最新版中国光学指纹识别行业发展分析报告Word格式文档下载.docx
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图表2:
iPhone8有望体现诸多创新,带动智能机变革新风潮
其中,无线充电、OLED、双曲玻璃等变化,市场早已有预期,大家也了解甚多。
而全新的生物识别技术们所知较少,这种超预期的变化给产业链带来的影响化值得我们关注,也是本文的价值所在。
据我们研判,基于光学原理的“虹膜识别+隐藏式指纹识别”,或者基于3D扫描建模模块的面部识别、手势识别或增强现实(AR)功能,将很有可能在iPhone8上成为现实。
苹果在生物识别领域布局已久,其中重要专利包括虹膜识别IrisEngine、面部识别、手势识别、隐藏式指纹识别等;
收购标的包括指纹识别公司AuthenTec,Micro-LED公司LuxVue,3D传感建模公司PrimeSense,摄像头技术公司LinX,面部识别相关公司Faceshift、Emotient、RealFace,AR领域的鼻祖公司Metaio等。
在三星GalaxyNote7早已采用“虹膜识别+OLED+无线充电”的背景下,作为创新型驱动的苹果公司势必要在这三部分升级之外,实现其他新功能的添加。
因此,目前较为成熟的光学生物识别技术则有望脱颖而出,成为iPhone8引领未来潮流的新标杆。
生物识别主要包括指纹识别、虹膜识别、面部或手势识别、视网膜识别、DNA识别、声音识别等多种方式。
在消费电子领域,基于便捷性和接收程度等考虑,指纹识别应用最为成熟和广泛,是目前生物识别市场规模的主力。
而虹膜识别、面部或手势识别等所占份额仍然较少。
表格1:
生物识别的主要种类,以及优劣比较
iPhone8上指纹识别的变化,很有可能在于由电容式往光学式转变。
指纹识别虽然早在iPhone5s上已经配备,不过一直是电容式指纹识别,在去年发布的iPhone7Plus版本上则实现了玻璃下(UnderGlass)方案,Home键并不能按压向下,依靠Home键盖板的正面凹槽实现了电容隐藏式指纹识别。
随着OLED+双曲屏的流行,那么更高屏占比的全面屏方案则将带来浑然一体的视觉美感,有望成为未来智能机的外观新趋势。
其中全面屏的实现基础就是隐藏式指纹识别,但电容式和超声波式指纹识别的穿透厚度有限,尤其在2.5D/3D玻璃盖板较厚的情形下,不管挖槽与否均不是实现隐藏式的最佳方案。
因此,如果iPhone8的虹膜或者脸部识别技术成熟度欠缺,仍然需要指纹识别一起配合使用的话,我们看好光学式,能够在取消Home物理按键情况下,实现无需挖槽甚至是屏幕内(InDisplay)的隐藏式指纹识别。
图表3:
三星Note7上配备的虹膜识别的基本原理
图表4:
苹果PrimeSense公司3D扫描建模的工作原理
而苹果收购的Micro-LED公司LuxVue也早已有相关的利用Micro-LED屏进行人机交互、将指纹识别与OLED屏整合等授权专利。
2016年下半年,新思(Synaptics)与上海箩箕科技(Oxi)合作,也推出了光学指纹识别传感器FS9100。
因此,从技术实现角度来看,在手机上实现光学式指纹识别也不存在太大的阻碍。
虹膜是围绕瞳孔一周的有色肌肉,包含复杂和随机的图样,且具有唯一性。
每个人的虹膜信息在成年后不再变化,且很难复制和伪造,具有极高的安全性。
虹膜识别主要是利用红外LED来照射眼球,眼球反射的红外光线被专用的红外图像传感器采集。
根据反射红外光携带的眼球虹膜信息,通过数字图像处理和模式识别技术对采集到的虹膜图像进行处理、存储、比对,实现身份认证和识别的过程。
在广大手机用户对隐私保护,在线支付,个人信息保护等日益增长的需求下,安全性更高的虹膜识别,如果能与指纹识别一起配备,能大为提升手机安全性。
三星Note7上配备的虹膜识别也得到了广大消费者的认可,市场即将开启。
而另一个可能在iPhone8上配备的是3D扫描建模模块,基于此模块,可以实现面
部信息及手势的采集和识别,更可以实现立体空间的定位和AR等功能。
该3D扫描建
模功能主要靠硬件和成像技术结合实现。
主要原理为,利用主动发射的红外LED或红外激光,扫描视野内的场景,红外光反射回来的成像被图像传感器采集,然后经过信号处理器得到深度信息。
该技术有点类似小型化的LIDAR(激光雷达)。
采用的3D成像技术包括有结构光(StructureLight)、TOF(TimeofFlight,飞行时间)、双目视差(StereoSystem)三种方案。
苹果2014年花费了3.6亿美元收购了以色列3D体感技术公司PrimeSense,该主要提供用于运动检测和3D扫描技术的传感器芯片和中间件。
被收购前曾参与微软3D成像游戏体感交互设备Kinect的开发,采用结构光方案,准确测算到扫描空间内每个点的三维坐标信息,进而还原整个扫描空间的特征,解决了传统普通摄像头由于丢失深度信息而只能采集2D图像的问题。
而上一个苹果公司花费等量价格收购的是2012年的指纹识别公司AuthenTec,随后苹果在2013年推出了配备指纹识别功能的iPhone5S。
图表5:
生物识别市场总体规模增速明显单位:
亿美元
图表6:
指纹是主力,面部和虹膜成长性较高单位:
而未来,生物识别的市场规模增长空间巨大。
将由2015年的130亿美元,增长至
2020年的250亿美元,年复合增长率(CAGR)达到13.97%。
其中,指纹识别占生物识别的主要地位,2015年占比约58%,市场规模将由2015年的75亿,扩增至2020年的
130亿美元。
而苹果新机有望采用的面部识别,年复合增长率21.67%为最高,将由9
亿增至24亿美元。
虹膜识别的规模也有望以14.87%的增速由8亿增至16亿美元。
鉴于苹果公司的明星示范效应,及庞大的客户基础,iPhone8在生物识别上的新动
向,将会引起其他智能手机品牌的迅速跟进,继而扩展到影响整个手机产业链的存量和增量市场。
苹果新机即将开启的生物识别光学革命,主要的增量机会来自于红外光相关的元器件。
从表1中可以看到,不管是光学指纹识别,还是基于3D建模技术的面部识别、手势识别、甚至是AR功能,他们的硬件核心部件都高度一致,均与非可见光波段的红外发射光源,包括LED、VCSEL(垂直腔表面发射)激光器,红外滤光片,红外图像接收器/传感器(CCD/CMOS)、摄像头模组等紧密相关。
最终我们看到的iPhone8到底是什么样的,目前尚无法确定,因为据闻苹果有超过10款的iPhone8测试机,最终采用哪一款还很难预知。
不管最后是上面哪种创新被iPhone8采纳,苹果的风向带来的不仅仅是功能变革,更重要的是打开了红外光学器件的新成长空间,相关产业链公司将深度受益。
2、光学指纹识别迎来机遇,有望成为隐藏式最佳选择
2.1、隐藏式指纹识别方案成趋势,光学式优势明显将脱颖而出
16年是指纹识别在智能手机市场发展的高峰期,进入17年以后,这种状态将继续升级,从指纹识别芯片角度来看,价格战将成为主流。
从方案来看,包括镀膜(Coating)、盖板(玻璃、蓝宝石、陶瓷)、隐藏式等多种指纹识别方案都受到了不同机型的追捧。
16年仍以Coating方案为主,不过盖板方案也增长明显今年有望持续。
在16年下半年,少数品牌的高端机型已经开始试水隐藏式(IFS)指纹识别方案,主要采用电容式、超声波式原理。
隐藏式方案的最大优点是,可以将指纹识别模块做在显示屏盖板玻璃之下,不需要对盖板玻璃开孔,有利于手机防尘防水性提升,更简化了屏幕盖板玻璃的制作复杂度,提高了良率和产出效率,降低了成本。
而未来,手机屏将向无边框、高屏占比的趋势演化。
小米MIX手机的全面屏方案在不影响用户拿握体验的情况下,更多的将屏幕空间用于显示,同时外观上令人惊艳。
业界消息说17年三星S8、LGG6也将大概率采用全面屏方案,加上备受关注的iPhone8,全面屏方案将会成为未来中高端机型实现差异化的选择。
而实现全面屏,如果采用后置指纹识别的Coating方案,将会带来容易磨损,对准指纹识别区麻烦等问题,影响体验。
随着前置正面识别方案被越来越多的采用,前置方案下如何实现隐藏式乃至全面屏,将会是各大厂商关注的核心。
图表7:
三星LG概念图,全面屏将会是未来外观趋势
图表8:
不挖槽的UG、Under/InDisplay方案有望成为IFS主流
隐藏式指纹识别方案主要有四种,第一种是需要挖槽降低盖板玻璃厚度的UnderGlass方案,电容式和超声波式原理为主;
第二种则是无需挖槽的UnderGlass方案;
第三种则是UnderDisplay方案,实现屏幕下固定位置的指纹识别;
第四种则是InDisplay方案,实现屏幕上任意位置的指纹识别。
InDisplay方案是UnderDisplay的下一代方案,包括当前的UnderGlass方案都是过渡。
在全面屏概念下,InDisplay方案因其将指纹芯片内置于显示屏中,不占用手机内部空间,是真正地实现隐藏式指纹识别的最佳选择。
前两种UG方案尤其是第一种,是当下隐藏式方案的主流。
第一种方案在盖板玻璃上开凹槽,会明显降低玻璃强度,降低可靠性。
除此外还需要供应链上游的玻璃供应商如康宁的特殊支持,后续加工方的封装工艺也更为复杂,直接导致成本大幅上升。
第二种无需挖槽的UnderGlass方案,难点在于玻璃没有减薄,电容式和超声波式指纹芯片的穿透厚度有限,当玻璃厚度达到300微米以上时,识别灵敏度变差。
去年小米和联想均有推出UnderGlass方案的手机,而电容式的穿透厚度约为200-300微米,超声波式约为400微米,在盖板玻璃较厚,尤其是OLED屏搭配的2.5D/3D玻璃情况下来说,挖槽带来成本和良率问题,不挖槽带来识别灵敏度问题。
图表9:
光学式、电容式、超声波式指纹识别的核心元件比较
表格2:
光学式与电容式,超声波式指纹方案的比较
表格3:
各类型隐藏式指纹识别比较,InDisplay方案有望成为全面屏指纹方案的最终选择
采用电容式UnderGlass方案的主要有正面挖槽的苹果子公司AuthenTec、背面挖槽的FPC和LGInnotek、无需挖槽的汇顶科技;
采用超声波UG方案的是高通公司。
至于实现更高层次的UnderDisplay、InDisplay方案,若还是坚持采用电容式和超声波式更是难上加难。
因此,可穿透1mm厚度以上的光学式指纹识别脱颖而出,成为实现Under/InDisplay方案最有可能的选项。
因此,光学式指纹识别有望迎来在隐藏式方案,尤其是UnderDisplay或InDisplay方案的发展良机,早早布局的厂商将占据先机。
采用光学UG方案的主要是美国新思(Synaptics)和国内资本参与的印象认知(Vkansee)。
至于UnderDisplay或InDisplay方案,苹果公司和Synaptics等公司早已开始研发,
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