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激光应用news
解析指纹识别手机中的激光工艺
来自：拓普银光电
智能手机为什么这么火？也许有人都会说他的功能强大，外观好看，要我来说，他给我们带来了便利性。能够让你将互联网随身携带，随时与朋友、家人分享你的喜悦，这些都给我们带来了便利性。那么在花样繁多的智能机市场中，那些功能是你看重的呢？当前也就手机指纹识别功能成为我们购买手机一个重要的参考点。
手机指纹识别
手机指纹识别功能能够很好的保护你的隐私，这是因为人的指纹具有唯一性，是当前最为安全的一种方式，同时能够省去一连串的字符密码输入，更加方便快捷的进入手机操作界面。对于厂商而言，如果你家手机没有指纹识别功能，那么消费者在购买手机时候就会考虑到这一点有所顾虑，如果没有指纹识别功能，你就会损失一部分消费之，对于消费者而言，同样的价钱买手机，有这样的功能总会比没有要强很多，因此对于厂家而言，手机指纹识别功能将会是一种趋势。
指纹识别原理和分类
目前市场上不同种类手机采用的指纹识别方式不同，苹果手机采用home键识别，而三星手机采用的是滑动识别方式。根据收集指纹的方式不同，指纹识别模块主要分为光学式指纹模块、电容式指纹模块以及射频式指纹模块。
光学式指纹模块是利用光线反射成像识别用户指纹，能够对指纹模块对使用环境的温度湿度都有一定的要求，并且在识别准确度上并不理想，再加上这种模块一般会占用更大的空间，使其难以在手机端有所作为。
电容式指纹模块则是利用硅晶元与导电的皮下电解液形成电场，指纹的高低起伏会导致二者之间的压差出现不同的变化，借此可实现准确的指纹测定。该方式适应能力强，对使用环境无特殊要求，同时，硅晶元以及相关的传感原件对空间的占用在手机设计的可接受范围内，因而使得该技术在手机端得到了比较好的推广。需要指出的是，目前的电容式指纹模块也分为划擦式与按压式两种，前者虽然占用体积较小，但在识别率以及便捷性方面有很大的劣势，这也直接导致厂商全都将目光锁定在了操作更加随意、识别率更高的按压式(电容)指纹模块。
射频指纹模块，现有阶段包含了无线电波探测与超声波探测两种，其原理都与探测海底物质的声纳类似，是靠特定频率的信号反射来探知指纹的具体形态的。这一类指纹模块最大的优点便是，手指无需与指纹模块相接触，因而不会对手机的外观造成太大影响。基于这一点，射频指纹模块也成为了未来指纹识别的主要发展方向之一。
那么在手机指纹识别模块中的激光工艺又会有哪些的而应用呢？以苹果手机为例图解应用。
苹果手机指纹识别模块结构
从图中我们可以看到苹果手机采用的蓝宝石是利用激光工艺进行切割加工的，可以很直观的就可以知道最前沿的工艺需求和市场需求，所以在蓝宝石精密激光切割技术上，有着非常广阔的市场空间。
苹果手机指纹识别模块
可以看到在他的识别模块上用到的FPC软硬结合板，这些在生产过程中用到的就是进行加工的，该技术可以一次性成型，速度快，不仅仅是在指纹识别模块切割中应用，在各类型的手机模块中都有用到。
单晶硅片激光切割
智能手机越来越便宜，得益于原材料的成本下降，生产工艺速度提升，而在指纹识别手机中应用到的硅片，恰恰是来自紫外激光切割加工得到的，这种工艺速度快、成本低是最为理想的加工方式。
而作为普通用户而言，对于智能手机背后的高科技工艺我们是没办法知道的，我们看到的是它带来的优质舒适的体验，而这也正是科技的魅力所在。科技的魅力在于你感触不到它的存在。
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传 真：027-电容式对比超声波式，谁能解决当前指纹识别传感器三大尴尬点？ - EDN电子技术设计
这种技术与电容屏的原理接近，目前大多数手机厂商采用的指纹识别传感器都为被动式，模组更轻功耗更低，在手指按在芯片表面时，指纹的波峰波谷对芯片内部电容上下电极电荷分配的比例影响程度来对指纹进行重现指纹……
在刚刚过去不久的小米秋季发布会上，首款搭载超声波指纹传感器的小米5s亮相，这款产品的出现也标志着当前的手机指纹识别功能出现了新的方向。
其实这项技术并不年轻，尽管它是由高通在2015年的MWC世界通讯大会上引入了移动通讯领域，但它早已在政府等部门的指纹扫描器上有所应用，不过即使是这样，能将该传感器置入手机中也是行业中值得记录的一件事。
电容式与超声波式指纹
电容式指纹识别也就是我们现在司空见惯的手机指纹识别传感器了，虽然它同样很早就在手机上出现(摩托罗拉Atrix 4G)，但是真正在识别准确率、易用性上做好并引领潮流的自然要数苹果iPhone 5s上出现的Touch ID了。
iPhone 5s的Touch ID曾引领潮流（图片来自网络）
这种技术与电容屏的原理接近，目前大多数手机厂商采用的指纹识别传感器都为被动式，模组更轻功耗更低，在手指按在芯片表面时，指纹的波峰波谷对芯片内部电容上下电极电荷分配的比例影响程度来对指纹进行重现指纹，目前比较主流的指纹识别传感器供应商包括FPC、Synaptics、Authentec以及国内的汇顶等。
华为P9的后置式电容指纹传感器（图片来自网络）
电容式指纹识别在手机上的优势在于发展至今已经有成熟的技术积累，目前各家厂商在指纹识别速度、准确度上均比iPhone 5s时期要优秀了很多，各家厂商的指纹识别速度都控制在了0.5秒以内，甚至vivo、OPPO、Moto、华为等厂商在其新品中将指纹识别速度提升至了0.1秒左右，并且拥有丰富的诸如拍照、支付、滑动操作等功能，所以说电容式指纹识别技术整体来看已经相当出色，不过它的缺点主要就在于需要在面板上打孔才能实现功能，并且沾水后影响识别率。
并不年轻的超声波指纹识别
而超声波指纹识别则在原理方面与电容式有所区别，它是利用超声波可轻易穿透多种材质的能力，随着材料不同产生大小不同的回波，从而利用指纹的嵴与峪甚至汗毛孔对超声波的不同反馈对指纹进行识别，简单来说就是可以清晰记录指纹的3D纹理，而不是电容式指纹传感器的2D纹理，所以在精度上要更优秀，甚至可以渗透到皮肤表面下识别出指纹的3D细节与特征。
乐Max2为超声波指纹识别传感器（图片来自网络）
不过前面我们也已经提到，它的技术其实早在实验室中实现，并在部分政府、军事项目中运用，而高通是主要的商业推动者，在去年就推出了骁龙 SenseID 指纹识别技术，包括骁龙处理器本体、超声波传感器和加密芯片三个模块，小米其实也并非是第一个将这项技术运用到手机中的厂商，今年四月份的乐视乐Max 2采用的就是超声波指纹识别技术，不过并非无孔式设计，在识别速度与精度上也并未体现出它的优势所在，但敢于尝试新技术并运用到产品的厂商依然值得肯定。
小米无孔式超声波指纹的优与劣
小米推出的“无孔式”超声波指纹识别与乐视乐Max 2的最大区别就在于，它切实的利用了超声波指纹可以穿透玻璃、蓝宝石、塑料的特性，将传统电容式指纹识别容易藏污纳垢的开孔取消，直接将手指放置在玻璃上就可以使用它的指纹识别功能，并克服电容式遇水、油、污垢后识别不精准的问题，而小米5s不开孔的设计也就是为了可以更好的支持湿手解锁并避免水分进入手机。
小米5s的无孔式超声波指纹识别（图片来自小米官网）
不过，尽管超声波指纹可以使得操控处的玻璃做成平面，不过为了使用方便，小米5s依然做成了凹槽型，从日常的使用体验来看与普通电容式指纹识别传感器区别不大(与指纹键无法按下去的一加3很相似)，但由于技术还不够成熟，小米5s在多家媒体的测试中显示它的指纹速度、精度甚至不如小米采用瑞典FPC电容式方案的小米5出色，并且在湿手解锁方面也并未有明显优势，笔者推测是由于发射超声波需要较大功耗，小米5s的该模块并非时刻在线，只有在使用时才即时唤醒，所以导致了速度不够理想的问题。
超声波指纹可识别3D特征（图片来自小米官网）
从业内人士的评价来看，小米5s采用的无孔式超声波指纹识别虽然是高通主推、蓝思科技帮助实现的技术，但完成堆叠技术、ID和软件方面的调试对于小米来说就并非易事，可见该项技术仍有不少难题需要攻克，小米CEO雷军也在发布会上表示小米在2014年就已立项超声波指纹项目，直到发布会三月前才解决了功耗和误触的问题。对于普通消费者来说，其实目前还没有必要为了该技术而更换手机，你的电容式指纹依然是目前最完善和实用的指纹技术。
超声波指纹是未来趋势？
那么超声波指纹识别传感器是否是未来手机行业的趋势?其实从需求出发的话，当前的指纹识别传感器拥有主要几点尴尬：1，湿手解锁不完善，体验不够全面;2，无论前置指纹还是后置指纹，都需要开孔;3，影响手机设计的灵活性。
从这个角度讲，随着超声波技术的发展，前两点问题都有望得到好的解决。不过除了它之外，今年初Fingerprint Cards 曾推出了新的指纹识别传感器FPC 1268，可以安装在智能手机的保护玻璃下方，同样无需开孔;Synaptics的under-glass指纹传感器则可以直接集成在面板中，也达到了无需开孔的目的;国产厂商汇顶的IFS指纹识别与触控一体化技术将指纹传感器隐藏于TP面板之下，也异曲同工。
无按键的iPhone 8可能真的会来（图片来自网络）
此外，苹果自家的指纹识别技术公司曾被曝光将推出一种可以在屏幕处任意部位使用指纹识别的新技术专利，将整个屏幕作为“按键”，它的原理似乎与超声波指纹接近，但目前还仍待进一步了解，据称明年的十周年iPhone将迎来外观设计的大变革，如果采用该项指纹技术的话，那么很可能是促进iPhone新设计的重要推动力。
超声波指纹技术尽管在当前的小米5s与乐Max 2上并未有惊艳表现，但它所带来的优势其实是与人们的需求相关的，无论是哪种技术都指向了更美观、易用、快速发展方向，对于消费者来说，他们更关心的其实也是技术所实现的效果而并非技术本身，所以超声波指纹识别一定是趋势，但并非是唯一，一切依然要以用户体验为基础才是技术发展的原动力。
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电子元器件行业研究报告：民生证券-电子元器件行业简评报告：指纹识别需求旺盛，全面屏引领技术变革-170606
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【研究报告内容摘要】
&&&&一、事件概述&&&&近期，根据集微网和台湾《经济日报》的消息，8寸晶圆代工厂产能下半年将满产，可能延续至明年第二季度，主要受指纹识别芯片订单驱动。&&&&二、分析与判断&&&&指纹识别安全、便捷，加速渗透智能手机市场，下游需求旺盛、市场空间大&&&&1、指纹识别技术安全、便捷，符合用户使用习惯，非常...
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为何华为、小米、魅族指纹识别模块选择FPC？
据了解，FPC已经打进大陆华为、富士通、康佳、、小米、魅族和联想等手机厂，另外如南韩Pantech、乐金电子（LG Electronics）等公司也采用FPC的滑擦式产品。
　　自从苹果推出了iPhone5S以来，指纹识别就成为各大手机厂商追逐的热点，但由于苹果早年的及时布局，将指纹识别的绝对龙头authen tech收归私有，专给自家手机供货以后，安卓阵型的指纹识别厂商迎来一场混战，而一家来自瑞典的公司则从众多厂商中突围而出，成为华为、小米、魅族的选择，而公司的市值也翻了几番，这家公司就叫做FPC（Fingerprint Cards AB），来自瑞典。　　关于FPC　　FingerPrint Cards（FPC）是瑞典的一家指纹辨识技术公司，于1998年成立，专利主要为电容式指纹辨识。过去的主要收入来源于销售给大陆各大银行的指纹识别系统；不过从2013年下半年约有50%的营收源自手机指纹辨识技术。　　　　据了解，FPC已经打进大陆华为、富士通、康佳、、小米、魅族和联想等手机厂，另外如南韩Pantech、乐金电子（LG Electronics）等公司也采用FPC的滑擦式产品。　　FPC日前也宣告已经获得一家全球一流的智能手机厂商的design-win，指纹辨识技术将搭载于其旗舰机型上，可望有1，000万支销量。由于指纹识别产品在智慧型手机上的应用市场打开，Fingerprint Cards2014年公司营收将成长5倍达到7，700万美元，最近1年的股价也暴涨了300%以上。　　　　FPC的技术竞争优势包括独特的图像质量、低功耗和完整的生物识别系统。有了这些优势，以及实现极低的生产成本的能力，FPC的传感器可以用在批量产品如智能卡和手机，以及IT和网络安全，访问控制等，应用及其广泛。　　为什么是FPC？　　是这样的，有些东西你用钱也买不到，例如不爱你的爱情，例如authen tec的触摸芯片。　　FPC的成功除了要考虑到自身的能力以外，还需要考虑到历史进程。　　因为如果不是因为苹果把authen tec收归名下的话，FPC或许没有今天的辉煌！至少没有现在那么辉煌。　　我们将时钟拨回到2012年7月，酷热的夏天，财大气粗的苹果斥资3.7亿美元买下了AuthenTec公司，AuthenTec停止向第三方销售传感器。当时的好多人都在想，难道苹果也要在笔记本上装指纹识别？但是为了吃个鸡蛋，买下了整个养鸡场真的合适？　　在这种质疑中，苹果推出了新款的iPhone 5S，搭载了指纹识别，前置的，识别贼快。那时候，国内的苹果，哦，不，是华为，魅族，联想等方了，就想着，我也做，可是没办法呀，苹果的authen tec不卖别人啊，于是有了Validy和FPC的新机会。　　Validity成立于2000年，总部位于美国加利福尼亚州，是生物识别技术的领导者。公司致力于提供高性能、低成本、设计灵活、安全可靠的指纹传感器解决方案。之前，Validity Sensors的指纹技术已经被运用到笔记本电脑中，现在Validity正在将其推广到智能手机和平板中。2013年11月份，全球领先的移动计算、通信和娱乐设备人机界面交互开发解决方案设计制造公司Synaptics完成收购Validity，收购费用总计2.55亿美元。Synaptics看中的是Validity在生物识别领域多年积累，包括LiveFlex、Chip-On-Flex等技术，而Validity也将从其人机交互界面中受益，实现互赢共利。
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全面屏火爆 指纹识别芯片市场格局将生变
全面屏无疑是目前最火的话题。无论是三星推出的18.5：9的Galaxy S8，还是传说中也会使用全面屏的Apple iPhone8，都吸引不少用户的目光。
为什么必须用AMOLED？这个是跟这两种屏的结构有很大的关系：先看看TFT LCM的结构。由于TFT LCM需要背光（Backlight），一般都是将背光LED下面增加导光板，这样可以将LED的光线更好的向液晶方向反射出去，实现更高的亮度。正因为导光板的存在，使得光线无法穿透TFT LCM，而无法实现光学指纹识别。而AMOLED则不会有这样问题。因为AMOLED是自发光，自身不需要背光LED和反射板。而且AMOLED的RGB像素点之间的缝隙可以通过一些工艺，使得光线穿过去。光学指纹芯片接收到这些光线后，再做运行相关算法去识别指纹，实现UnderGlass。同理，AMOLED的RGB像素点之间也有机会放下光学指纹的sensor，实现InGlass。不过无论UnderDisplay还是InDisplay，若用光学指纹，都会存在分辨率与指纹识别平衡的问题。分辨率越高，留给光学指纹的缝隙越小，光学指纹越难实现。据传言，Apple的5.8'屏幕，仅上面5.15’可以使用，属于高分辨率区域。而下方的指纹区域只是做了一个触摸区域。若真是这样，光学指纹的UnderDisplay还有很长的路要走。对于超声波部分，由于超声波自身的特点可以穿透玻璃、陶瓷、塑料，甚至金属，因此也成为除光学外另外一种可实现UnderGlass和InGlass的技术。但由于在技术成熟度和制造工艺方面的问题，目前超声波的穿透厚度还达不到理想状态（如采用高通超声波方案的小米5S正面仍然有减薄挖孔）。而且超声波用到的压电材料可量产公司少，价格贵，也会制约超声波技术向前发展。指纹识别的未来如何？全面屏的到来，将指纹识别技术从电容式转向光学式和超声波发展。但小编认为电容式指纹并不会那么快消亡。低端指纹芯片方面：由于目前电容指纹模组价格非常便宜，都已经低于2个美金以内，很快有可能降至1个美金左右。如此低的价格，相信短期内电容指纹芯片不仅不会被替代，还会推动指纹识别的普及率。今年低端指纹芯片市场里，将会是一场恶战。被Goodix和Silead抢去华为订单的FPC已经放下了高姿态，信誓旦旦的想通过低价，半标准化产品抢回市场。另外一方面拥有自己Fab的BOE，以及华宏投资的费恩格尔也会给那些量不大，跟Fab关系一般的指纹芯片公司，不小的冲击。高端指纹芯片方面：为了获得更好的用户体验，无论是UnderDisplay还是InDisplay，都需要比普通指纹芯片面积大很多，其成本势必会增长。UnderDisplay/InDisplay目前都需要AMOLED的配合，在目前AMOLED主要供货只有Samsung的情况下，指纹厂商需要发展UnderDisplay和InDisplay技术还是很难。如何在高分辨率下做到真正的UnderDisplay和InDisplay还要一段时间去发展。而且国内使用AMOLED的机型也肯定都是高端机型。所以光学式和超声波方案预计前期主要应用在高端机型上。从长远发展来看，由于做UnderDisplay/InDisplay，都需要跟面板厂商完美配合才能实现最好的性能。当各家的光学/超声波方案都变得成熟起来的时候，用谁家的指纹芯片，面板厂商将会有一定的话语权。而且目前指纹Sensor也可以做在玻璃上，做电容式的BOE用自家的TFT工艺；上海萝箕（OXI）采用了天马的4.5代线；据传高通的sensor部分也是高通设计超声用TFT代工，都说明指纹的Sensor部分可以采用TFT工艺来取代传统的指纹硅片工艺。而面板厂商可以采用较低规格的4代线，4.5代线生产指纹sensor，成本非常低，甚至可以自己设计指纹Sensor部分。其实相比camera sensor，晶圆厂更愿意为指纹sensor代工，因为指纹相对面积更大，工艺更难。现如今面板厂要抢晶圆厂的饭碗，势必让晶圆厂非常难受。据群智咨询保守测算2017年全球使用全面屏的智能手机的出货规模约为1.3-1.5亿台，占比约为10%。不仅Samsung，Apple会采用18：9的全面屏，LG，Sony，国内的华为，OPPO，VIVO，小米，金立，联想和魅族都有可能在今年推出全面屏手机。一方面是高端的全面屏，一方面是BOE，天马已经进入指纹Sensor领域，长远来看，面板厂商将会影响指纹sensor，LCD driver IC，触摸屏driver IC供应商未来技术和生产的发展。
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