自蘋果iphone 5S首次搭載指紋識別技術(shù)以來，指紋識別終于迎來大爆發(fā)。2016年，各大手機(jī)品牌在發(fā)布的新機(jī)型中相繼增加指紋識別，指紋識別開始得到快速普及。據(jù)旭日大數(shù)據(jù)顯示，2016年，搭載指紋識別技術(shù)的手機(jī)出貨量達(dá)6.4億部，2017年，將有10億部手機(jī)搭載指紋識別，滲透率達(dá)6成，到2020年，滲透率將達(dá)9成。由此可見，指紋識別已逐漸成為手機(jī)的標(biāo)配功能。
可以說，指紋識別前景一片向好，但隨著手機(jī)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(jī)屏幕比例為16：9，隨著今年三星S8的發(fā)布，18：9的屏幕占比瞬時(shí)驚艷眾人，并掀起關(guān)于手機(jī)全屏化的熱議。
全屏化是指在手機(jī)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(jī)，甚至從頻繁曝光的蘋果手機(jī)設(shè)計(jì)圖來看，蘋果在今年也將推出21.75：9的全屏手機(jī)。另外，不少國產(chǎn)手機(jī)品牌也相繼宣稱將推出全面屏手機(jī)，毫無疑問，全面屏已成為手機(jī)最新的設(shè)計(jì)需求，其也將為手機(jī)帶來一場全新的變革。
此前，手機(jī)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(jīng)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(qiáng)手感。因此，左右邊界的屏幕擴(kuò)展已無改進(jìn)空間。
目前提升手機(jī)上下兩方的屏占比是唯一解決之法，而要達(dá)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(yīng)對之法也相繼出現(xiàn)。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(shù)難題。
“閃”--改為后置coating
這是最簡單也是最成熟的做法，從技術(shù)和供應(yīng)鏈上來講幾乎都是零難度，零風(fēng)險(xiǎn)，而且還降低了成本。對于全面屏、大屏手機(jī)來說，后置的指紋識別還帶來了更好的手持體驗(yàn)。
華為、諾基亞等廠商采用圓形、方形的ID設(shè)計(jì)，比較美觀；三星S8則采用豎直長條型的ID設(shè)計(jì)，更適應(yīng)用戶指紋的方向，進(jìn)而能獲得更好的解鎖體驗(yàn)。唯一的問題在于，對于部分廠商來說，和之前一貫堅(jiān)持的設(shè)計(jì)風(fēng)格不符，在設(shè)計(jì)理念和用戶習(xí)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(shù)都已經(jīng)成熟；能夠提供成熟的支持coating產(chǎn)品的芯片廠商不下十家。進(jìn)入2017年，價(jià)格競爭更加激烈，各家芯片價(jià)格普遍到1美金左右。據(jù)晶圓代工業(yè)人士分析1美金已經(jīng)達(dá)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(yīng)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(yàn)和ID設(shè)計(jì)的靈活性為代價(jià)的。
“藏”--改為屏內(nèi)指紋識別，挑戰(zhàn)技術(shù)和供應(yīng)鏈
這是當(dāng)下最火也是最時(shí)髦的做法，但是由于技術(shù)和供應(yīng)鏈上的雙重難度，目前還沒有成熟量產(chǎn)的產(chǎn)品，三星S8已經(jīng)放棄，蘋果能否量產(chǎn)還是未知數(shù)。目前從芯片到模組到與屏幕的整合還沒有成熟的產(chǎn)品。
從技術(shù)方案上有兩個(gè)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(gè)獨(dú)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(jù)筆者詢問業(yè)內(nèi)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(xué)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(zhǔn)確識別也是一大難題。
綜合看來，Under Display和In Display兩種技術(shù)各有優(yōu)劣，也各有難度，從技術(shù)發(fā)展的順序來看，Under Display會是目前各手機(jī)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(yīng)商的研發(fā)配合程度，2-3年內(nèi)難以大規(guī)模普及應(yīng)用。
“縮”--保持現(xiàn)有蓋板模組設(shè)計(jì)，將模組的整體厚度和寬度降低
這對于堅(jiān)持前置指紋的手機(jī)廠商是比較務(wù)實(shí)的做法，既保持了產(chǎn)品原有的設(shè)計(jì)風(fēng)格又不增加太大的實(shí)現(xiàn)難度。
厚度的減薄主要通過改變芯片的封裝方式來實(shí)現(xiàn)，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(shè)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(yīng)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(shí)現(xiàn)。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(chǎn)手機(jī)廠商的大力推動下，將會加速到來，也將帶來手機(jī)新一輪的變革。而以上三種方式是在手機(jī)全屏化趨勢到來時(shí)，指紋識別模塊最有可能的放置方式，而與指紋相關(guān)的芯片廠商此時(shí)的布局則顯得尤為重要，具有前瞻性眼光的芯片廠商，將會在這場變革中占據(jù)制高點(diǎn)，贏得先機(jī)。
費(fèi)恩格爾以其絕佳的敏銳度和快速的反應(yīng)能力，使其在這場即將來臨的變革中，提前布局，搶得先機(jī)。費(fèi)恩格爾緊跟技術(shù)潮流，據(jù)悉，除在coating有多年技術(shù)積累外，在實(shí)現(xiàn)屏內(nèi)指紋的關(guān)鍵技術(shù)近紅外圖像傳感上也研發(fā)多年。另外，為配合全面屏的潮流，費(fèi)恩格爾即將推出超薄超窄芯片，窄可達(dá)到3.6mm—4mm，薄可達(dá)到0.18mm。在即將到來的全面屏?xí)r代，費(fèi)恩格爾多方布局，使其在指紋發(fā)展方向還不明確的局勢里，皆可從容以對，游刃有余。
Ps：關(guān)于TSV封裝和晶圓級蓋板模組的詳情，敬請關(guān)注下一篇文章。
01月07日 18:14
