“全面屏”時(shí)代的到來使得傳統(tǒng)的“Home鍵+電容式”指紋的生物識別方式無法滿足屏占比不斷擴(kuò)張的需要,，移動設(shè)備端生物識別面臨一場新的革命,，也就是屏下指紋和3D識別的岔路口。

　　3D識別已被蘋果采用,，并有望指向虛擬現(xiàn)實(shí)（VR/AR）和人工智能等新興技術(shù)，而屏下指紋操作便捷,、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng),、符合用戶傳統(tǒng)使用習(xí)慣。

　　本文是來自中信建投的屏下指紋專題研究報(bào)告,，著重介紹光學(xué)和超聲兩種屏下指紋方案以及結(jié)構(gòu)光和TOF兩種3D識別方案,，對于幾種方案的技術(shù)路徑、方案優(yōu)劣,、上下游產(chǎn)業(yè)鏈以及市場規(guī)模進(jìn)行了詳細(xì)分析,。

　　以下為智能內(nèi)參整理呈現(xiàn)的干貨：

　　全面屏?xí)r代開啟20億美元市場

　　隨著智能化時(shí)代的到來以及人們對于信息管理的安全性和便捷性需求的提升，生物識別應(yīng)用日漸廣泛,。生物識別主分 5種：指紋,、虹膜、人臉,、聲紋以及靜脈,，特點(diǎn)、用途各不相同,。

　　自 2013 年 iPhone5s 首次搭載指紋識別以后,，帶有指紋識別功能的 Home 鍵模塊以其價(jià)格低廉、使用便捷,、解鎖迅速等優(yōu)異性能迅速占領(lǐng)市場,。截止 2017 年，全球智能手機(jī)市場指紋方案的滲透率達(dá)到 55%,，由“聽筒/前置攝像頭+屏幕+指紋”構(gòu)成的三段式公模方案一度成為絕大多數(shù)手機(jī)的共同選擇,。

　　但是，2016 年起智能手機(jī)全面屏趨勢使得傳統(tǒng)的機(jī)身正面指紋識別方案面臨挑戰(zhàn)：經(jīng)典指紋識別方案基于電容式模組,，成本最低,，識別速度最快且技術(shù)最為成熟，但穿透深度僅為 0.3mm,，小于現(xiàn)有屏幕厚度（0.5mm）,，因此這一傳統(tǒng)方案不再適應(yīng)屏下指紋的要求。

　　因此,，一場全新的生物識別革命正在展開,。

　　目前主流的替代方案主要有兩種——一種是以 iPhone X 為代表的 3D 面部識別方案，而另一種是以 vivoX21 為代表的屏下指紋識別方案,。此外,，還有技術(shù)難度較低的后置指紋方案，已被三星,、小米,、OV 等廠商采用,，但其在便捷性、美觀性,、背部整體性上有所不足,，預(yù)計(jì)未來主要將用于一些低端機(jī)。

　　中信建投認(rèn)為,，受到用戶習(xí)慣和使用便捷性的影響,，加上方案成本和技術(shù)成熟度，未來在智能手機(jī)識別領(lǐng)域,，屏下指紋仍然會在較長的時(shí)間內(nèi)成為主流,。

　　根據(jù) IHS Markit，預(yù)計(jì) 2019 年使用屏下指紋傳感器的智能手機(jī)出貨量至少將達(dá)到 1 億臺,，到 2020 年則進(jìn)一步翻倍至 2 億臺,，市場空間超 20 億美元,，有望在未來 3 年保持高速增長,。中信建投預(yù)計(jì)，2018/2019/2020 年屏下指紋識別方案的滲透率將分別達(dá)到 1/8/15%,，2020 年市場規(guī)模有望接近 20 億美元,。

　　廠商如何 Pick 指紋方案

　　為應(yīng)對全面屏?xí)r代電容式指紋面臨的困難，供應(yīng)鏈廠商主要提出三種不同的解決方案,，第一種是以匯頂,、新思為代表的光學(xué)方案，第二種是以高通為代表的超聲波指紋識別方案,，最后一種是以韓國廠商 CrucialTec 等為代表的 DFS 全屏幕識別方案,。

　　▲指紋識別有望引領(lǐng)全面屏?xí)r代

　　三種方案中， DFS 方案對于屏幕和指紋識別模組的整合程度要求較高,，可能帶來高成本等問題,，目前方案仍處于試驗(yàn)階段，存在不確定性,。與之相比,，光學(xué)方案和超聲方案相對成熟，其中光學(xué)方案兼容 OLED 軟硬屏,，相對適用于軟屏的超聲波方案應(yīng)用范圍更廣,，預(yù)計(jì)將在一定將期間內(nèi)成為屏下指紋方案的主流。

　　光學(xué)方案：已突入市場

　　隨著 vivoX20Plus 屏幕指紋版的正式上市,，vivo 成為第一個(gè)實(shí)現(xiàn)屏下指紋商用的手機(jī)制造商,，設(shè)備方案的提供商為美國新思（Synaptics）；2018 年 3 月,，華為發(fā)布了新款手機(jī) Mate RS 上又一次搭載了光學(xué)式屏下指紋方案,，方案供應(yīng)商為國內(nèi)指紋識別大廠匯頂科技,。

　　此外，今年三星新機(jī)大概率也將搭載光學(xué)屏下指紋識別模組（可能會采用新思的方案）,，蘋果子公司 AuthenTec 也依然在光學(xué)屏下指紋領(lǐng)域積極探索,，并曾表示未來可能將會在新機(jī)型上同時(shí)搭載人臉識別和屏下指紋兩種方案。

　　光學(xué)方案技術(shù)由來已久,，主要基于折反原理,，但在 2017 年以前始終沒能應(yīng)用于智能手機(jī)，主要的原因是光學(xué)傳感器的體積過大,，且系統(tǒng)無法對皮膚真皮層的識別,，因而安全性相對較低。

　　隨著 2016 年以來新思,、匯頂先后發(fā)布新一代的光學(xué)指紋識別方案,，仍然是基于折反原理，另外疊加小孔成像和透鏡成像功能,，以提高識別的精確度,。得益于 OLED 產(chǎn)能障壁的打破、技術(shù)成熟度以及可預(yù)見的成本下降,，光學(xué)方案正式成為屏下指紋識別最重要的實(shí)現(xiàn)手段之一,。

　　以匯頂?shù)姆桨笧槔瑓R頂光學(xué)指紋識別方案主要由 OLED 屏,、CMOS 以及 lens組成,。其中 OLED 充當(dāng)光學(xué)指紋識別系統(tǒng)的光源，通過自發(fā)光照亮指紋,，之后折返光通過 lens 進(jìn)行準(zhǔn)直聚焦并穿過 OLED 像素點(diǎn)之間的縫隙成像至 CMOS 上,，CMOS 將接收到的光學(xué)信號轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)過處理器芯片的分析比對以驗(yàn)證指紋,。

　　通過光源集成和光路重新設(shè)計(jì),，新的方案能夠有效降低體積和功耗，同時(shí)匯頂?shù)姆桨改軌蛑С只铙w檢測,。此外,，光學(xué)方案固有的穿透距離較長的特性也得到充分發(fā)揮，在屏下指紋領(lǐng)域得到了很好的應(yīng)用,。

　　超聲波方案利用回波強(qiáng)度識別指紋,，優(yōu)點(diǎn)在于其穿透性更強(qiáng)，能夠進(jìn)行深層的皮下指紋識別且能夠辨別活體,，因而方案的安全性更高,；此外，從理論上來講,，超聲波方案不易受到油漬和水漬以及強(qiáng)光的干擾,，因而解鎖更加穩(wěn)定可靠,。

　　目前，涉足超聲波指紋方案的廠商主要有美國高通,、FPC,、Sonavation 和 ADI 等，不過除高通以外,，其他廠商在該領(lǐng)域的探索尚處于產(chǎn)品研發(fā)階段,。目前，高通的方案已能穿透 0.8mm 的玻璃,，0.65mm 的金屬以及 1.2mm 的 OLED 屏,，從而實(shí)現(xiàn)屏下識別。

　　2015 年高通的超聲波指紋方案發(fā)布,，而后分別被小米 5s 和樂視 Max Pro 所采用（當(dāng)時(shí)由于超聲波方案的穿透距離有限,，提供的是類似于電容識別的 Home 鍵方案和背部指紋方案）；2017 年,，高通的屏下指紋方案曾經(jīng)提交 vivo 進(jìn)行測試,，盡管最終并沒有被采納，但也顯示此方案正在逐步成熟,。

　　從發(fā)展趨勢來看,，未來指紋識別可能會向半屏甚至全屏的方向發(fā)展,。目前全屏幕指紋識別主要的相關(guān)方案有非硅基襯底方案（off-chip）,，即將電容指紋傳感器集成到玻璃面板上，以實(shí)現(xiàn)傳感器的透明化,，目前模組精細(xì)化,、小型化尚待提升。

　　代表性方案供應(yīng)商包括JDI（已于 2018 年 CITE 展會上提出 Pixel eyes 指紋識別技術(shù)：透明傳感器被放置在顯示面板的上方,，并利用硬度升級之后的偏光片代替?zhèn)鹘y(tǒng)的玻璃蓋板,，以保證傳感器上方蓋板的厚度保持在 0.2mm 左右因而解決了傳統(tǒng)電容方案穿透力不足的問題），以及韓國廠商 CrucialTec,、挪威廠商 IDEX,、國內(nèi)廠商上海蘿箕等。

　　產(chǎn)業(yè)鏈及供應(yīng)商

　　光學(xué)指紋識別方案的產(chǎn)業(yè)鏈主要分為算法及芯片（核心領(lǐng)域）,、CMOS （將光信號轉(zhuǎn)化為電信號）,、Lens（主要是微透鏡陣列） 、濾光片以及產(chǎn)品封裝,?？傮w來看，中信建投認(rèn)為光學(xué)屏下指紋產(chǎn)業(yè)鏈中最值得關(guān)注的國內(nèi)廠商包括上游方案提供商匯頂科技和下游獨(dú)家封裝廠商歐菲科技,。

　　以下是中信建投預(yù)估的光學(xué)指紋識別方案產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)袌龈窬郑ㄒ?guī)模,、主要廠商）：

　　1,、算法芯片：短期內(nèi)匯頂、新思或?qū)簳r(shí)瓜分光學(xué)屏下指紋市場,，按照 2019 年光學(xué)方案與超聲方案市場占比 7:3,，其中光學(xué)方案及芯片占總識別模組比 50%，模組單價(jià) 10 美元,，有望為方案廠商帶來近 4 億美元收入規(guī)模,。

　　2、Lens ：主要關(guān)注的境外廠商有大立光,、玉晶光和關(guān)東辰美等,，其中大立光是光學(xué)鏡片行業(yè)的傳統(tǒng)龍頭，關(guān)東辰美是蘋果產(chǎn)業(yè)鏈的重要供應(yīng)商,，舜宇是近年來手機(jī)和車用攝像等設(shè)備領(lǐng)域成長最快的一家企業(yè),。

　　3、CMOS ：國際上主要的提供商有括索尼,、三星,、海力士、豪威（被中國企業(yè)收購）和安森美等,；國內(nèi)主要關(guān)注格科微（在與中芯國際的合作下,，公司到 2017 年已經(jīng)成長為僅次于索尼的全球第二大 CMOS 芯片生產(chǎn)企業(yè)）。

　　4,、封裝：主要的企業(yè)有歐菲科技（安卓系屏下指紋模組封裝的獨(dú)家供應(yīng)商）,、丘鈦科技、比亞迪電子,、三星,、TDK 等。預(yù)計(jì) 2019 年全球屏下指紋設(shè)備的出貨量將超過 1 億部,，按照每套模組 10 美元,，市場規(guī)模將近 10 億美元，其中假設(shè)歐菲科技市占 50%,，則識別模組將公司帶來約 5 億美元營收,。

　　超聲波指紋識別方案的產(chǎn)業(yè)鏈可以分為算法芯片、傳感器以及封裝三部 分,，而傳感器的上游主要是壓電材料,。

　　以下是中信建投總結(jié)的超聲波指紋識別方案產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)袌鰻顟B(tài)：

　　1、算法芯片：目前高通是該領(lǐng)域唯一一個(gè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)方案商用的企業(yè),，而除高通外,，Sonovation、InvenSense 以及 FPC 等廠商也在探索相應(yīng)的解決方案,。

　　2,、壓電材料：目前高通使用 PVDF 有機(jī)聚合物材料,，Sonovation 和 InvenSense 使用壓電陶瓷材料；主要生產(chǎn)廠商有新加坡 IME 和國內(nèi)的三環(huán)集團(tuán)等,。

　　3,、傳感器：主要有 InvenSense、臺積電,、意法半導(dǎo)體等境外企業(yè)生產(chǎn),。

　　4、封裝：目前高通的主要合作商為臺灣 GIS 和歐菲科技,。

　　3D光學(xué)識別方案的技術(shù)路徑則主要分為結(jié)構(gòu)光方案（前置識別）和TOF（后置/動態(tài)場景）,。

　　結(jié)構(gòu)光算法芯片主要廠商有 Primesense、MV 和英特爾,，國內(nèi)奧比中光擁有自主產(chǎn)權(quán),；發(fā)射端（激光器和光學(xué)元件）國外為主，行業(yè)壁壘較高,；接收端（鏡頭和模組）國產(chǎn)化替代程度較大,，水晶光電、舜宇光學(xué),、歐菲光,、丘鈦科技等廠商已切入該領(lǐng)域并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

　　TOF 產(chǎn)業(yè)鏈主要包括紅外光源,、紅外傳感器,、紅外濾光片，以及傳統(tǒng)的光學(xué)組件和鏡頭,。相較結(jié)構(gòu)光方案而言,，TOF 方案在發(fā)射端不需要 DOE 和準(zhǔn)直鏡頭，而僅僅只需要 VCSEL 光源即可,，算法芯片供應(yīng)商主要為微軟、TI ,、三星等,。

　　隨著3D面部識別的易用性、可靠性和技術(shù)成熟度獲得逐步認(rèn)證,，以及相關(guān)VR/AR應(yīng)用的拓展,，這將成為主流的全面屏?xí)r代生物識別方案，但在此之前,，基于用戶習(xí)慣和使用便捷性,，屏下指紋識別將在接下來幾年贏得市場，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)替代進(jìn)程有望加速,，且且未必會被3D面部識別方案擠壓（或如此前蘋果公司表示的：未來的新機(jī)型將同時(shí)搭載人臉識別和屏下指紋兩種方案）,。