光學(xué)指紋識別讓思立微成為 “屏下”焦點(diǎn)

　　思立微以電容觸控芯片起家，現(xiàn)已成為平板市場的領(lǐng)頭羊。在指紋識別方面，其電容和屏下光學(xué)指紋識別芯片都已量產(chǎn)出貨，而正在開發(fā)中的超聲指紋識別芯片也有望于明年投產(chǎn)。面對瞬息萬變的市場需求，公司如何做出正確決策并合理分配有限的研發(fā)資源?這對于每一個技術(shù)型公司都是一個巨大的挑戰(zhàn)。當(dāng)時思立微站在指紋技術(shù)的十字路口，面臨的殘酷現(xiàn)實(shí)是新技術(shù)并沒有明確的方向，而每個可能的方向都需要大量的資源投入。何時可商用，誰都不敢斷言，因?yàn)檫@是技術(shù)和商業(yè)共同作用的結(jié)果，巨大的投入也可能一無所獲。在屏下超聲波與屏下光學(xué)兩條技術(shù)路線上，思立微有超過四個方向并行開發(fā)，而且每個方向還分成若干個模塊需要去攻關(guān)。

　　思立微表示，無論何種技術(shù)、產(chǎn)品及其產(chǎn)業(yè)鏈都需要時間才能完善。在電容方面，思立微花了3年時間進(jìn)行自主技術(shù)方案的研發(fā)和完善;在超聲技術(shù)方面，思立微也已進(jìn)行了3年多的摸索，其商業(yè)前景將有賴產(chǎn)業(yè)鏈的逐漸完善。而光學(xué)指紋識別之所以能在短短2年內(nèi)投入量產(chǎn)，除了思立微團(tuán)隊的自身努力，與合作伙伴格科微的大力支持也密不可分。現(xiàn)在量產(chǎn)的光學(xué)二代指紋是一種等同于微型攝像頭模組的結(jié)構(gòu)，是與一代指紋(小孔陣列、準(zhǔn)直鏡)同步啟動開發(fā)的。早期客戶將電池與光學(xué)指紋模組堆疊在一起，對指紋識別模組厚度的要求極其苛刻，只能選擇小孔陣列或準(zhǔn)直鏡。而二代光學(xué)指紋方案今年異軍突起，主要得益于客戶改變了整機(jī)堆疊的方式，調(diào)整了電池尺寸為指紋模組留出了足夠高的光路設(shè)計空間。思立微與格科微聯(lián)手迅速完善了光學(xué)二代指紋方案，兩家公司都拿出各自的優(yōu)勢，保證了客戶的旗艦機(jī)型凸顯3P鏡頭的光學(xué)透鏡屏下指紋識別亮點(diǎn)，并將光學(xué)指紋解鎖的熱潮向前推進(jìn)了一大步。

　　圖二：思立微屏下光學(xué)Microlens圖(來源：思立微)

　　憑借對光學(xué)產(chǎn)品的透徹理解，思立微對產(chǎn)品規(guī)格做了精準(zhǔn)的定義，率先將6.25um大像素、4mm^2大面積區(qū)、微透鏡陣列與成熟的電容指紋技術(shù)結(jié)合，推出了業(yè)內(nèi)首顆單芯片光學(xué)指紋芯片。優(yōu)秀的設(shè)計不僅省去了外掛芯片，節(jié)省了寶貴的整機(jī)空間，也大大加快了通訊效率，為實(shí)現(xiàn)快速解鎖提供了可能。同時，思立微聯(lián)合信利光電開發(fā)出短焦超廣角的AA及螺紋調(diào)焦技術(shù)，做了大量的軟件、設(shè)備及治具的研發(fā)工作，避免客戶做屏幕、中框及指紋模組的適配，從而大幅提高了生產(chǎn)效率。

　　作為手機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈上游的關(guān)鍵器件，指紋識別芯片研發(fā)周期比較長，公司必須能夠看到未來3-5年的技術(shù)和市場發(fā)展趨勢，提前布局才能占據(jù)主動。從人機(jī)交互和生物體征融合角度考量，相對于其它指紋識別方案，超聲的優(yōu)點(diǎn)在于皮膚穿透性更強(qiáng)，能夠進(jìn)行深層的皮下指紋識別且能夠辨別活體，因而可實(shí)現(xiàn)安全性更高。此外，超聲波方案不易受到油漬和水漬以及強(qiáng)光的干擾，解鎖更加穩(wěn)定可靠。

　　業(yè)界也認(rèn)識到超聲是指紋識別及多形態(tài)人機(jī)交互方式的一個重要方向，但其技術(shù)難度更大，而且配套的產(chǎn)業(yè)鏈還不成熟。目前只有高通推出了商用的超聲指紋識別產(chǎn)品，而思立微已經(jīng)在超聲關(guān)鍵技術(shù)上取得突破，其自主研發(fā)的超聲換能器已通過系列性能測試，在10MHz頻點(diǎn)轉(zhuǎn)換效率可達(dá)1.5%，表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，已經(jīng)應(yīng)用在思立微下一代超聲指紋識別芯片的研發(fā)中。

　　思立微所采用的壓電超聲換能器(PMUT)利用氮化鋁的壓電效應(yīng)進(jìn)行電能和機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)換來偵測手指表皮和真皮層的谷脊信息，以做出精確的判斷。在進(jìn)行指紋識別應(yīng)用時，給超聲換能器施加交流電壓，超聲換能器產(chǎn)生振動，振動向上傳輸，即超聲波向上傳輸，穿過不同介質(zhì)層(屏幕，玻璃等)到達(dá)手指的谷或者脊，聲波遇到脊的表面，部分反射，部分透射，而因?yàn)楣戎锌諝獾穆曌杩惯h(yuǎn)高于脊，所以聲波遇到谷時幾乎為全反射。從谷和脊反射回來的不同聲波能量傳到對應(yīng)的超聲換能器表面時，對應(yīng)的超聲換能器會生成不同的電學(xué)信號(幅值、頻率、相位等)。

　　圖三：超聲指紋識別原理示意圖(來源：思立微)

　　通過聲學(xué)聚焦的方法，將聲波聚焦到手指表面，如果遇到手指的脊，部分聲波反射回來，其余聲波透射進(jìn)入皮膚，這一部分聲波遇到真皮層之后被再次反射回來;所以聲波在遇到脊之后會在表皮和真皮層反射回來兩個時間不同的信號;而在谷的地方，聲波只有一次反射，而且是全反射信號。超聲指紋識別方案就是通過這個方法來采集表皮和真皮的指紋信號，從而得到3D的指紋信息。