【转帖】IHS Markit：屏幕指纹（Fingerprint on Display）的市场与发展

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自2013年起，Apple首次采用指纹辨识Touch ID在iPhone 5S之后，开创了后续智能型手机应用生物辨识（biometric identification）的风潮，生物辨识从此取代传统的密码成为手机上主流的身分识别技术。除了最普遍使用的解锁功能外，程序内的身分识别，特别是在线付款也是常用的功能。鉴于智能型手机透过传输、储存与感测等使用，已经载有太多使用者个人的私密讯息，因此身分识别已经是个必要的功能。除了指纹外，近年来还兴起其他的生物辨识技术，象是人脸辨识（Apple iPhone X）、虹膜辨识（Samsung Galaxy S and Note）与静脉辨识（LG G8 ThinQ），但是使用的直觉、便利性上，未必胜过指纹。
IHS MARKIT

原本硅基的电容式指纹经过短暂几年的价格崩跌，已经有超过六、七成以上的渗透率，但是在2017年时开始的全面屏（full-screen display）趋势却改变了这个现状。由于全面屏排挤了原本指纹位于手机正面空间，使得指纹模块不得不移到手机背面，但是这影响了原本的便利性。因此，自2018年开始，屏幕指纹方案陆续被提出，使用者终于又可以直接在屏幕上做指纹辨识，而且指纹按区是隐藏于屏幕上，并不需要有手机正面额外的空间。经过一年的改进，2019年的Samsung Galaxy S10已经正式将屏幕指纹导入。IHS Markit特别追踪屏幕指纹模块的2018年出货量虽然约仅有3千万，但2019年将有机会挑战2亿组的数量；除了技术、供应链与价格的成熟外，Apple以外的五大品牌均已经将屏幕指纹视为未来的、使用者可感受到的重要功能。

屏幕指纹的技术发展在2018年到2019年还在持续地变化中。虽然目前的主流技术还是采取硅基CIS（CMOS image sensor）做光学取像（optical imaging），但是却已经历经了新的里程碑。原本在2018年上半年，Synaptics、Goodix以及Egis多半采用特殊的半导体制程制作集光层（optical layer），并且叠加于CIS芯片上，但是这样的作法在成本与模块端都有不小的挑战。在2018年第二季末左右，Goodix的改进是将集光层从半导体制作与封装层次拉出到一般的光学镜头做法。如此，集光层就可以仰赖成熟的相机镜头供应链，模块成本在未来就有进一步下探的空间，而且组装于手机中框后就大幅降低了原本组装于AMOLED面板下方的困难。虽然这个新的做法有厚度的问题（约3.8-3.9mm），但其优点明显胜过了缺点。

不过也由于硅基CIS的做法还是有尺寸的局限，另一种以薄膜晶体管TFT来发展的技术也已经跃上台面。不同于光学取向原理，Qualcomm采用超声波原理（ultrasound）：利用LTPS TFT来驱动传感器线路，而线路上的压电材料就能主动发射超声波讯号（Tx）并且接受经过指纹反射回来的讯号（Rx）。利用成熟的TFT制程来取代硅基的优点是容易制作更大面积的、甚至柔性的传感器，而较大的传感器对于手机的盲解（不需努力对准指纹案区以解锁）与将来的多指指纹辨识都是必要的。Qualcomm的超声波指纹模块由深超供应TFT，并在业成与欧菲光完成压电材料涂层与最终的模块，将于2019年采用于三星的旗舰机种。

另一家新兴的方案商OXI（箩箕）还是采取光学取向的原理，但是将原本的硅基方案改造成TFT方案，因此也具有大面积的优点，而且厚度也可以低于1mm。不同于Qualcomm，OXI采用天马的a-Si TFT制程，并透过欧菲光负责模块端，OXI预计在第二季末或第三季初左右推出方案，联想可能会采用。因此，可以预期到，在2019年的下半年起，将是三种技术短兵相接的开始，而TFT技术的方案商将会以较大的传感器面积来做相对于CIS技术的差异化。同时，CIS技术的方案商也正在研究以拼接方式来达到较大感测面积的可能。

2019年上半年有量产能力的方案商主要仅有Synaptics、Goodix、Silead与OXI，因此模块价格不致有显著的太大下滑。但预计到下半年开始，随着传统旺季的开始、品牌出货量放大，模块价格有机会进一步滑动。另外，新的方案商，象是Novatek、FPC也很可能于第4季开始加入战局。其他潜在的方案商，包含ChipOne、Samsung LSI、FocalTech、Himax可能要再晚些才会有较明确的动向。不过，经历过2019年后，并不是屏幕指纹技术的收敛完成，反而是另一波技术发展的开始。2019年的动向主要是技术成熟到一定程度后的市场开拓，包含市占率、成长率、价格、质量优化等，但自2020年开始，除了较大的传感器面积的追求外，LCD方案、内嵌式屏幕指纹方案（embedded FoD）将有机会面世。

因此，在2019年时，AMOLED占有屏幕指纹的方案独有性与制高点，可能于2020年之后较不再具有绝对的优势。当屏幕指纹在面板技术、感测技术都在大步向前后，品牌的全面屏也将进一步拓展，而Apple的Face ID无法避免缺口的问题可能落入尴尬的处境，致使Apple必须重新思考结构光技术（structured light）或是时间飞行技术（ToF, time of flight），或许还是该用AR才比较能彰显价值。