图解国内首款指纹识别芯片及使用体验

    引言：“汇顶的指纹识别芯会对苹果侵权吗？”这是99%的人在听说汇顶科技推出与苹果相似原理与体验的按压式指纹识别产品后，问的第一句话。那么，昌旭带您体验它的产品，并一点点揭开它的技术，您再评评它是否侵权？
作者： 孙昌旭

上周五，我带着满腹质疑去观摩汇顶科技的“国内首款用于移动设备的蓝宝石触摸按压式指纹识别芯片”发布会，然而，当我听完他们的主题讲解、与董事长张帆详细交流包括专利等问题、与现场的其它嘉宾甚至是潜伏其中的竞争对手沟通、并现场使用过他们的样机后，满腹疑问烟消云散，出门时可以说是带着满腹的欣喜——如此神秘的被苹果iphone5s所用的指纹识别技术，中国厂商很快就可以采用啦，最快下半年就会在中国市场遍地开花。这真是一个好消息。

中国厂商真是神速，执行力超强，“并且，他们算法的能力确实令我很吃惊，我之前完全没有想到他们的方案测试准确度这么高。”这是一个潜伏其中的竞争对手（也在做指纹识别芯片，样片已出，名字我就暂时不报了，有需求的，私信）的大佬，会后在与我喝咖啡时发出的由衷的感叹。这位大佬也是中国芯片市场久经沙场的老将，他都这样评论了，我还有什么质疑的呢？下面就让我带你们一起去解除质疑吧。



让我们先从体验开始吧，与发布会不同，我们采用倒序的方式。。。。。。

能否不用实体home键？安卓虚拟键上可行？

演讲完后，汇顶科技拿出十几台样机供现场客户体验。由于他们提供园型、方型、白色与黑色共四套模组，我现场体验了两台不同的样机，园型与方型各一台。





以上是我体验的两款样机，一款方黑型模组、一款白园型模组。这个样机长得有些丑，汇顶科技董事长张帆解释，因为是拿的一款现有的安卓智能手机直接改装的，所以下巴显得很长。

对于是否一定要用实体home键，他透露，后面不需要的，他们可以直接在安卓机的虚拟键上实现，并且可以满足一些机型的镜面感。如何实现，他希望暂时保密。

不过，正如昌旭在微博中开玩笑的，就算不用在安卓机，iphone6马上要上市了，多大的高仿机需求啊。但是，汇顶科技副总经理、指纹项目负责人龙华很严肃地对昌旭表示，他们非常希望首批客户是一线手机厂商，目前正在火热洽谈中呢。

现场体验指纹解锁快且无误，唯读取指纹稍慢

开始读取指纹了，读取指纹有些慢，共进行了接近二十次，才读取完整的指纹。后来才想到原因，可能是他们的识别面积非常小的原因，他们的指纹识别模组大小为96x96，而苹果iphone5s的还是128x128呢。



然而，奇迹发生在眼前了。尽管前面读取指纹时花费了一些时间，但是在用指纹解锁时，速度却非常快。由于他们采用的是触模按压式的技术，（简单说，就是与iphone5s一样的原理和使用方式），按压解锁时快速方便，我试了二十多次，上面提到的那个汇顶的友商试了四十几次，没有一次失误。这里，汇顶的算法不得不令人称赞。“这比三星的那种滑动式指纹解锁方便准确得多。”张帆说道。



解释99%的人提问：汇顶侵权苹果了吗？

这个问题的前一个回答是，您的疑问是对的，汇顶的指纹识别与苹果的iphone5s一样，采用了基于电容触摸的原理。然而，后一半则是汇顶坚决的回复：我们认为不存在侵权。副总经理龙华解释，其一是IC的专利一般保护的是芯片的layout，也就是实现方案，虽然实现原理一样，但是实现的方式不一样，就不是侵权。其二，这里另一个重要的技术是指纹识别芯片的封装与模组形式，汇顶花了大量的时间研发封装技术，形成自己独有的专利。虽然龙华不愿意说出重要的封装伙伴的名字，但是据昌旭了解，封装伙伴目前主要是硕贝德与长电，也都是本土的厂商。“我们不会用苹果的封装厂商，也不会像他们那样使用很复杂的封装方式。”在新闻发布会上，董事长张帆特别强调了他们在封装上的专利。



确实，汇顶的按压式触摸指纹识别采用了iphone5s一样的电容触摸原理。但是，就像苹果用了电容触控屏，现在全世界的智能手机都用电容触控屏一样，大家原理一样，但是芯片的layout实现方式可以各不相同。目前国内除了汇顶以外，其它几家触控芯片厂商也都采用了相同的技术原理在研发指纹识别芯片，其中思立微电子前不久也发布了新闻稿，但是昌旭没有看到样品和体验，这里就不评价了。



这就是汇顶一直在强调的，他们使用了独创的封装技术，并且已申请专利。昌旭追问，龙华称，他们既没有使用苹果的tranch封装技术，也没有使用大家猜测的TSV通孔技术。“我们研发的是一种独特的封装技术。”他很神秘地说道。



封装完成后的尺寸，约为96x96，ipohe5s的尺寸还是128x128呢。更小的面积，对算法提出了更高的要求。



指纹识别IC与普通触控IC差异的秘密

虽然原理与普通电容触控Ic一样，但是要求的灵敏度与信噪比却是天壤之别。“普通触控时要识别的间距是5mm，而指纹要识别的间距是50um。并且，我们在传感器上还加上了防刮的蓝宝石盖板，这更增加了对灵敏度的要求。”龙华解释。他称有些厂商没有采用蓝宝石盖板，而是采用了涂层来防护，这样相对简单，因为涂层的厚度仅为5-15um，而蓝宝石的厚度有300um。



龙华列了一个算式，他们这种蓝宝石盖板的方式，要求的触控IC灵敏度是涂层方式的20倍。而对于普通的电容屏触控Ic来说，他们的灵敏度是普通触控Ic的60倍。“举个形象的例子，这相当于你将现在的触控屏盖板增加到3-4cm，我们的触控Ic还可以支持。所以，这对灵敏度要求非常高。但是灵敏度与信噪比又是矛盾的，所以，我们的know how就是很好地解决了这一矛盾。”他分析道。



NB算法“认假率”小于五万分之一

如图，是汇顶的指纹识别模组具体参数，特别提到的是它的认假率小于1/50000，难怪现场体验的朋友，几乎没有发生失误的现象。其实，我在测试的时候，还故意换着指头测试，当然换了指头就显示是错误输入了。不过，昨日有朋友在昌旭的微博中指出，汇顶的算法还是基于AES的软件加密，没有苹果的硬件加密安全，不知这个问题汇顶如何回答？我还没有去追答案。


龙华解释了他们算法的独特之处。他表示，传统指纹识别，比如读卡机等，做传感器的公司与做算法的公司是分离的，而现在用于移动终端比如智能手机，传感器厂商与算法厂商必须合一，甚至还需要考虑到手机结构件的问题。这就是指纹识别用于手机中的更重大的挑战。“以前，大家的算法都集中在大图像，而我们要考虑小图像与大图像的匹配问题。”他称。并且，他解释指纹识别的核心算法已过期，现在大家都可以使用了，关键看每家如何实现差异化。



对于大家关心的指纹信息存储在什么地方，会不会被泄露的问题，他表示：“第一，我们存储的是特征值，不是指纹；第二，我们是一个有道德的公司，我们绝不会输出用户指纹信息给任一家公司或个人。”



汇顶专利的Finger Flash技术，专为安卓手机设计，使得可以实现iphone5s一样的在冷屏下触碰解锁，亮屏。

汇顶希望将指纹识别推向千元机

好了，到了大家关心的价格问题了。


目前汇顶科技推出四款指纹识别模组，分为方型与园型，黑色与白色四款，都已可以量产。



公司目前已可提供成熟的方案给手机厂商使用。包括如上图所示的各种服务。



龙华表示，批量供货预计从6月开始。目前来看，供应链也是成熟的。Wafer厂商不用说，目前的供应链就可以完成；而蓝宝石的厂商也很多，因为他们要的蓝宝石面积小，这类供应商很多，包括之前给手表供应的蓝宝石和给手机摄相模组盖板供应的蓝宝石厂商，这里昌旭要简单解释的是目前大家谈到的蓝宝石产能紧缺是指的大尺寸的、用于手机盖板的蓝宝石，因为蓝宝石生长慢，良率低；最后，这里重要的代工伙伴是封装厂，前面已提过，目前主要是硕北德与长电。



至于价格问题，在昌旭的追问下，董事长张帆表示，目前的价格是低于10美元，但是大批量生产后，目标价格是低于5美元，“我们的期望是千元智能手机都用上指纹识别。”他很有信心地说道。但是，首先他们的目标还是旗舰智能机，后面才是千元智能机。

Iphone5s使用的神秘的指纹识别已被中国公司破局，除了汇顶外，众多公司都在路上，并且如上所提思立微电子也已发布新闻稿。昌旭了解敦泰也在做。当然，几大欧美触控Ic公司都在做指纹识别方案。乐观估计三季度，保守估计四季度，带指纹解锁功能的中国智能手机会遍地开花。