「 挺好的手機(jī)，指紋怎么還放到背面？ 」

「 旗艦機(jī)怎么指紋識(shí)別這么難用？ 」

2016 年，指紋識(shí)別手機(jī)全面普及，功能、體驗(yàn)大幅提升。但面對(duì)大規(guī)模的量產(chǎn)和技術(shù)相對(duì)不成熟，即便是旗艦機(jī)也很難把控指紋識(shí)別這一關(guān)。那指導(dǎo)致體驗(yàn)不佳的原因是什么？為什么如此多廠商選擇把指紋識(shí)別做到背面？指紋識(shí)別技術(shù)的發(fā)展都經(jīng)歷了什么？

一、指紋識(shí)別手機(jī)的前世今生

1998 年，西門子研發(fā)出世界上第一款具有指紋識(shí)別功能的手機(jī)，原型機(jī)，未量產(chǎn)。指紋識(shí)別剛興起不久，西門子做了第一個(gè)吃螃蟹的人，向世界證明了手機(jī)搭載指紋識(shí)別的可能性。技術(shù)來自 Bromba 公司。

2000 年，法國 SAGEM 發(fā)布 SAGEM MC 959 手機(jī)，第一次實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別手機(jī)的量產(chǎn)。技術(shù)來自 ST Micro（意法半導(dǎo)體，已退出中國市場(chǎng)）。

2001 年，美國的 Handspring 公司發(fā)布 Handspring Visor 。指紋識(shí)別第一次被應(yīng)用到 PDA 產(chǎn)品上。技術(shù)來自 FPC（FingerPrint Card）。

2003 年，日本富士通發(fā)布 F505i 。從 2003 年開始到之后將近十年時(shí)間里，富士通的指紋識(shí)別手機(jī)占據(jù)了整個(gè)指紋識(shí)別手機(jī) 70% 的市場(chǎng)份額。技術(shù)來自 Authentec 。

2011 年，摩托羅拉發(fā)布 MB860 ，世界上第一款搭載指紋識(shí)別功能的智能手機(jī)誕生。技術(shù)來自 Authentec 。

2011 年之前，從功能性和美觀度來看，具有指紋識(shí)別功能的手機(jī)都華而不實(shí)。大多采用劃擦式指紋識(shí)別。技術(shù)的落后，導(dǎo)致功能、美觀、體驗(yàn)落后。堅(jiān)持十年的富士通幾乎顆粒無收。

2013 年，蘋果發(fā)布 iPhone 5s ，世界上第一款正面按壓式指紋識(shí)別手機(jī)。并將 home 鍵、支付等功能融合進(jìn)指紋識(shí)別。技術(shù)來自 Authentec 。

同年，康佳 K5 發(fā)布，技術(shù)來自 FPC 。康佳是第一款做出正面滑動(dòng)式指紋識(shí)別手機(jī)的合資企業(yè)。

2014 年 12 月，魅族發(fā)布 MX4 Pro，國產(chǎn)手機(jī)中首款安卓正面按壓式指紋識(shí)別手機(jī)。成為除 Authentec 之外第一家做出正面按壓式指紋識(shí)別的廠商， 技術(shù)來自匯頂科技，且 designed by 匯頂 in China 。

二、正反之爭(zhēng)

由于技術(shù)的不成熟，指紋識(shí)別模組體積較大，為了減少對(duì)手機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響，早期大多采用背面滑動(dòng)式指紋識(shí)別。需要手指從上到下劃過指紋識(shí)別器，然后芯片對(duì)指紋進(jìn)行“快照”，把指紋圖像拼接到一起，通過算法，判定指紋是否正確。滑動(dòng)式指紋識(shí)別缺點(diǎn)是用戶的學(xué)習(xí)成本較高，識(shí)別時(shí)間較長，優(yōu)點(diǎn)是成本低。所以在一段時(shí)間內(nèi)被眾多廠商采用。摩托羅拉、三星、 HTC 都采用過滑動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)。

隨著技術(shù)發(fā)展，按壓式指紋識(shí)別走上舞臺(tái)。只需要將手指放在指紋識(shí)別器上，芯片會(huì)在短時(shí)間內(nèi)對(duì)指紋進(jìn)行多次采集，效率更高，易操作，識(shí)別時(shí)間更短，整個(gè)指紋識(shí)別模組的體積也逐漸得到較好的控制。

與此同時(shí)出現(xiàn)的問題是，按壓式指紋識(shí)別在識(shí)別準(zhǔn)確率、效率、易用性上都有了明顯改善，但一直到現(xiàn)在也有很多廠商將指紋識(shí)別模組做在手機(jī)背面。這是因?yàn)槭裁矗?/p>

1、Android 設(shè)計(jì)規(guī)范。Android 系統(tǒng)經(jīng)歷了漫長且繁榮的按鍵時(shí)代。從最初四個(gè)實(shí)體按鍵，到三個(gè)實(shí)體按鍵，再到三個(gè)虛擬按鍵，整個(gè)系統(tǒng)和第三方應(yīng)用的設(shè)計(jì)規(guī)范、生態(tài)已經(jīng)相當(dāng)完善，如果這個(gè)時(shí)候在正面加上一個(gè)指紋識(shí)別，不單單影響美觀和屏占比，還影響 Android 的設(shè)計(jì)規(guī)范，廠商需要對(duì)自家的 ROM 進(jìn)行修改，從而使指紋識(shí)別按鍵與 Android 按鍵的功能相結(jié)合。并且 Google 也并不喜歡大家把指紋做到正面。就如前不久剛剛發(fā)布的 Google Pixel，指紋識(shí)別模組也在手機(jī)的背面。這也足以說明問題。

2、專利，商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的核武器。2012 年初，Authentec 率先研發(fā)出正面按壓指紋識(shí)別技術(shù)，向三星、蘋果、諾基亞、LG 、富士等大客戶展示，然而只有蘋果對(duì)其感興趣，將 Authentec 收購，并且不對(duì)外銷售傳感器，成了蘋果的「御用」。三星 S5 由于受到專利的影響，不得不使用 Synaptics 的正面滑動(dòng)式指紋識(shí)別。

3、微米級(jí)的取舍。經(jīng)歷了厚度大戰(zhàn)，手機(jī)產(chǎn)品的厚度目前已無太大差距。同時(shí)技術(shù)和硬件的革新讓普通 USB 接口走下歷史舞臺(tái)，越來越多的廠商采用數(shù)據(jù)傳輸、充電速度更快的 Type-C 接口。但 Type-C 接口的體積比 USB 接口要大，這就為做正面指紋增加了難度。很多手機(jī)廠商考慮到成本、內(nèi)部構(gòu)造設(shè)計(jì)和產(chǎn)品沿襲的設(shè)計(jì)語言，退而求其次選擇了背面指紋。而采用正面指紋的廠商，則不得不把 Type-C 接口做的更貼近手機(jī)后蓋，為指紋模組騰出空間。

把指紋做到背面的確能節(jié)省正面的手機(jī)空間，但能節(jié)省背面的空間嗎？顯然不能。如果把指紋識(shí)別做到背面，那指紋模組一定不能做在電池上面，也就是不能與電池重疊。只有把電池往下移（壓縮），或者改變電池形狀騰出空間采用高密度電池，把指紋做到背部偏上的位置。指紋識(shí)別的位置偏上，恰巧有利于單手用食指進(jìn)行指紋解鎖。

但背面指紋識(shí)別終究不是長久之計(jì)。當(dāng)下手機(jī)的主板集成度越來越高，未來集成到主板的芯片只會(huì)更多，而更多的芯片、更多的功能帶來更高的耗電量，電池也只能不斷變大。其實(shí)未來想把指紋做到背面并非易事。

魅族作為先行者邁出了第一步，雖然 MX4 Pro 在當(dāng)時(shí)的銷量并不喜人，但的確也是一次很好的品牌營銷，讓魅族追求設(shè)計(jì)上極致的態(tài)度得到了大眾認(rèn)可。隨后陸續(xù)有廠商跟進(jìn)，也把指紋做在正面。

三、隱形潮流

2016 年 9 月，小米 5s 發(fā)布，雷軍花了大篇幅來講高通的超聲波指紋識(shí)別技術(shù)，一時(shí)間也頗為轟動(dòng)。但指紋識(shí)別的地方有一個(gè)凹陷，經(jīng)查閱多方資料，個(gè)人判定：超聲波雖然具有穿透性，但在超聲發(fā)生器大小、頻率和屏幕蓋板的材質(zhì)、厚度的影響下，其穿透能力也非常有限。所以小米在屏幕放置指紋識(shí)別模組的位置向下挖了一個(gè)凹槽。以此來控制玻璃面板的厚度，保證指紋識(shí)別的識(shí)別率和準(zhǔn)確率。雖然不完美，但卻使無孔指紋識(shí)別第一次受到如此高的關(guān)注。

2016 年 12 月，ZUK Edge 發(fā)布，指紋識(shí)別第一次被做到屏幕下面，實(shí)現(xiàn)了屏幕不開孔。采用匯頂科技的 IFS（Invisible? Fingerprint Sensor 指紋識(shí)別與觸控一體化技術(shù)）。但新的問題出現(xiàn)了，我們手機(jī)屏幕的玻璃蓋板，普通2D玻璃蓋板的厚度薄一點(diǎn)可以做到 0.4mm，比較流行的 2.5D 玻璃蓋板厚度達(dá)到 0.7mm-0.8mm 。但指紋識(shí)別模組的識(shí)別信號(hào)不能穿透這么厚的 2.5D 玻璃蓋板，其實(shí)當(dāng)厚度在 0.3mm 的時(shí)候如果沒有更加出色的算法進(jìn)行補(bǔ)救，識(shí)別上就已經(jīng)相當(dāng)吃力了。

為解決厚度問題，F(xiàn)PC 和 LG 嘗試在玻璃蓋板放置指紋識(shí)別模組的位置的反面，挖一個(gè)凹槽，把指紋識(shí)別模組放在凹槽里面，從而解決蓋板厚度問題。

ZUK 的解決方案就是挖凹槽。ZUK Edge 的屏幕玻璃蓋板厚度為 0.75mm，ZUK 挖了一個(gè) 0.45mm 深的凹槽，成功的將指紋識(shí)別模組放在凹槽中，做到與屏幕平行，無突起，這得益于匯頂科技 IFS 指紋識(shí)別模組本身體積就很小。

三個(gè)方面看隱形指紋識(shí)別：

（一）隱形指紋識(shí)別對(duì)屏幕蓋板有什么影響？

1、玻璃品質(zhì)要求高

屏幕反面要挖凹槽，只有玻璃的品質(zhì)更好，才能保證生產(chǎn)良品率和玻璃蓋板強(qiáng)度。并且挖凹槽需要的工藝，加工方的流程會(huì)直接影響成本提升。所以很多人覺得 ZUK Edge 2299 元的售價(jià)微微偏高，根本原因就在于屏幕更貴了。一個(gè)外觀型的創(chuàng)新和完善，ZUK 率先做出抉擇，對(duì)這個(gè)小品牌來說著實(shí)令人欽佩，但對(duì)于外觀型創(chuàng)新付出的技術(shù)成本而不得不提升售價(jià)，用戶能否為其買單？

2、玻璃可靠性打問號(hào)

一塊好好的玻璃被挖了個(gè)槽，就好像一面承重墻被挖了個(gè)洞。局部厚度只有 0.3mm 。雖然 ZUK 官方向外界公布 ZUK Edge 經(jīng)過了嚴(yán)格的壓力、彎折和跌落實(shí)驗(yàn)，但還是要對(duì)整塊玻璃的強(qiáng)度打上一個(gè)問號(hào)。其實(shí)就算直接在玻璃蓋板上開孔，其強(qiáng)度也肯定會(huì)受影響。

3、從此貼膜是路人

目前雖然實(shí)現(xiàn)了隱形指紋，讓屏幕一體化，但貼膜這件事該怎樣解決？目前康寧大猩猩玻璃的耐受能力還不足以完全應(yīng)對(duì)生活中的所有場(chǎng)景。廠商費(fèi)大功夫花大價(jià)錢實(shí)現(xiàn)的隱形指紋，讓用戶買了根剝了皮的香蕉？技術(shù)的創(chuàng)新帶來體驗(yàn)的提升，而體驗(yàn)的提升也需要推動(dòng)技術(shù)的提升。現(xiàn)在只是實(shí)現(xiàn)了隱形指紋識(shí)別，但伴隨的問題是玻璃面板的耐磨耐刮程度都不盡如人意。只能希望隱形指紋的普及過程中也能讓玻璃面板的耐受程度不斷提升。否則，用戶多花錢只能買到根嬌氣的剝了皮的軟香蕉。

（二）IFS 對(duì) ZUK 及智能手機(jī)有什么意義？

ZUK Edge 其實(shí)對(duì) ZUK 來說似乎也是一款「概念機(jī)」，極致的大屏占比、高性能、隱形指紋識(shí)別......都不難看出這似乎就是未來 ZUK 手機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的大方向。

聯(lián)想手機(jī)業(yè)務(wù)近年來歷經(jīng)波折，業(yè)績萎靡的同時(shí)，又在不斷發(fā)力，摸索市場(chǎng)和用戶，尋找新的切入點(diǎn)。在手機(jī)產(chǎn)品硬件差異化日趨減小的同時(shí)，有資本的廠商都希望開辟新的疆土。

新產(chǎn)品的認(rèn)同感，產(chǎn)品的銳度，話題的密度正是當(dāng)下 ZUK 最急需的三方面。IFS 技術(shù)無疑都或多或少的滿足這三個(gè)條件。ZUK 一直主打中高端，但自身并沒有太多硬件上的亮點(diǎn)，通過嘗試新鮮技術(shù)，抓住硬件、技術(shù)控的心，同時(shí)還能制造大量話題進(jìn)行營銷，讓普通消費(fèi)者認(rèn)識(shí) ZUK 品牌。

當(dāng)然，ZUK 在營銷方面一直欠缺，這次還是沒能例外。

對(duì)整個(gè)智能手機(jī)行業(yè)來說，每一次技術(shù)的革新都需要小白鼠為后人鋪路。無論 ZUK 用 IFS 技術(shù)是出于什么理由，商業(yè)因素也好、營銷因素也罷，ZUK Edge 無疑對(duì)隱形指紋技術(shù)進(jìn)行了頗具價(jià)值的試探。同時(shí)，隱形指紋識(shí)別的誕生，意味著未來手機(jī)可實(shí)現(xiàn)正面不開孔、超大屏占比、無實(shí)體按鍵的設(shè)計(jì)。如果再采用骨傳導(dǎo)等技術(shù)，就成了真正的「全面屏」。

（三）IFS 對(duì)匯頂科技有什么意義？

匯頂科技從最初奄奄一息的無名小廠，到如今盈利幾億且成功上市，技術(shù)的發(fā)展是根本因素。與魅族合作后一路走紅，不斷地增加研發(fā)支出，誕生了今天的 IFS 技術(shù)。諾基亞、中華酷聯(lián)、東芝、西門子、NEC 等廠商都與匯頂科技展開合作，也使得中國廠商有了與國際廠商抗衡的資本。

此外，ZUK 此次采用匯頂科技的 IFS 技術(shù)，能夠幫助匯頂驗(yàn)證 IFS 技術(shù)量產(chǎn)的可能性，并且可以收獲大量的市場(chǎng)反饋和信息，從而不斷對(duì)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。畢竟 IFS 技術(shù)在 2014 年 9 月就已經(jīng)面世，時(shí)隔兩年多，經(jīng)過層層技術(shù)迭代才完成量產(chǎn)。

除了已全面普及的正、反面指紋識(shí)別，還有廠商嘗試在手機(jī)的側(cè)邊框和電源鍵上。這無疑也是一種“隱形”的好方法。但在邊框上開孔會(huì)不會(huì)對(duì)材料有要求？會(huì)不會(huì)對(duì)整機(jī)的強(qiáng)度產(chǎn)生影響？機(jī)身厚度會(huì)不會(huì)有所增加？如果做在電源鍵上，電源鍵面積增大美觀性能否兼顧？識(shí)別準(zhǔn)確率怎樣保證？做在電源鍵上真的更加實(shí)用了嗎？

四、暢想未來

2016 年 12 月，Synaptics 發(fā)布首款移動(dòng)設(shè)備的光學(xué)指紋傳感器，不開孔的同時(shí)，支持最大 1mm 的玻璃蓋板。

目前已有兩家廠商實(shí)現(xiàn)不開孔的指紋識(shí)別，蘋果在 iPhone7 上也取消了 home 鍵的按動(dòng)功能，under glass 的大潮預(yù)計(jì)最早在今年 4 到 6 月份大范圍普及。

如今已有消息傳出，已實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別與屏幕一體化技術(shù)，意味著真正的「全面屏」或許就在不遠(yuǎn)的將來。IFS 技術(shù)也會(huì)成為手機(jī)形態(tài)進(jìn)化過程中的一大轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

但每一次技術(shù)的革新都誕生也犧牲了無數(shù)悲情英雄，如第一個(gè)向世界證明指紋識(shí)別手機(jī)可能性的西門子；第一次量產(chǎn)指紋識(shí)別手機(jī)的 SAGEM ；堅(jiān)持十年研發(fā)指紋識(shí)別手機(jī)卻顆粒無收的富士通......這些品牌、這些產(chǎn)品，逐漸走出大眾的視野。

可喜的是，這一切都在進(jìn)步著。在智能手機(jī)發(fā)展的時(shí)間線上，我們又向前邁出了一步。

參考文獻(xiàn)及資料：

1、touch-display-integration-smartphones-tabletsgCSf9H-Synaptics

2、基于ARM的指紋識(shí)別模塊的研究與開發(fā)_黃林波

3、基于嵌入式應(yīng)用的指紋識(shí)別技術(shù)研究_趙應(yīng)丁

4、指紋識(shí)別系統(tǒng)研究_楊雪

5、自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究_王瑋

6、自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)中若干關(guān)鍵問題研究_梅園

7、電容感應(yīng)式指紋傳感器工作原理和性能分析

8、國內(nèi)外主要指紋識(shí)別芯片廠商分析-電子工程網(wǎng)

9、生物識(shí)別：按壓和滑動(dòng)式指紋識(shí)別解析-全球安防網(wǎng)

10、隱藏式指紋識(shí)別離我們到底有多遠(yuǎn)-筆戈科技

11、細(xì)聊指紋識(shí)別發(fā)展史：原來1998年的手機(jī)上就有了-筆戈科技

12、匯頂科技全系列指紋產(chǎn)品及戰(zhàn)略規(guī)劃全面解析-電子工程網(wǎng)

13、指紋儀的基本原理-長春方圓光電技術(shù)有限責(zé)任公司研發(fā)部

14、群雄割據(jù) 一圖看懂手機(jī)指紋識(shí)別行業(yè)大事記-電子工程網(wǎng)

聲明：

1、文中第二小節(jié)凹槽部分「 Cover Glass Cutout 」圖片來自于筆戈科技鄧鄧大人《隱藏式指紋識(shí)別離我們到底有多遠(yuǎn)？》

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