打破蘋果專利壁壘,國產手機指紋識別技術來了!

不久前網絡上爆出系列「高仿iPhone6」的照片。從外觀看上去，普通的消費者很難從外觀上區分其與真iPhone6的差別。而且這款手機甚至還擁有蘋果的致命武器——指紋識別功能。據了解，這款手機的指紋識別，採用了由國內的晶片公司邁瑞微電子製造的AFS120晶片，已實現量產。此次的「國產指紋識別晶片」，引起大範圍的熱議。

雷鋒網(公眾號：雷鋒網)為此專訪邁瑞微電子的首席科學家李揚淵先生，希望可以從技術和專利的層面，給熱心網友們答疑解惑。

算法模型

李揚淵介紹說，AFS120晶片的核心優勢在於採用了Pattern Match紋理匹配法，最大限度的利用了紋理信息，彌補了智慧型手機使用的指紋傳感器圖像採集面積不足的缺點，讓使用體驗和安全性保持在傳統應用的等級。這也是指紋識別行業內首次成功商用該技術。

高水準的算法讓傳感器的靈敏度和有效探測距離顯著提升。具體說來，即便是極端模糊的圖像也能夠識別，這就使傳感器表面的保護介質厚度可以成倍的增加，也能對各種類型的指紋保持魯棒性。

晶片封裝

與蘋果等廠商基於Trench + Wire Bonding的封裝製程不同，邁瑞微研發了基於TSV的封裝製程。TSV封裝對指紋模組的可製造性帶來革命性優勢，減小了模組尺寸，大幅度提高模組良率，工藝簡單更適合手機工業的需求。

與蘋果的差異

就大家關心的同蘋果的「差異性特點」，他表示，蘋果的RF型的原理是反射波正交解調求幅；而邁瑞微的技術路線是「C-Q-T」間接測量並以開關電路實現。拿模擬電源和數字電源做比喻，模擬電源的理論極限效率最高，但容易因製程偏差而跑遠，數字開關電源理論極限低一些，但對製程偏差不敏感，基本上都能逼近極限效率。同時，在DFT設計上，以開關電路為基礎的設計也更有優勢。

這種技術設計適合大工業生產的技術路線，亦是在世界範圍內的首次提出。

打破專利壁壘就是技術突破

在指紋識別行業中，專利是許多廠商必須要面對的棘手問題。對此，李揚淵介紹了指紋識別行業專利壁壘的歷史，以及「Authentec併購Upek」和「Authentec收購Autra」兩個收購案。

Authentec在被蘋果收購前是指紋識別行業專利霸主，以專利訴訟的形式實現了對另一家新秀Autra的毀滅性收購，收購金低至500萬美元。而2012年7月，蘋果公司以3.56 億美元的價格收購了Authentec，擁有了RF型完全的技術壁壘和Activity型的主要技術專利。

他詳細解釋道，技術的外延性是主觀的，具有模糊性，所以即使沒有明確的專利侵權，但由於電容測量的相通性，在專利遊戲規則內也沒法保證不因惡意專利訴訟導致企業像Autra一樣被毀滅。所以除了技術方法與蘋果不同外，還要在技術水平上比蘋果更優秀。由於專利制度的基本點是促進技術發展，任何一個國家的專利法庭不會為已授權的專利授予更新更大的保護範圍來限制革命性的技術發展。所以技術突破和打破專利壁壘是同一件事。

AFS120 Vs Touch ID

AFS120晶片的晶片面積和Touch ID相當，解析度同為508dpi，但AFS120的傳感器點數達到120x120，是Touch ID88x88的傳感器點數的1.8倍之多。同樣大小的模組尺寸，採集1.8倍的指紋圖像，意味著會給使用者帶來接近平方數的安全性以及更好的使用體驗。

AFS120模組比Touch ID薄了0.1mm。李揚淵介紹到，這是算法的功勞。單晶氧化鋁磨薄到300um以下艱難，而多晶材料在可加工性以及機械性能上有決定性的優勢，例如AFS120模組所採用的多晶氧化鋯的韌性比單晶氧化鋁高6倍以上。蘋果之所以採用單晶材料，應該不僅僅只是為了藍寶石這個噱頭，而是因為多晶材料的不均勻性會導致指紋圖像質量惡化。只有基於最先進的圖像處理算法，才能應用多晶材料，從而把保護蓋板厚度降低至200um，這就是節省下來的100um。

對此他表示，無論蘋果的1.2mm還是邁瑞微的1.1mm，在保證機械強度的前提下，都是極限。如果進一步降低厚度，則循環按壓壽命將嚴重降低。不過在實際的生產中，某些廠商顧此失彼，把指紋模組底部200um的壁厚降低到100um，卻只能將指紋模組厚度勉強降低到低於1.5mm而已。

指紋識別：值得尊重的學術領域

其實這一次的AFS120，是邁瑞微第二代按壓式指紋傳感器。早在2011年，蘋果公司曾經申請專利，將把指紋傳感器放置在iPhone右下角的玻璃面板之下，所以公司的第一代按壓指紋傳感器面積稍大。在Touch ID推出後，研發團隊立即在技術架構內重新推衍了設計方法，研發小面積超高靈敏度類型。之所以把模組設計得跟Touch ID很像，本意是為了向蘋果公司致敬，以蘋果為標杆論證自己的技術實力。而樣品模組做好之後，恰好有市場需求，便順勢量產。

除了對蘋果的致敬，他還表示了對行業的期許：希望產業界、媒體和各行業都能儘可能的支持在知識和技術水平上與世界巨頭作正面對決的企業，遠離那些正在嘗試破壞行業的蛀蟲。

「自動指紋識別技術發展至今，已有40多年的歷史，這個數字比我們這代從業者的年紀都大得多，在學術上一直是很值得尊重的領域。近30年來，平均10年一次漲落，全球一大半的著名電子企業都曾嘗試過，也都曾失敗過。直到Authentec作為行業老大走到臨界點，蘋果公司的臨門一腳改變了行業格局，這才打開了大規模商業化的輪廓。」李揚淵如是道。

最後他分享了一個指紋識別資料站（點這裡），希望能夠給有志於此領域的技術青年們帶來幫助。據他介紹，該資料站的所有者是滑動指紋傳感器和熱敏指紋採集技術的發明人，雖然已經不再參與商業活動，但還在為行業的發展做出貢獻。

編者注

如今國產手機比拼配置，攝像頭、觸控螢幕、CPU等方面的競爭已白熱化，各種型號的最高配置、最新技術紛紛成為主流機型的標配。指紋識別功能自推出以來，藉助電子支付，切中行業應用和用戶需求痛點，已經被業界認定，很有可能成為掀起下一輪「硬體競賽」高潮的關鍵之一，在此項技術上的專利壁壘和成本突破，無疑會給國產手機帶來更大市場競爭優勢。有關這一技術的科普和最新動向，雷鋒網將及時跟進，並第一時間予以報導。

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