全面屏手機全面來襲，指紋識別何去何從？

自蘋果iphone 5S首次搭載指紋識別技術以來，指紋識別終於迎來大爆發。2016年，各大手機品牌在發布的新機型中相繼增加指紋識別，指紋識別開始得到快速普及。據旭日大數據顯示，2016年，搭載指紋識別技術的手機出貨量達6.4億部，2017年，將有10億部手機搭載指紋識別，滲透率達6成，到2020年，滲透率將達9成。由此可見，指紋識別已逐漸成為手機的標配功能。

可以說，指紋識別前景一片向好，但隨著手機全屏化趨勢的來臨，指紋識別該何去何從？眾所周知，此前手機屏幕比例為16：9，隨著今年三星S8的發布，18：9的屏幕佔比瞬時驚艷眾人，並掀起關於手機全屏化的熱議。

全屏化是指在手機尺寸不變的情況下，增加屏幕的顯示區域。在18：9之後，有消息稱，索尼也將推出21：9的全面屏手機，甚至從頻繁曝光的蘋果手機設計圖來看，蘋果在今年也將推出21.75：9的全屏手機。另外，不少國產手機品牌也相繼宣稱將推出全面屏手機，毫無疑問，全面屏已成為手機最新的設計需求，其也將為手機帶來一場全新的變革。

此前，手機主要是提高左右兩邊的佔比，邊框越來越窄，直至目前左右邊框的佔比提升已經接近極限，並在2.5D或3D玻璃曲面屏的配合下，邊緣更加圓潤，增強手感。因此，左右邊界的屏幕擴展已無改進空間。

目前提升手機上下兩方的屏佔比是唯一解決之法，而要達到18：9甚至更大的屏幕顯示比例，勢必要壓縮攝像頭、指紋、聽筒等正面主要模塊的空間，那麼，指紋識別模塊該放哪兒？

近期發布的三星S8則將指紋模塊後置，這是目前較為多見的位置方案。正面指紋識別相對來說是一種比較受歡迎的方案，操作直觀，更符合傳統的交互審美。在全面屏趨勢下，除成熟的指紋後置方案之外，正面指紋的應對之法也相繼出現。在正、反面指紋放置上，目前共有三種方案可供選擇，可簡單的歸納為「閃」、「藏」、「縮」。「閃」即為指紋後置之法，「藏」、「縮」則需解決正面指紋技術難題。

「閃」--改為後置coating

這是最簡單也是最成熟的做法，從技術和供應鏈上來講幾乎都是零難度，零風險，而且還降低了成本。對於全面屏、大屏手機來說，後置的指紋識別還帶來了更好的手持體驗。

華為、諾基亞等廠商採用圓形、方形的ID設計，比較美觀；三星S8則採用豎直長條型的ID設計，更適應用戶指紋的方向，進而能獲得更好的解鎖體驗。唯一的問題在於，對於部分廠商來說，和之前一貫堅持的設計風格不符，在設計理念和用戶習慣上都需要重新考慮。

目前傳統的電容式指紋識別晶元，無論是主動式還是被動式，技術都已經成熟；能夠提供成熟的支持coating產品的晶元廠商不下十家。進入2017年，價格競爭更加激烈，各家晶元價格普遍到1美金左右。據晶圓代工業人士分析1美金已經達到主動式晶元的成本線，距離被動式晶元的成本也只有30%左右的空間。

所以各晶元廠家紛紛祭出最後兩招，即縮小感應區面積和採用固定尺寸的QFN封裝，不過這顯然是以損失用戶體驗和ID設計的靈活性為代價的。

「藏」--改為屏內指紋識別，挑戰技術和供應鏈

這是當下最火也是最時髦的做法，但是由於技術和供應鏈上的雙重難度，目前還沒有成熟量產的產品，三星S8已經放棄，蘋果能否量產還是未知數。目前從晶元到模組到與屏幕的整合還沒有成熟的產品。

從技術方案上有兩個方向：In Display和Under Display。區別在於In Display是將指紋的紅外發光二極體、紅外接收感測器都植入到OLED像素矩陣中；Under Display則是把指紋的紅外發光二極體、紅外接收感測器還做成一個獨立的模組貼合在屏幕的下方。

可見，不管是Under Display還是In Display，都必須配合OLED屏幕。OLED由於沒有背光層，厚度比LCD模組薄很多。據筆者詢問業內人士得知，OLED屏最薄一般可做到0.15mm，LCD模組最薄一般可做0.5mm，因此，為匹配OLED屏的厚度，正面蓋板的指紋模組厚度也急需壓縮。

另外，因OLED屏幕自發光的特性，使得各像素之間可以留有一定間隔，保證光線透過（光學指紋識別就是依靠光線反射）。但我們知道，屏幕解析度（ppi）越高，像素之間的間隔也就越小。因此高解析度下如何保證指紋能準確識別也是一大難題。

綜合看來，Under Display和In Display兩種技術各有優劣，也各有難度，從技術發展的順序來看，Under Display會是目前各手機廠商較早能用上的選擇。但要明確的是，Under Display是過渡方案，In Display則是終極方案。不過就目前而言，兩者都受限於OLED資源和OLED供應商的研發配合程度，2-3年內難以大規模普及應用。

「縮」--保持現有蓋板模組設計，將模組的整體厚度和寬度降低

這對於堅持前置指紋的手機廠商是比較務實的做法，既保持了產品原有的設計風格又不增加太大的實現難度。

厚度的減薄主要通過改變晶元的封裝方式來實現，目前可選的封裝方式有TSV和fan out兩種，厚度可以比傳統的LGA晶元降低0.4-0.6mm。由於TSV和fan out都是晶圓級的封裝，所以蓋板貼合過程晶元容易受損，對模組廠的設備、工藝和環境要求比LGA要高。

另外主動式晶元由於是多晶元方案，有driver 晶元的存在，對採用晶圓級封裝帶來了較大的難度，也給後續蓋板貼合帶來了諸多隱患。被動式單晶元方案在今年的蓋板應用上反而具備優勢。

模組寬度的降低也是通過TSV封裝和控制晶元Y方向的陣列寬度來實現。目前各廠家的前置跑道形蓋板晶元的Y方向像素陣列一般為64或者56，採用TSV封裝的晶元寬度小於4mm，極限可到3.2mm。比目前的LGA封裝的跑道形晶元寬度降低一半左右，使全面屏和前置蓋板可以兼得。

全面屏在蘋果、三星及眾多國產手機廠商的大力推動下，將會加速到來，也將帶來手機新一輪的變革。而以上三種方式是在手機全屏化趨勢到來時，指紋識別模塊最有可能的放置方式，而與指紋相關的晶元廠商此時的布局則顯得尤為重要，具有前瞻性眼光的晶元廠商，將會在這場變革中佔據制高點，贏得先機。

費恩格爾以其絕佳的敏銳度和快速的反應能力，使其在這場即將來臨的變革中，提前布局，搶得先機。費恩格爾緊跟技術潮流，據悉，除在coating有多年技術積累外，在實現屏內指紋的關鍵技術近紅外圖像感測上也研發多年。另外，為配合全面屏的潮流，費恩格爾即將推出超薄超窄晶元，窄可達到3.6mm—4mm，薄可達到0.18mm。在即將到來的全面屏時代，費恩格爾多方布局，使其在指紋發展方向還不明確的局勢里，皆可從容以對，遊刃有餘。

Ps：關於TSV封裝和晶圓級蓋板模組的詳情，敬請關注下一篇文章。

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