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指纹识别是目前非常普遍的技术,屏下指纹已经成为千元机的标配。我们来回顾一下指纹识别的发展。
最早的指纹识别是什么时候出现的?十年前?二十年前?五十年前?是也不是,大约出现在3800 ~ 3500年前,大家一定听说过签和签。
我国新石器时代仰韶文化遗址和二里头遗址出土的陶器,指纹痕迹明显,纹理清晰,说明古人已经使用指纹。
《周礼天官小宰》包含& quot听责(债)偿清,听书合同,听买卖质押。"《周礼地官司市》还包含& quot用质押终结诉讼,用贾敏消除欺诈& quot。都说明做生意要签字按手印。
好了,别废话了,回到正题。
指纹研究在19世纪的欧洲演变成了一门专业学科。其主要功能是破案和人口管理,但尚未进入安全领域。
虽然诺基亚在1996年推出了可滑动的8110,但8110的滑动模式只是键盘上的一个塑料盖。
西门子公司(SL10)
西门子(SL10)1088的指纹位于背面,是没有量产的原型机,只是功能机。
这款特别版SL10配备了SIM卡大小的金属指纹传感器,最多可支持59个指纹,每个不同的指纹都有不同的使用权限。随着这款手机的诞生,指纹技术作为手机安全手段也逐渐成熟。
刮擦式指纹识别使用的是一维线性传感器,像素只排列成一行。它需要手指慢慢划过传感器,然后拼接成完整的指纹进行识别。
诺基亚8110
其实诺基亚8110并不是第一款滑盖手机,1993年的索尼CM-H333才是最早的滑盖手机。向上推听筒接听电话,向下滑动听筒结束通话。
索尼CM-H333
法国萨基姆公司于2000年推出的Sachim MC959是世界上第一款量产的指纹识别手机。这个手机是功能机,手机指纹只是用来验证PIN码的。Sachim MC959采用的指纹技术来自意法半导体(已退出市场)。
2001年,PDA基于PalmOS的产品HandspringVisor的指纹识别模块来自瑞典公司FingerPrintCard(FPC)。同年,惠普推出了内置指纹传感器的iPAQh5400。
随后,三星还推出了一款名为Pass-Phone的指纹手机,用指纹取代了常规的数字密码,可以在手机上进行银行转账,进行电子商务活动和收发电子邮件。
富士通F505i
10多年来,富士通推出了无数的指纹识别手机,但大部分只在日本销售。如F900i、F506i、F901iC、Genesis、F902i、F903i、F904i、F1100、F905i、F-09A、F-01B、F-03B、f-01c.占当时指纹机总数的70%左右,虽然市场反应平平。
2005年,波导发布E868手机,搭载中科院自动化所田杰博士自主研发的嵌入式指纹认证模块。但是,该模块并不是直接嵌入手机,而是一个单独的产品。通过充电接口连接到手机后,可以进行指纹识别。
波导管E868
2007年,中国电子集团的子公司CECT推出了首个& quot指纹等待王& quot:CECTT100。这款手机的指纹识别位于手机的方向键区域。是划痕指纹,使用时需要手指上下滑动。
CECTT100
细心的朋友会发现,这款手机没有导航键,因为T100指纹识别模块配备了原装的& quot指纹鼠标& quot功能,集成了上下滑动的功能。
T100的指纹可以分别加密手机中的电话簿、通话记录和短信。同时,CECT和中关村在线推出了& quot重金招募手机玩家& quot,并从全国各地挑选了两名硬核玩家,用各种方法破解了T100的指纹识别。最终两人都没有突破CT100的安全线。
摩托罗拉MB860
指纹识别同样采用了AuthenTec的方案,不过由于指纹识别模块的种种技术问题,这款手机依然是刮擦式解锁,位置也比较奇怪,在手机背部上方,很难够到。
这部手机搭载的是NVIDIATegra2双核处理器,支持扩展坞连接电脑,Android2.2系统。
截止前面,大家已经知道了几个提供指纹技术的公司,除了意法半导体已经退出市场,其他还有很多指纹技术模块提供商。
瑞典的FingerPrintCard(FPC):
成立于1997年,位于瑞典哥德堡,创始人是伦纳特卡尔森,在2005年一度无法运营下去将要面临倒闭,好在后来接受了日本公司的投资才幸存了下来。
2013年的时候FPC开始大举进军智能手机市场,由于AuthenTec只对苹果提供,FPC2014年收购Anacatum后成为中国安卓手机指纹识别市场的霸主,一度市占率达9成以上,成了非苹果手机阵营的老大。
前些年华为荣耀系、mate系、中兴ARON、魅族MX5、OPPOR7Plus、一加OnePlus2等都是采购自FPC。FPC2015年、2016年是指纹识别市场上的老大,与国内前四大厂商华为、OPPO、vivo、小米都有合作,魅族、三星也是客户之一,除了智能手机外还有戴尔、华硕笔记本等产品使用它的指纹识别芯片。
华为在前些年一直是使用FPC指纹传感器供应商,后来才分散采购。2017年开始FPC先在华为P10上输给了Goodix,后又在Mate10上输给了思立微。
美国苹果的AuthenTec:
成立于1998年,2007年AuthenTec在纳斯达克上市,2011年,AuthenTec研发出来了正面按压式的电容指纹识别技术,称之为“TruePrint”,向LG、富士、三星、诺基亚、苹果等大客户展示,最终只有苹果感兴趣。
2012年7月,苹果公司3.56亿美元收购了AuthenTec公司,随后AuthenTec开始停止向第三方销售指纹芯片。
2015年6月,苹果又从倒闭的生物识别安全公司Privaris购买了大量与指纹识别及触控屏技术相关的专利。
苹果的风格一向就是这样,相关的技术供应厂商,能收购就收购。
中国的汇顶Goodix:
成立于2002年,2011年获得处理器大佬联发科的子公司投资,累计持有汇顶科技的持股约为15.91%。在FPC蒸蒸日上上时,汇顶也渐渐赢得国内厂商的订单,并最终反超FPC,魅族的旗舰PRO6Plus就首发搭载了汇顶的活体指纹识别芯片。
2017年3月,汇顶的指纹芯片出货量超过FPC,在MWC2017大会上,汇顶发布了自己的屏内指纹识技术。
2017年,OPPO封杀汇顶科技,将其列入供应商禁用名单长达五年时间,转而向思立微采购,OPPOR17屏幕指纹芯片便是由思立微独家供货。
汇顶的故事,以后会单独讲述一期。
美国的Synaptics(新思):
成立于1986年,人机界面领导者、笔记本触摸板触摸板大佬,2013年收购Validity进军指纹识别领域,之前以滑动式指纹方案为主,2015年推出按压式指纹识别技术。
2015年初,Synaptics也针对高端移动设备推出了按压式(NaturalID)指纹识别技术,Synaptics是三星、HTC、华硕的供应商之一。
小米8透明探索版、vivoX20的屏下指纹传感器就来自新思。
美国高通:
2015年发布SenseID3D超声波指纹识别技术,小米5S、三星S10的超声波屏幕指纹由高通独家供应。
中国台湾神盾:
2007年成立,2015年底神盾在台湾上市,三星A系列手机独家指纹供应商。后来逐渐拿到了联想及华为的订单,如荣耀Honor30Pro/Pro+及nova7Pro系列。
中国台湾敦泰:
全球领先的人机界面解决方案提供商,拥有全球最完整的电容屏触控方案、全方位的TFTLCD显示驱动,进入行业很早。
2014年9月24日敦泰与挪威指纹辨识厂IDEX合作发布了完整的指纹识别方案,但是之后敦泰的指纹业务差不多就陷入了停滞,目前敦泰指纹芯片出货非常少。
主要原因是原有技术团队骨干出走。一部分人跟着莫良华(敦泰原副总)成立了信炜科技,另外一批人则成立了芯启航,这两家公司都定位于指纹识别领域。
迈瑞微:
成立于2014年3月,最初在指纹门锁市场,“国产iPhone6”(山寨高仿),采用的就是迈瑞微的指纹识别芯片,迈瑞微号称是全球首家采用TSV封装技术的指纹芯片供应商,TSV封装技术,是AppleTouch采用技术方案,技术成熟,迈瑞微有自主专利技术,刚好避免了纠纷。
上海思立微:
2010年10月成立,随后被兆易创新收购,2018年11月,汇顶科技起诉思立微侵权其所拥有的3项专利背叛无效。
OPPOR17和华为Mate10的指纹供应商,主要客户是华为和OPPO。
除了以上几家,还有深圳芯启航、贝特莱、信炜、比亚迪微电子、中国台湾茂丞科技、上海图正、京东方、成都方程式、台湾映智科技、费恩格尔、台湾义隆电子等等厂商,业务不局限于手机指纹传感器。手机公司选择供应厂商都是两手甚至多手准备,苹果除外。
涉及的手机型号不全,由于篇幅有限,机型太多,敬请谅解。
2013年9月,苹果发布iPhone5s,首次采用了正面按压式电容识别方案。
TouchID采用的是电容式单电触摸传感器,当用户手指触碰到指纹识别区域时候,可从不同角度扫描用户皮肤表层,生成一个非常详细的三维指纹图。
TouchID的指纹数据会全部集中封存在苹果A7处理器之中,不会上传到iCould中,可以做到“一机一号”。把一台手机的TouchID传感器拆卸下来,装到另一台iPhone上,是无法工作的。
在5s之前做指纹的手机,没有100个,也有50个,但是人们一聊起指纹记住的却只有苹果,这其中有一部分原因是苹果依靠它在行业内的巨大销量和话语权。
苹果做出首款按压式指纹也许有巧合的成份,但更多的是苹果对技术的敏锐嗅觉,这也是苹果老谋深算的体现,能够把按压式指纹与自己独有的Home键做到融合。
这个词送给HTC太合适不过了,不管是当年的第一台智能手机、还是智能手机的指纹识别,HTC都慢苹果一步,非常可惜。
2013年10月,HTCOneMax发布,这是是继iPhone5s后关注度最大的指纹识别的手机,苹果推出指纹之后,大家都在等其他厂家的跟进。
其实从发布时间来看,这部手机的研发周期跟iPhone5s基本同期,发布时间也就相差一个月,不幸的是在TouchID的光环之下,HTCOneMax的指纹识别的体验有点鸡肋,关注不大。
HTCOneMax
因为指纹技术来自美国的老牌触控供应商Synaptics(Validity),是刮擦式,相
比TouchID的按压式,刮擦式技术落后,体验一般,而且放在背面,很多人不易理解。
历史就是这样,大家只会记住最出名的,没人会记得默默无闻的第一名和仅次于冠军的第二名。
说到国产手机指纹识别,大家第一个想到魅族,然而事实却是,魅族之前,有不少国内厂家已经跟进了指纹识别。
2013年12月的VIVOXplay3S(FPC的后置刮擦式)、2014年9月华为Mate7采用了FPC的后置按压式,虽然是后置,但是相比体验差劲刮擦式,后置的按压式至少可以用了。
这和HTC的窘境是一样的:大家只会记住最出名的,没人会记得默默无闻的第一名和仅次于冠军的第二名。
2014年11月,魅族MX4Pro发布,这是国产手机史中一款划时代的产品,打破了TouchID在正面按压式指纹识别上的垄断,给业界带来了另外一种可能。
骄傲的不是魅族借鉴苹果,而是给魅族提供指纹技术支持的是一家来自中国本土的厂商一Goodix(汇顶)。
MX4Pro所带来的指纹体验几乎接近TouchID,同样的正面按压、带蓝宝石玻璃覆盖、支持指纹支付,魅族随后在其上开发出了Mback的交互方法,这也令汇顶这个名不见经传的厂商开始被大家所讨论和接受。
魅族做这款指纹的过程中,没有想象的顺利。除了苹果,没有人做过正面按压,而且汇顶的技术也没有人用过,这个风险非常大,如果没有做好,整条产品线就废了。
苹果、HTC都露过头角了,老大哥三星作为一家手机巨头,在苹果的TouchID出来两年多后,在2015年4月才做出一个跟TouchID体验接近的指纹识别:三星S6。使用的技术仍然是三星的老相好Synaptics,抛弃了S5上刮擦式指纹的前耻,终于做出了正面按压式。
三星S5(左)、三星S6(右)
早期三星手机的指纹全部来自Synaptics公司,它的技术实力跟FPC有点差距,指纹芯片表面无法做到蓝宝石,加之突起的按键设计,三星手机一直被人诟病指纹容易刮花。
2015年5月,努比亚Z9尊享版出现在大家视野之中,这是首部搭载侧面指纹解锁的手机,但没有立马上市,很可惜。
2015年7月,全球首款千元指纹识别智能机酷派大神Note3发布,标志指纹识别第一次下放到千元机行列,是一部对指纹识别技术普及做出巨大贡献的产品。
2015年9月,在柏林,最终第一部上市侧面指纹识别手机被索尼XperiaZ5夺走,采用的是Synaptics的方案,侧面指纹识别成了大家对索尼的印象,又应了那句话:大家只会记住最出名的,没人会记得默默无闻的第一名和仅次于冠军的第二名。
2016年4月,魅蓝note3发布,标志着手机行业又一历史进步,一款售价799元的魅蓝note3,搭载了正面按压式指纹识别,魅族产品从上到下全线都配备了正面指纹,标志着指纹识别手机成功普及到了百元机。
2017-2018年,全面屏手机可以说是当时最为火爆的设计,所有大大小小的手机厂商都在推出自家的全面屏旗舰。不过同样面临着诸多的问题有待解决,为了追求极致屏占比,指纹识别“被迫”转移到了背部。
巨丑的背部开孔,让大家都盼望着屏下指纹识别的快点到来,就跟我们现在盼望屏下摄像头一样急切。
2016年12月,美国Synaptics发布首款屏下光学指纹传感器,在不开孔的同时支持最大1mm的玻璃盖板。
MWC2017大会上,汇顶发了屏内指纹识别技术。
2018年1月10日,vivo在美国CES2018展示屏幕指纹技术,采用来自Synaptics的传感器芯片。本来大家都以为这只是概念产品,上市不知道哪一天去了。
然而,仅仅十几天以后,vivo就发布了这款手机:全球首款指纹识别手机vivoX20Plus屏幕指纹版,搭载正面光学屏幕指纹识别,来自Synaptics首款量产的屏下指纹识别传感器FS9500ClearID。到x21同时采用了来自汇顶和Synaptics两家供应商的屏下指纹方案。
如今屏下指纹识别,已是家常便饭,下期简单讨论讨论屏下摄像头的几种实现方式。手机的屏下指纹识别在大体上分为三种类型:
光学型:
上班的打卡机利用的就是光学指纹识别技术,主要是依靠光线反射来探测指纹回路。最常用的指纹识别技术,最早在手机上应用。
由于LCD屏幕无法自发光,目前光学屏下指纹识别的产品都采用OLED屏幕。
光学屏下指纹主要有汇顶,新思,思立微三家供应商,其中汇顶最早发布光学屏下指纹,现已发展到了我也不知道第几代,厂商想说第几代就第几代的阶段。
超声波:
进行指纹识别时,超声波传感器发射超声波,入射到手指上,由于指纹存在脊和谷,导致超声波传播路径长度不同,反射波到达接收器的时间就有所差异,处理差异就可以描绘指纹图谱,因此抗污能力高抗污能力高(湿手也能识别),安全性相较,超声波传感器的尺寸很小。
手机上超声波指纹识别技术的主推者为高通,2015世界移动通信大会上推出。乐视在2016年1月、小米在2016年9月就推出了超声波指纹识别手机,不过被骂的挺惨,三星后来也采用了超声波指纹识别。
电容型:
利用指纹的立体特性使用像素感应器来测量像素区,对比皮肤层和传感器层原件的电压和参考电压,生成指纹的电信息图像。由于获取的是电信息,这对于皮肤的清洁程度要求降低。这也是目前较为主流的手机指纹识别系统,苹果的TouchID、汇顶正是使用了电容型。
电容式指纹识别是手指直接触摸的识别方案,想要做到屏幕下面,因为隔了屏幕,穿透能力较弱,技术还在研究中,尚未成熟。
指纹识别技术的发展,的确为手机及其他各类产品,大大的提升了安全性和保密性,不过虽然屏下指纹技术很成熟,但这绝不是终点,未来的手机解锁和安全方式,还有很多挑战,很多无法想象的各种生物技术等等。
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