于打線（wire bond）使指紋芯片與外界相連。之所以將Pad做在trench內(nèi)再打線，而不是直接在表面做Pa打線與外界相連，是因為這樣可以不占用表面的空間，以使得指紋信號感測芯片與藍寶石片直接鍵合，從而最小化手指指紋和感測芯片的距離，為芯片提供更強的電容信號。

蘋果iPhone5s的指紋識別做trench+RDL的工藝在臺灣精材和蘇州晶方進行，芯片做完RDL后，再由日月光完成wirebonding以及SiP模組的制作。

蘋果iPhone5s 指紋識別芯片layout

蘋果iPhone7 指紋識別芯片layout

事實上，采用wire bond（打線）的封裝工藝需要進行塑封，這將使得芯片的厚度增加，對于寸土寸金的智能手機而言，尤其是在各大手機廠商競相“求薄”的背景之下，wire bond并不是最佳方案。同時，盡管iPhone5s結(jié)合了trench+ RDL+ wire bond的封裝工藝，來縮小芯片尺寸，減少信號損失，但是隨著更優(yōu)的封裝方案TSV的崛起，蘋果在隨后的iPhone6s和iPhone7中，果斷將指紋識別封裝切換至TSV方案，由臺積電提供封裝服務。

iPhone6s 第二代指紋識別采用TSV 封裝工藝

如同SITRI對蘋果iPhone7的指紋芯片拆解，采用TSV（硅通孔）封裝技術

之后，芯片的有效探測面積大幅增加，芯片的厚度和模組厚度都實現(xiàn)了縮減。第一代Touch ID Sensor（iPhone5s/6采用）為88 x 88像素陣列，第二代Touch ID Sensor（iPhone6s/7采用）為96 x 112像素陣列，足足提高了近40%，像素的大幅提升帶來識別精度的提升。

第二代Touch ID 面積增大

蘋果iPhone6 比iPhone5s 變薄

對于指紋識別而言，可用于識別的特征是指紋皮膚生長中隨機產(chǎn)生的，所以特征的總量的概率期望值和指紋面積成正比。特征信息的隨機分布性會導致數(shù)據(jù)源具有信息量拐點特性，大致來說，手指中心和指尖區(qū)域，面積不應低于20平方毫米，稱為拐點1；手指側(cè)面和指節(jié)附近的區(qū)域，面積不應低于24平方毫米，稱為拐點2。在信號的識別精度方面，拐點2遠高于拐點1。

受限于Home鍵的尺寸，Touch IDSensor的芯片面積只能做到6.1mm x 6.5mm左右。但芯片上除了傳感器像素，還需要有配套的電路，所以傳感器像素面積又小于芯片面積。第一代Touch ID Sensor的像素面積是4.4mm x 4.4mm，面積19.36平方毫米，略小于拐點1。第二代的像素面積是4.8mm x 5.6mm，面積26.88平方毫米，已經(jīng)明顯超過拐點2。因此第二代Touch ID大幅度提高安全性和使用體驗。

事實上，蘋果公司在指紋識別領域是走在最前列的，無論是第一代Touch?ID Sensor采用的trench+wire bonding工藝，還是第二代Touch ID采用的TSV工藝，在技術上都是非常先進的，都是非常緊缺的封裝資源，當然成本也非常高。對于除了蘋果之外的手機廠商而言，無論是出于成本方面的考慮，還是資源方面的考慮，指紋識別芯片封裝采用TSV工藝的比例還是非常少的，大多數(shù)廠商采用的是wire bonding工藝。

Wire bond 與TSV 封裝對比

典型的wire bonding 封裝

典型的TSV 封裝

?目前，大多數(shù)指紋識別方案，芯片采用wire bonding工藝進行封裝，技術成熟，成本低。由于表面需要與蓋板材料貼合，因此在芯片的正面會進行塑封處理，將金屬引線掩埋起來，形成平整的表面。塑封的存在會影響信號識別的精度，同時增加芯片的厚度，但是對于如今主流的開孔指紋形式來說，問題并不大，因為芯片+蓋板材料（或Coating）直接與手指接觸，仍然可以實現(xiàn)較好的指紋識別體驗。

目前主流的正面開孔指紋芯片封裝-wire bonding

典型的wire bonding 芯片封裝流程

2016年以來，一些手機廠商開始向蘋果學習，對指紋識別芯片進行小規(guī)模的trench或TSV封裝，如華為Mate9Pro采用的是trench+TSV封裝工藝（比直接TSV工藝容易一些）。因為先進封裝直接的好處就是信號變強，指紋識別精度體驗更佳，更重要的是芯片厚度變薄，從而縮減指紋模組的高度，可以擴大屏占比。

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，從而使得整個模組的厚度不超過蓋板玻璃。這樣的話，手機的顯示屏幕便可以向下拓展，與指紋Home鍵的距離更加緊密（甚至可以覆蓋Home鍵位置），從而大幅提升整個屏幕的屏占比。由于傳統(tǒng)的wire bonding封裝是難以有效縮減芯片厚度的，采用TSV封裝可以解決該問題。因此，該方案今年也可能被一些旗艦機型采用，也是重要趨勢之一。

該方案與目前主流的正面蓋板開孔式方案在產(chǎn)品結(jié)構方面基本一致，最大的區(qū)別在于出于模組減薄的考慮，芯片的封裝形式將由傳統(tǒng)的wire bonding改為TSV封裝，這將利好TSV封裝產(chǎn)業(yè)。

正面開孔指紋識別——TSV 封裝

正面開孔指紋識別封裝結(jié)構-trenth+wire bonding

電容式Under Glass方案將成為指紋識別的重要趨勢，目前有兩種方案——在蓋板玻璃的正面或背面開盲孔，芯片是直接內(nèi)置于蓋板玻璃之下的，本來電容信號穿透玻璃就已經(jīng)存在較大困難，如果還有塑封材料的話，信號質(zhì)量將更加堪憂。如果不采用塑封的話，wire bonding的鍵合線直接暴露在外，會導致芯片正面不夠平整，是無法與蓋板玻璃緊密貼合的。因此，我們認為，在電容式Under Glass方案大勢所趨的背景之下，TSV封裝將取代wire bonding成為必然之選。

正面盲孔Underglass 指紋識別TSV 封裝結(jié)構

背面盲孔Underglass 指紋識別TSV 封裝結(jié)構

與此同時，SiP（System In aPackage系統(tǒng)級封裝）仍然是手機端芯片封裝的大趨勢，未來的指紋識別整體封裝還是需要SiP的參與。出于縮小體積、減薄厚度、減少功耗、提升性能等方面的目的，SiP封裝已經(jīng)越來越多的被各大廠商所重視。

SiP 封裝大幅縮小器件的體積

SiP封裝進入消費電子領域主要靠的是蘋果的推動，在iPhone和applewatch上都可以看到SiP技術的身影。在iPhone上面，指紋識別就采用了SiP封裝技術，在體積小巧的applewatch上，核心芯片S1和射頻T/R都用到了SiP封裝。

采用SiP 封裝的applewatch 中SI 芯片

iPhone7 指紋識別采用SiP 封裝技術

從封裝發(fā)展的角度來看，因電子產(chǎn)品在體積、處理速度或電性特性各方面的需求考量下，SoC曾經(jīng)被確立為未來電子產(chǎn)品設計的關鍵與發(fā)展方向。但隨著近年來SoC生產(chǎn)成本越來越高，頻頻遭遇技術障礙，造成SoC的發(fā)展面臨瓶頸，進而使SiP的發(fā)展越來越被業(yè)界重視。

與在印刷電路板上進行系統(tǒng)集成相比，SiP能最大限度地優(yōu)化系統(tǒng)性能、避免重復封裝、縮短開發(fā)周期、降低成本、提高集成度。相對于SoC，SiP還具有靈活度高、集成度高、設計周期短、開發(fā)成本低、容易進入等特點。SiP封裝技術不僅可以廣泛用于工業(yè)應用和物聯(lián)網(wǎng)領域，在手機以及智能手表、智能手環(huán)、智能眼鏡等領域也有非常廣闊的市場。

幾種主流的SiP 封裝方案

SOC 與SiP 結(jié)合推動摩爾定律繼續(xù)向前

所以，綜上所述，我們認為，在電容式Underglass方案與正面蓋板“超薄式”方案大勢所趨的背景之下，TSV封裝將取代wire bonding是必然的，“TSV+SiP”的封裝工藝將成為整個指紋芯片的關鍵，具備先進的TSV和SiP封裝工藝的廠商將受益。

2、玻璃加工至關重要，工藝難度大，良率問題是瓶頸

對于電容式Under Glass指紋識別，目前非常大的困難在于玻璃挖槽的良率問題，因為現(xiàn)如今的手機正面2D玻璃非常薄（0.5mm左右），2.5D玻璃0.7-0.8mm，直接進行挖槽的話，極容易造成玻璃的損壞。

智能手機越來越薄

盲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，因此各大廠商競相追逐更加薄的蓋板玻璃，目前普通的手機2D蓋板玻璃厚度在0.5mm左右（2.5D玻璃為0.7mm左右）。根據(jù)我們前文的分析，如果采用玻璃挖盲孔（正面或背面）的方式來實現(xiàn)指紋識別的話，為了保證電容式指紋識別的效果，需要將玻璃挖出0.2-0.3mm的方形盲孔，同時，玻璃在減薄之后，剩下的部分厚度僅為0.2-0.3mm，玻璃槽面的平整度、直角的弧度、鍥邊的垂直度對于指紋識別的最終效果影響極大，是最關鍵的幾個因素，這對于玻璃加工的要求非常之高，遠高于目前玻璃加工企業(yè)的良率保證水平。

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CNC 精雕機用于玻璃開孔和磨邊

不同類型的CNC 精雕機

對手機玻璃進行開孔和磨邊的主要設備是CNC精雕機，目前大多數(shù)CNC產(chǎn)品的尺寸精度為0.01mm，崩邊量不大于0.01mm，如此的精度對于玻璃挖盲孔而言是不夠的。

3D 玻璃已經(jīng)開始被多款智能手機采用

3D玻璃受到追捧，已經(jīng)開始大規(guī)模應用。智能手機外殼材料經(jīng)歷了塑料、金屬、玻璃的發(fā)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(fā)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，并受到了市場的熱捧，一季度Galaxy S7/Edge銷量達到1000萬臺。

2D玻璃蓋板或外殼是普通的平面玻璃，而2.5D玻璃蓋板或外殼正面是平的，但邊緣部分向下凹陷成一個弧形，3D玻璃蓋板或外殼的整個正面都會發(fā)生彎曲，凸出向外。

普通屏幕/2.5D/3D 屏幕對比圖

三星旗下普通屏幕/2.5D/3D 屏幕對比實物圖

對于2.5D和3D來說，在玻璃上挖盲孔是更加困難的。普通的2D玻璃是完全平面的，而2.5D和3D玻璃時經(jīng)過熱彎處理之后，玻璃的厚度已經(jīng)變的不均勻，在這種情況下，繼續(xù)進行挖孔的話，更加難以控制槽內(nèi)的平整度和垂直度。

綜上所述，我們認為，在電容式Under Glass方案中，玻璃加工的重要性越發(fā)的明顯，玻璃加工的良率將直接影響指紋芯片的效果和成本，具備高品質(zhì)、高技術玻璃加工的公司將顯著受益。

3、芯片設計和算法是識別效果的核心因素

由于電容式識別方案在原理上，其信號是難以穿透玻璃的。盡管指紋識別芯片設計公司詳盡一切辦法（包括成功添加射頻功能），使得指紋信號勉強可以突破0.1mm 厚度的藍寶石/玻璃/陶瓷，但是檢測到的信號是非常弱的，識別的算法仍然是至關重要的。

算法對于指紋識別而言是非常關鍵的

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(tǒng)的電容式算法是無法回收足夠信噪比的信號。除了要提升驅(qū)動IC 的信噪比外，軟件算法的know how 更重要。算法方面的另一個難點則是由于圖像距離變遠，圖像是比較虛的，如何讓圖像變得更清晰？這里涉及圖像預處理的問題；另一個則是圖像匹配的問題，由于圖像質(zhì)量比前一代的要差，圖像匹配就會變得更困難，這里算法就更復雜了。

例如，國內(nèi)的匯頂科技，就針對IFS 方案專門開發(fā)了自適應深度傳感技術和可變增強圖像處理技術。

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匯頂科技針對IFS 的自適應深度傳感技術

匯頂科技針對IFS 的可變增強圖像處理技術

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、信噪比改善方面花費非常大的精力和投入，才能夠保證識別的效果和體驗。

三、未來光學式指紋識別產(chǎn)業(yè)鏈分析——紅外LED 光源+CIS 為核心

對于未來的光學式Under Display 指紋識別方案，產(chǎn)業(yè)鏈與電容式方案將大為不同。出于信號信噪比的考慮，為了與手機顯示屏中的RGB 可見光相區(qū)分，同時減少環(huán)境光線的干擾，光學式指紋識別將采用近紅外光的光源。類似于虹膜識別、主動式人臉識別的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構，整個產(chǎn)品的核心除了算法之外，在硬件端最重要的變化，就是多了近紅外光源、光學器件（RGBIR 濾色片）、圖像傳感器等。

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。

光學式指紋識別產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構

四、未來超聲波式指紋識別產(chǎn)業(yè)鏈分析——壓電陶瓷與MEMS 為核心

整個超聲波指紋識別產(chǎn)業(yè)鏈可以劃分為三大部分：算法、硬件和模組制造。

超聲波指紋識別產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構

1、算法方面

成熟的技術方案主要掌握在少數(shù)大廠手中，如高通旗下的Ultra-Scan，與蘋果合作的Sonavation，芯片大廠Invensense，國內(nèi)公司還不具備相應的技術實力。

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 超聲波傳感器主要部件為超聲波發(fā)射層與接收層（壓電材料）和TFT（薄膜晶體管）電路層。

（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 采用的也是壓電陶瓷材料。PVDF 的功耗低，適合移動終端，但是效率和頻率都低于壓電陶瓷材料，器件性能一般。而壓電陶瓷材料，如AlN、PZT、ZnO等，產(chǎn)業(yè)鏈相對成熟，器件的響應效率高。其中，AlN 聲速高、熱導率高、損耗低、可以與CMOS 工藝兼容，因此比較利于實現(xiàn)聲表面波器件的高頻化、高功率化、高集成化，是潛力材料，現(xiàn)在的問題就是相比于PZT、ZnO 的壓電系數(shù)偏低。

在壓電陶瓷材料方面，國內(nèi)公司有三環(huán)集團、捷成科創(chuàng)等，其中在最佳的AlN 壓電材料方面，目前國內(nèi)參與的公司或機構較少，清華大學微電子學院在AlN 方面具備一定實力，北京中科漢天下正在建設AlN 生產(chǎn)線，計劃用于FBAR 濾波器。

（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(jié)合的形式進行制造和封測。因此具備MEMS 設計、制造和封測技術的廠商將顯著受益這一些市場。

目前Invensense 的MEMS 超聲波傳感器主要是新加坡IME+格羅方德代工，其中新加坡IME 負責AlN 壓電陶瓷的研發(fā)，格羅方德負責MEMS 的量產(chǎn)。

（3）ASIC 芯片

由于具備3D 指紋圖像信息采集，甚至有望實現(xiàn)皮膚組織結(jié)構和血管內(nèi)血流信息采集，因此超聲波指紋識別對圖像的處理要求更高，這使得高通等公司直接在其技術方案里集成了專用的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(guī)模商業(yè)化普及，高通的技術方案剛剛被小米采用。因此，在模組制造方面，國內(nèi)公司還不具有相關經(jīng)驗。但是，在電容式指紋識別領域，國內(nèi)公司舜宇光學、歐菲光、丘鈦科技、碩貝德等已經(jīng)積累了豐富的指紋識別模組制造經(jīng)驗，有望在未來的超聲波指紋識別市場中受益。

?超聲波式指紋識別產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構

五、小結(jié)

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；

光學式、電容式、超聲波式指紋識別元件比較

主流指紋識別技術優(yōu)缺點對比