技術以人為本。綜觀手機產業(yè)，從功能機、智能機的更迭到智能機芯片、攝像頭、屏、ROM&RAM、指紋識別等等新技術和硬件的出現并迭代，無不烙下深深的市場烙印，換句話說，市場的需求推動了技術與硬件的變革與發(fā)展。這些變革與發(fā)展，極大層面的滿足了消費者對手機這一電子消費品的新需求和新體驗。
隨著今年三星S8的發(fā)布，18：9的屏幕占比瞬時驚艷眾人，并掀起關于手機全屏化的熱議。全面屏帶來的視覺體驗和更為纖細美觀的手機外觀，無疑為時下創(chuàng)新乏力的手機產業(yè)注入了一劑強心針。
全屏化是指在手機尺寸不變的情況下，增加屏幕的顯示區(qū)域。在18：9之后，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——從ID到結構到堆疊到各個元器件的變革。
在這變革中，指紋識別無疑首當其沖。指紋識別技術在手機終端的應用，極大提升了消費者對手機終端的便捷體驗和安全體驗；也因之迅速獲得市場的認同并成為中高端產品的標配。然而，其技術應用特點決定了其在全屏化變革中似乎尤為凸顯。前置？后置？屏內？有些選擇似乎無可奈何！
自蘋果iphone 5S首次搭載指紋識別技術以來，指紋識別終于迎來大爆發(fā)。2016年，各大手機品牌在發(fā)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，指紋識別必將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，指紋識別該如何應對全屏化帶來的技術與硬件的新要求？
此前，手機主要是提高左右兩邊的占比，邊框越來越窄，直至目前左右邊框的占比提升已經接近極限，并在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占比是唯一解決之法，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，那么，指紋識別模塊該放哪兒？
近期發(fā)布的三星S8則將指紋模塊后置，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(tǒng)的交互審美。在全面屏趨勢下，除成熟的指紋后置方案之外，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”即為指紋后置之法，“藏”、“縮”則需解決正面指紋技術難題。
“閃”--改為后置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。對于全面屏、大屏手機來說，后置的指紋識別還帶來了更好的手持體驗。
華為、諾基亞等廠商采用圓形、方形的ID設計，比較美觀；三星S8則采用豎直長條型的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。唯一的問題在于，對于部分廠商來說，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(tǒng)的電容式指紋識別芯片，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產品的芯片廠商不下十家。進入2017年，價格競爭更加激烈，各家芯片價格普遍到1美金左右。據晶圓代工業(yè)人士分析1美金已經達到主動式芯片的成本線，距離被動式芯片的成本也只有30%左右的空間。
所以各芯片廠家紛紛祭出最后兩招，即縮小感應區(qū)面積和采用固定尺寸的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(zhàn)技術和供應鏈
這是當下最火也是最時髦的做法，但是由于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。目前從芯片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(qū)別在于In Display是將指紋的紅外發(fā)光二極管、紅外接收傳感器都植入到OLED像素矩陣中；Under Display則是把指紋的紅外發(fā)光二極管、紅外接收傳感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由于沒有背光層，厚度比LCD模組薄很多。據筆者詢問業(yè)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(fā)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，屏幕分辨率（ppi）越高，像素之間的間隔也就越小。因此高分辨率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(yōu)劣，也各有難度，從技術發(fā)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，兩者都受限于OLED資源和OLED供應商的研發(fā)配合程度，2-3年內難以大規(guī)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
這對于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芯片的封裝方式來實現，目前可選的封裝方式有TSV和fan out兩種，厚度可以比傳統(tǒng)的LGA芯片降低0.4-0.6mm。由于TSV和fan out都是晶圓級的封裝，所以蓋板貼合過程芯片容易受損，對模組廠的設備、工藝和環(huán)境要求比LGA要高。
另外主動式芯片由于是多芯片方案，有driver 芯片的存在，對采用晶圓級封裝帶來了較大的難度，也給后續(xù)蓋板貼合帶來了諸多隱患。被動式單芯片方案在今年的蓋板應用上反而具備優(yōu)勢。
模組寬度的降低也是通過TSV封裝和控制芯片Y方向的陣列寬度來實現。目前各廠家的前置跑道形蓋板芯片的Y方向像素陣列一般為64或者56，采用TSV封裝的芯片寬度小于4mm，極限可到3.2mm。比目前的LGA封裝的跑道形芯片寬度降低一半左右，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。作為極大提升手機消費者手機終端體驗度的核心功能之一——指紋識別，在此次變革中的角色之重要毋庸置疑，可謂是全面屏手機呼之欲出，指紋識別山雨欲來！以上介紹的三種方式是在手機全屏化變革中，指紋識別模塊最有可能的放置方式，指紋相關的產業(yè)準備好了嗎？確切的一點是，與指紋相關的芯片廠商此時的布局則顯得尤為重要，具有前瞻性眼光的芯片廠商，勢必在這場變革中占據制高點，贏得先機。
01月07日 18:14
