「 挺好的手機，指紋怎么還放到背面？ 」

「 旗艦機怎么指紋識別這么難用？ 」

2016 年，指紋識別手機全面普及，功能、體驗大幅提升。但面對大規(guī)模的量產和技術相對不成熟，即便是旗艦機也很難把控指紋識別這一關。那指導致體驗不佳的原因是什么？為什么如此多廠商選擇把指紋識別做到背面？指紋識別技術的發(fā)展都經歷了什么？

一、指紋識別手機的前世今生

1998 年，西門子研發(fā)出世界上第一款具有指紋識別功能的手機，原型機，未量產。指紋識別剛興起不久，西門子做了第一個吃螃蟹的人，向世界證明了手機搭載指紋識別的可能性。技術來自 Bromba 公司。

2000 年，法國 SAGEM 發(fā)布 SAGEM MC 959 手機，第一次實現指紋識別手機的量產。技術來自 ST Micro（意法半導體，已退出中國市場）。

2001 年，美國的 Handspring 公司發(fā)布 Handspring Visor 。指紋識別第一次被應用到 PDA 產品上。技術來自 FPC（FingerPrint Card）。

2003 年，日本富士通發(fā)布 F505i 。從 2003 年開始到之后將近十年時間里，富士通的指紋識別手機占據了整個指紋識別手機 70% 的市場份額。技術來自 Authentec 。

2011 年，摩托羅拉發(fā)布 MB860 ，世界上第一款搭載指紋識別功能的智能手機誕生。技術來自 Authentec 。

2011 年之前，從功能性和美觀度來看，具有指紋識別功能的手機都華而不實。大多采用劃擦式指紋識別。技術的落后，導致功能、美觀、體驗落后。堅持十年的富士通幾乎顆粒無收。

2013 年，蘋果發(fā)布 iPhone 5s ，世界上第一款正面按壓式指紋識別手機。并將 home 鍵、支付等功能融合進指紋識別。技術來自 Authentec 。

同年，康佳 K5 發(fā)布，技術來自 FPC ?？导咽堑谝豢钭龀稣婊瑒邮街讣y識別手機的合資企業(yè)。

2014 年 12 月，魅族發(fā)布 MX4 Pro，國產手機中首款安卓正面按壓式指紋識別手機。成為除 Authentec 之外第一家做出正面按壓式指紋識別的廠商， 技術來自匯頂科技，且 designed by 匯頂 in China 。

二、正反之爭

由于技術的不成熟，指紋識別模組體積較大，為了減少對手機內部結構的影響，早期大多采用背面滑動式指紋識別。需要手指從上到下劃過指紋識別器，然后芯片對指紋進行“快照”，把指紋圖像拼接到一起，通過算法，判定指紋是否正確?；瑒邮街讣y識別缺點是用戶的學習成本較高，識別時間較長，優(yōu)點是成本低。所以在一段時間內被眾多廠商采用。摩托羅拉、三星、 HTC 都采用過滑動指紋識別技術。

隨著技術發(fā)展，按壓式指紋識別走上舞臺。只需要將手指放在指紋識別器上，芯片會在短時間內對指紋進行多次采集，效率更高，易操作，識別時間更短，整個指紋識別模組的體積也逐漸得到較好的控制。

與此同時出現的問題是，按壓式指紋識別在識別準確率、效率、易用性上都有了明顯改善，但一直到現在也有很多廠商將指紋識別模組做在手機背面。這是因為什么？

1、Android 設計規(guī)范。Android 系統(tǒng)經歷了漫長且繁榮的按鍵時代。從最初四個實體按鍵，到三個實體按鍵，再到三個虛擬按鍵，整個系統(tǒng)和第三方應用的設計規(guī)范、生態(tài)已經相當完善，如果這個時候在正面加上一個指紋識別，不單單影響美觀和屏占比，還影響 Android 的設計規(guī)范，廠商需要對自家的 ROM 進行修改，從而使指紋識別按鍵與 Android 按鍵的功能相結合。并且 Google 也并不喜歡大家把指紋做到正面。就如前不久剛剛發(fā)布的 Google Pixel，指紋識別模組也在手機的背面。這也足以說明問題。

2、專利，商業(yè)競爭的核武器。2012 年初，Authentec 率先研發(fā)出正面按壓指紋識別技術，向三星、蘋果、諾基亞、LG 、富士等大客戶展示，然而只有蘋果對其感興趣，將 Authentec 收購，并且不對外銷售傳感器，成了蘋果的「御用」。三星 S5 由于受到專利的影響，不得不使用 Synaptics 的正面滑動式指紋識別。

3、微米級的取舍。經歷了厚度大戰(zhàn)，手機產品的厚度目前已無太大差距。同時技術和硬件的革新讓普通 USB 接口走下歷史舞臺，越來越多的廠商采用數據傳輸、充電速度更快的 Type-C 接口。但 Type-C 接口的體積比 USB 接口要大，這就為做正面指紋增加了難度。很多手機廠商考慮到成本、內部構造設計和產品沿襲的設計語言，退而求其次選擇了背面指紋。而采用正面指紋的廠商，則不得不把 Type-C 接口做的更貼近手機后蓋，為指紋模組騰出空間。

把指紋做到背面的確能節(jié)省正面的手機空間，但能節(jié)省背面的空間嗎？顯然不能。如果把指紋識別做到背面，那指紋模組一定不能做在電池上面，也就是不能與電池重疊。只有把電池往下移（壓縮），或者改變電池形狀騰出空間采用高密度電池，把指紋做到背部偏上的位置。指紋識別的位置偏上，恰巧有利于單手用食指進行指紋解鎖。

但背面指紋識別終究不是長久之計。當下手機的主板集成度越來越高，未來集成到主板的芯片只會更多，而更多的芯片、更多的功能帶來更高的耗電量，電池也只能不斷變大。其實未來想把指紋做到背面并非易事。

魅族作為先行者邁出了第一步，雖然 MX4 Pro 在當時的銷量并不喜人，但的確也是一次很好的品牌營銷，讓魅族追求設計上極致的態(tài)度得到了大眾認可。隨后陸續(xù)有廠商跟進，也把指紋做在正面。

三、隱形潮流

2016 年 9 月，小米 5s 發(fā)布，雷軍花了大篇幅來講高通的超聲波指紋識別技術，一時間也頗為轟動。但指紋識別的地方有一個凹陷，經查閱多方資料，個人判定：超聲波雖然具有穿透性，但在超聲發(fā)生器大小、頻率和屏幕蓋板的材質、厚度的影響下，其穿透能力也非常有限。所以小米在屏幕放置指紋識別模組的位置向下挖了一個凹槽。以此來控制玻璃面板的厚度，保證指紋識別的識別率和準確率。雖然不完美，但卻使無孔指紋識別第一次受到如此高的關注。

2016 年 12 月，ZUK Edge 發(fā)布，指紋識別第一次被做到屏幕下面，實現了屏幕不開孔。采用匯頂科技的 IFS（Invisible? Fingerprint Sensor 指紋識別與觸控一體化技術）。但新的問題出現了，我們手機屏幕的玻璃蓋板，普通2D玻璃蓋板的厚度薄一點可以做到 0.4mm，比較流行的 2.5D 玻璃蓋板厚度達到 0.7mm-0.8mm 。但指紋識別模組的識別信號不能穿透這么厚的 2.5D 玻璃蓋板，其實當厚度在 0.3mm 的時候如果沒有更加出色的算法進行補救，識別上就已經相當吃力了。

為解決厚度問題，FPC 和 LG 嘗試在玻璃蓋板放置指紋識別模組的位置的反面，挖一個凹槽，把指紋識別模組放在凹槽里面，從而解決蓋板厚度問題。

ZUK 的解決方案就是挖凹槽。ZUK Edge 的屏幕玻璃蓋板厚度為 0.75mm，ZUK 挖了一個 0.45mm 深的凹槽，成功的將指紋識別模組放在凹槽中，做到與屏幕平行，無突起，這得益于匯頂科技 IFS 指紋識別模組本身體積就很小。

三個方面看隱形指紋識別：

（一）隱形指紋識別對屏幕蓋板有什么影響？

1、玻璃品質要求高

屏幕反面要挖凹槽，只有玻璃的品質更好，才能保證生產良品率和玻璃蓋板強度。并且挖凹槽需要的工藝，加工方的流程會直接影響成本提升。所以很多人覺得 ZUK Edge 2299 元的售價微微偏高，根本原因就在于屏幕更貴了。一個外觀型的創(chuàng)新和完善，ZUK 率先做出抉擇，對這個小品牌來說著實令人欽佩，但對于外觀型創(chuàng)新付出的技術成本而不得不提升售價，用戶能否為其買單？

2、玻璃可靠性打問號

一塊好好的玻璃被挖了個槽，就好像一面承重墻被挖了個洞。局部厚度只有 0.3mm 。雖然 ZUK 官方向外界公布 ZUK Edge 經過了嚴格的壓力、彎折和跌落實驗，但還是要對整塊玻璃的強度打上一個問號。其實就算直接在玻璃蓋板上開孔，其強度也肯定會受影響。

3、從此貼膜是路人

目前雖然實現了隱形指紋，讓屏幕一體化，但貼膜這件事該怎樣解決？目前康寧大猩猩玻璃的耐受能力還不足以完全應對生活中的所有場景。廠商費大功夫花大價錢實現的隱形指紋，讓用戶買了根剝了皮的香蕉？技術的創(chuàng)新帶來體驗的提升，而體驗的提升也需要推動技術的提升。現在只是實現了隱形指紋識別，但伴隨的問題是玻璃面板的耐磨耐刮程度都不盡如人意。只能希望隱形指紋的普及過程中也能讓玻璃面板的耐受程度不斷提升。否則，用戶多花錢只能買到根嬌氣的剝了皮的軟香蕉。

（二）IFS 對 ZUK 及智能手機有什么意義？

ZUK Edge 其實對 ZUK 來說似乎也是一款「概念機」，極致的大屏占比、高性能、隱形指紋識別......都不難看出這似乎就是未來 ZUK 手機產品設計的大方向。

聯想手機業(yè)務近年來歷經波折，業(yè)績萎靡的同時，又在不斷發(fā)力，摸索市場和用戶，尋找新的切入點。在手機產品硬件差異化日趨減小的同時，有資本的廠商都希望開辟新的疆土。

新產品的認同感，產品的銳度，話題的密度正是當下 ZUK 最急需的三方面。IFS 技術無疑都或多或少的滿足這三個條件。ZUK 一直主打中高端，但自身并沒有太多硬件上的亮點，通過嘗試新鮮技術，抓住硬件、技術控的心，同時還能制造大量話題進行營銷，讓普通消費者認識 ZUK 品牌。

當然，ZUK 在營銷方面一直欠缺，這次還是沒能例外。

對整個智能手機行業(yè)來說，每一次技術的革新都需要小白鼠為后人鋪路。無論 ZUK 用 IFS 技術是出于什么理由，商業(yè)因素也好、營銷因素也罷，ZUK Edge 無疑對隱形指紋技術進行了頗具價值的試探。同時，隱形指紋識別的誕生，意味著未來手機可實現正面不開孔、超大屏占比、無實體按鍵的設計。如果再采用骨傳導等技術，就成了真正的「全面屏」。

（三）IFS 對匯頂科技有什么意義？

匯頂科技從最初奄奄一息的無名小廠，到如今盈利幾億且成功上市，技術的發(fā)展是根本因素。與魅族合作后一路走紅，不斷地增加研發(fā)支出，誕生了今天的 IFS 技術。諾基亞、中華酷聯、東芝、西門子、NEC 等廠商都與匯頂科技展開合作，也使得中國廠商有了與國際廠商抗衡的資本。

此外，ZUK 此次采用匯頂科技的 IFS 技術，能夠幫助匯頂驗證 IFS 技術量產的可能性，并且可以收獲大量的市場反饋和信息，從而不斷對技術進行改進。畢竟 IFS 技術在 2014 年 9 月就已經面世，時隔兩年多，經過層層技術迭代才完成量產。

除了已全面普及的正、反面指紋識別，還有廠商嘗試在手機的側邊框和電源鍵上。這無疑也是一種“隱形”的好方法。但在邊框上開孔會不會對材料有要求？會不會對整機的強度產生影響？機身厚度會不會有所增加？如果做在電源鍵上，電源鍵面積增大美觀性能否兼顧？識別準確率怎樣保證？做在電源鍵上真的更加實用了嗎？

四、暢想未來

2016 年 12 月，Synaptics 發(fā)布首款移動設備的光學指紋傳感器，不開孔的同時，支持最大 1mm 的玻璃蓋板。

目前已有兩家廠商實現不開孔的指紋識別，蘋果在 iPhone7 上也取消了 home 鍵的按動功能，under glass 的大潮預計最早在今年 4 到 6 月份大范圍普及。

如今已有消息傳出，已實現指紋識別與屏幕一體化技術，意味著真正的「全面屏」或許就在不遠的將來。IFS 技術也會成為手機形態(tài)進化過程中的一大轉折點。

但每一次技術的革新都誕生也犧牲了無數悲情英雄，如第一個向世界證明指紋識別手機可能性的西門子；第一次量產指紋識別手機的 SAGEM ；堅持十年研發(fā)指紋識別手機卻顆粒無收的富士通......這些品牌、這些產品，逐漸走出大眾的視野。

可喜的是，這一切都在進步著。在智能手機發(fā)展的時間線上，我們又向前邁出了一步。

參考文獻及資料：

1、touch-display-integration-smartphones-tabletsgCSf9H-Synaptics

2、基于ARM的指紋識別模塊的研究與開發(fā)_黃林波

3、基于嵌入式應用的指紋識別技術研究_趙應丁

4、指紋識別系統(tǒng)研究_楊雪

5、自動指紋識別系統(tǒng)關鍵技術研究_王瑋

6、自動指紋識別系統(tǒng)中若干關鍵問題研究_梅園

7、電容感應式指紋傳感器工作原理和性能分析

8、國內外主要指紋識別芯片廠商分析-電子工程網

9、生物識別：按壓和滑動式指紋識別解析-全球安防網

10、隱藏式指紋識別離我們到底有多遠-筆戈科技

11、細聊指紋識別發(fā)展史：原來1998年的手機上就有了-筆戈科技

12、匯頂科技全系列指紋產品及戰(zhàn)略規(guī)劃全面解析-電子工程網

13、指紋儀的基本原理-長春方圓光電技術有限責任公司研發(fā)部

14、群雄割據 一圖看懂手機指紋識別行業(yè)大事記-電子工程網

聲明：

1、文中第二小節(jié)凹槽部分「 Cover Glass Cutout 」圖片來自于筆戈科技鄧鄧大人《隱藏式指紋識別離我們到底有多遠？》

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