我有指紋傳感器專利權，你有安全支付么？

　　2015年9月9日，邁瑞微電子申請的《電容式距離傳感器》(ZL201210403271.2)和《邊沿時間讀出電路》(ZL201210405080.X)兩個發(fā)明專利獲得中國知識產(chǎn)權局的正式授權。這兩個專利文件首次披露了“C-Q-T”型電容測量電路，以及將邊沿發(fā)生時間轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的讀出電路。

　　“C-Q-T”從物理量轉(zhuǎn)換過程闡述了間接傳感器的原理：電容量轉(zhuǎn)換為電荷量，將電荷轉(zhuǎn)移積分，以積分電容充滿所花費的時間量作為輸出。為區(qū)別于前三代Passive、Active、RF所基于的經(jīng)典“Any-V”直接傳感器定義，采用了“C-Q-T”這個符合術語規(guī)范的名稱。

　　圖1，邁瑞微獲得授權的兩個原理級專利授權書

　　圖2，符合“大道至簡”的C-Q-T電路原理圖

　　從誕生時間和技術水平發(fā)展程度來看，將Passive、Active、RF、C-Q-T稱為第1、2、3、4代頗為妥帖。第1代假定手指為接地電極，如Egistec;第2代將手指本身作為傳感器部件，通過導電外框驅(qū)動手指電位，如FPC，比第1代提高了對指紋耦合電容的靈敏度;第3代使用MHz級頻率的交流信號作為驅(qū)動信號，用同步解調(diào)電路放大帶內(nèi)信號并抑制帶外噪聲，如Authentec，在第2代基礎上進一步提高信噪比，但也付出了功耗提高、易受干擾、片上布局效率降低的代價;第4代使用截然不同的電路原理，在制程偏差魯棒性、低功耗、電源干擾抑制、布局效率等方面比第3代有大幅度提升，甚至超越了第2代水平，同時又在傳感方程層面擁有第3代所合乎的所有數(shù)學特性，所以靈敏度與第3代處于伯仲之間。

　　下圖對比了第一代Touch ID(5S/6)、第二代Touch ID(6S)和AFS120采集的指紋圖像的面積比例。安裝在同樣大小的Home鍵里，AFS120完勝兩代Touch ID，這就是布局效率優(yōu)勢的體現(xiàn)。要知道指紋識別的安全性首先基于指紋數(shù)據(jù)的量，就跟密碼安全性首先取決于密碼長度一樣。制程偏差魯棒性意味著更高的良率，低功耗就意味著低功耗以及避免對其他器件造成串擾，電源干擾抑制能力意味著對來自手機主板的電源串擾更加健壯，更適合匹配各種不同的手機主板。

　　圖3，Apple Touch ID 1.0 Apple Touch ID 2.0 Microarray AFS120對比

　　說到專利權，蘋果是本領域?qū)＠罄匣⑹侨吮M皆知的事實，但這位大老虎有多大有多老虎還須仔細道來。被蘋果全資收購的Authentec作為第2代技術理論發(fā)明者Harris的唯一繼承者，以及第三代RF技術的發(fā)明者，獨占了第3代技術的所有專利，還通過并購Upek獲取了大量第2代技術專利作為原理專利的補充，通過收購Autra獲得了1.5代專利(1代借鑒2代)。蘋果的專利武器可以隨時毀滅第3代技術的跟進者，限制第2代廠商不得借鑒第3代技術，限制第1代廠商甚至不得借鑒1.5代技術。

　　圖4，Harris/Authentec/Apple的“專利大老虎”US9540526

　　過猶不及，蘋果擁有過多過強的專利也為自己帶來了一些限制，即不得濫用壟斷地位。如果蘋果草率的發(fā)起專利訴訟，很大概率導致來自反壟斷的干預，結(jié)果可能使第2代技術或第3代技術被認定為行業(yè)必要技術而被強制對外授權，對蘋果而言得不償失。至于什么時候能夠“開門放蘋果”其實取決于更新更優(yōu)秀的獨立技術體系的成熟程度，第4代技術成熟之日就是蘋果卸下反壟斷鐐銬之時。但是，作為新生的理論體系，“C-Q-T”理論自提出日起至今不過3年，工程實踐不超過2年。盡管邁瑞微在2015年初就發(fā)布了勝過蘋果第二代Touch ID的AFS120，但畢竟時日尚淺，出貨量和公共認知度還達不到“行業(yè)普遍應用技術”的水平。隨著邁瑞微的研發(fā)深入和市場步伐的穩(wěn)步推進，一方面通過穿透400um玻璃的可量產(chǎn)Under Glass方案自證超越第3代技術，另一方面通過大批的出貨量提高公共認知度，那么蘋果公司就可以無后顧之憂的揮舞起第3代和第2代的專利大棒。

　　在2015年，1、2、3、4代技術同臺競技，眾說紛紜。作為第4代技術的提出者，在宣傳第4代技術優(yōu)越性的同時，不妨順便扒一扒這些虛假宣傳：

　　虛假宣傳1，“3D采集”。把圖像的像素坐標作為X,Y分量，把像素灰度作為Z分量，則可將任意灰度圖像圖形化顯示為曲面，這就是所謂“3D”。第1代電容指紋傳感器面世就祭起“光學2D，電容3D”的口號;第2代為顯示與第1代的區(qū)別，創(chuàng)造了“Passive”和“Active”這個分類法，這時Passive成了2D，Active才是3D;第3代技術因使用了MHz頻段的信號驅(qū)動自封“RF”，“電容2D，射頻3D”的宣傳讓不少人至今還以為射頻和電容是不同的東西。謠言止于智者，這個接力棒沒有延續(xù)到第4代，卻被高通搶過去宣布“電容2D，超聲波3D”。

　　圖5，“3D”只是一種二維圖像的圖形化顯示方法而已

　　虛假宣傳2，“真皮采集”。指紋的電學模型復雜，在電傳感意義上的“真皮層”指的是可等效為電容電極曲面的電等勢面。如果表皮潮濕導電率高，那么等勢面就趨近于表面，反之則趨近于內(nèi)層。電等勢面總能反映指紋紋理，所以電容式采集指紋紋理較為穩(wěn)定。這個“實驗結(jié)論”常用“真皮采集”來加以解釋，但其實“真皮”只是算作一個比喻，而非生物學上的涵義。一些人甚至從“真皮采集”引申出可防假，就有點過了。

　　圖6，“真皮”只是一個比喻，“電波”亦非空間傳播

　　虛假宣傳3，“信噪比”。有廠商宣傳Passive信噪比高，Active信噪比低，其實是因為他們受專利限制不能自由的借鑒第2代技術來提高性能。要是Passive真好，犯得著摻雜大比例鋇鹽來提高molding compound的介電常數(shù)到100量級?極端材料往往具有毒性，這種鋇鹽可和鹽酸反應生成氯化鋇，而氯化鋇的致死量是0.8-0.9克，約合4顆芯片的用量。

　　圖7，某1代廠商用參雜高比例鋇鹽的方式來提高性能

　　虛假宣傳4，“射頻”“電容”雙模采集。只要明白了“射頻”這個詞的歷史由來，不妨一笑了之。

　　其實，不管1、2、3、4代，電容式指紋傳感器只有兩個外部指標是值得關心的：圖像面積和介質(zhì)穿透能力。指紋傳感器采集的圖像畢竟是用來識別的，必須給指紋識別算法提供充足的原始數(shù)據(jù)信息。再優(yōu)秀的算法只能轉(zhuǎn)換信息，不能捏造信息。有不少供應商為更小的指紋傳感器不遺余力的打廣告，但事實是面積越小硬件技術越簡單，做得多小取決于節(jié)操的下限而不是技術能力的上限。另一個重要指標是介質(zhì)穿透能力。畢竟手指表面也是絕緣介質(zhì)而非良導體，所以傳感器的介質(zhì)穿透能力要有充分的冗余度，以覆蓋保護材料的電介性偏差和手指的電介性偏差。如果總的介質(zhì)穿透能力不足，或者在制造中用盡沒有留足夠余量給手指，都是必定失敗的做法。

　　講到這里，邁瑞微擁有指紋傳感器專利權的所有內(nèi)涵已呼之欲出。專利權并不只是一個法律上的符號，原理級的專利權意味著其發(fā)明創(chuàng)造者對整個領域可以完全hold住。Authentec一統(tǒng)天下的根基也正在于原理級專利權，主要憑借專利訴訟而非商業(yè)成功成長為壟斷性企業(yè)，所以經(jīng)營能力上根基不牢只好抱蘋果大腿去了。結(jié)合到產(chǎn)業(yè)大背景，以及蘋果獨占技術壁壘的現(xiàn)實，由中國大陸內(nèi)資公司持有的開創(chuàng)性的原理級專利權，還有更多的內(nèi)涵。這也許是希望，也許是火種，也許是一代人真正站起來，用國際通行的游戲規(guī)則在正面戰(zhàn)場與跨國企業(yè)巨頭硬捍的宣誓。

　　現(xiàn)在，我手里有指紋傳感器專利權，你有安全支付么?