CNet智能手机下一个潮流是?Synaptics:屏内指纹识别手机12个月内问世

智能手机下一个潮流是?Synaptics:屏内指纹识别手机12个月内问世

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就在旧金山29日晚三星Galaxy S8问世的第二天,人机交互解决方案厂商Synaptics在北京召开了一个媒体见面会。会议刚开始,Synaptics中国区总经理卢兵就提到了三星这款年度旗舰手机的革命性外观——18.5:9的高屏占比。

周雅 来源:CNET科技资讯网 【原创】 2017年3月31日

关键字:智能手机 Synaptics 指纹识别 in-display 屏内指纹识别

CNET科技资讯网 3月31日 北京消息(文/周雅):就在旧金山29日晚三星Galaxy S8问世的第二天,人机交互解决方案厂商Synaptics在北京召开了一个媒体见面会。会议刚开始,Synaptics中国区总经理卢兵就提到了三星这款年度旗舰手机的革命性外观——18.59的高屏占比。

今年,手机厂商会在“高屏占比”做文章

从去年小米MIX开始,越来越多智能手机相关人士讨论209189199的屏幕比例,而在过去,传统的屏幕比例是169。“今年将是高屏占比的元年”卢兵直言。

之所以有这样的趋势,是因为智能手机的体验在变。最初手机设计以通话为主,后发展到以短信为主,再到拍照,接下来的一个较大突破是视频和电影的体验。 

手机的视频需求越大,屏幕大小、屏幕比例、分辨率就都要跟着改变。然而看似屏占比大了一点,难度却不止一点,因为占据前置位置的摄像头、喇叭、指纹识别等等不得不移除,导致整个智能手机的设计都要推倒重来。 

高屏占比的前提,设计都要推倒重来 

推倒重来的第一步,要先考虑内部结构。因为随着手机设计越来越薄,厂商希望把里面的器件放得越紧凑越好,留的空闲的空间越小越好,这叫做堆叠优化。市场上,5寸、5.5寸、5.7寸已经经过了56年时间了,中国厂商的堆叠都已经固定。然而,屏占比改变了,堆叠就要重来,内部设计的尺寸都发生了改变,比如将指纹传感器放到屏幕里面、将HOME键下面很多的器件都嵌到屏幕里面,对于手机厂商来说,全新的堆叠设计要经过50001万个小时去测试。 

其次是UIUI不仅涉及到手机厂商,也涉及到操作系统开发商。比如Android O到底有没有对UI有好的支持?以及厂商自己的UI有没有准备好?这关乎整体的设计。 

第三步就是指纹显示区。当用户使用指纹的时候,指纹区不能盖住其他重要信息的显示。所以应用设计要有兼容性,所有设计都必须重新考虑一遍。 

所以,今年手机厂商一致的最大挑战就是屏占比(也包括了指纹)。而高屏占比的前提,需要像Synaptics这样的人机交互解决方案厂商配合。 

市面上,关于智能手机的设计和生产,包括三个大系统:第一个是半导体芯片平台,比如高通、联发科提供的主芯片加套片(ModemWi-Fi、蓝牙等整体系统级芯片);第二个是半导体存储器平台;第三个是显示屏系统,包括屏幕上的盖板、屏幕中间的显示面板、触控和显示驱动。当然,放在屏幕上的还有摄像头、指纹识别。 

智能手机下一个潮流是什么?Synaptics:屏内指纹识别手机年内问世

高屏占比,靠的是显示屏系统。Synaptics在显示屏系统领域是走在前列的,业务覆盖触控控制器、显示驱动器、触控和显示集成(TDDI)、Touchpad(触摸板)系列和生物特征识别技术。 

据卢兵透露,Synaptics每年提供的芯片有1112亿颗,其中80%(约有9亿颗芯片)用在了智能手机上。而在PC端的触控板方面,Synaptics目前占有70%的市场份额。比如三星显示在中国的驱动大部分来自于SynapticsOPPO所有高端手机的触控都是由Synaptics提供,联想主流电脑系列的触控板几乎都是来自于Synaptics。

除了智能手机,Synaptics的技术还应用到PC、平板电脑、车载、电冰箱、洗衣机、智能手表、电脑外围设备等等。车载应用上,在方向盘的位置,可以使用触控控制器,也可以加入指纹识别。这里指纹的功能主要是用来识别谁在开车,自动给驾驶人员提供个性化设置。 

“今年、明年、后年,整个触控产品在车载上有比较大的爆发。”卢兵举例,宝马有一个概念车,把导航放在了前挡风玻璃上,成为了一个显示屏,Synaptics也有类似案例。

全面屏推动“屏内”指纹识别技术普及

正如上文所说,高屏占比条件下,指纹区不能盖住其他重要信息的显示。而三星几乎踩到这个雷区。 

尽管Galaxy S8的外观好评如潮,双曲面屏、无物理Home键、无边框设计的确让业界眼前一亮,但相对应的,与Home键合一的指纹传感器只能被放到后面,接近与后置摄像头位置,这样会造成一个无法避免的弊端:用户指纹识别可能误触摄像头盖板。 

说到这里我们先普及一下指纹识别在智能手机中的成长。卢兵说,未来指纹识别在高端机会是100%的采用,低端机是65%,数字还会再涨,未来指纹会是手机的一个标配。 

手机的指纹识别包括按键式指纹识别、under-glass(玻璃内层)指纹识别和in-display(屏内)指纹识别。

按键式是过去传统的技术手段,随着全屏时代到来,按键式会放到手机后面去,就如Galaxy S8。 

第二种是under-glass。今年机身的一个设计趋势是开始用玻璃材质,原因还是高屏占比,这时候,如果手机后面是金属材质的话会很难看,让人感觉没有一体性,而且高屏占比的下一个阶段就是可折叠的,如果是金属的话实现起来就会非常困难。所以,很多旗舰手机都采用了玻璃材质。这时候,当机身后面是玻璃材质的时候,再放置指纹识别芯片比较麻烦,一个是成本比较高,良率也比较差,更重要的是不防水。所以就有了under-glass这个方案。

但是,“最佳方案肯定是藏在屏幕里面(in-display)。未来35年内,无论是什么手机,屏内指纹是大的趋势。”卢兵说道,目前主流的指纹技术方案主要三种:电容指纹、超声波指纹、光学指纹,“光学技术”将成为实现屏内指纹的方向。” 

要实现屏内指纹,指纹芯片需要穿透很厚的屏幕。而目前电容指纹穿透性仅在350um左右,远远达不到要求。另外,第一代超声波指纹芯片,信号穿透厚度在500um左右,第二代800—1000um左右,这也不够。不过未来这技术还将发展。目前成熟的方案仅有光学指纹,能达到1300—1500um穿透厚度。 

除了穿透性,光学指纹的优点还有,不容易留下划痕,因为它本来就是玻璃。防水也比较好,防静电比较好,湿手指比较好,因为被玻璃隔开了。 

电容式指纹和光学指纹两者的优缺点是对应的。电容式指纹的弱点在于,就是当手指是湿的时候,效果比较差,光学指纹正好相反,有没有水都没关系,因为光学是成像的。电容式指纹也有一个优势,当手指很干的时候没有问题,因为它是用电的,可是光学指纹就有困难了,因为手指上的波峰和波谷的区别不是特别大,成像就会比较困难。 

当然,两种方案都同样面临的一个困难,就是假手指。电容式指纹面临的困难是用塑胶来模拟手指的假手指,光学指纹面临的挑战是手指的2D的图像,也就是拍照得到的图片。 

但是从Synptics现在开发的情况来看,基本上已经解决了光学指纹的弱点和困难,主要通过光学处理。从Synptics最新的测试结果来看,光学的防伪方案可以做到跟电容式接近,甚至更好。 

卢兵说,针对屏内指纹技术,Synaptics 内部分别有两个团队,分别研发超声波、光学两种方案。目前光学团队更早一点。 

搭载Synaptics的“屏内指纹”手机将问世 

Synaptics光学指纹从3年前开始研发,目前有Under-glassIn-display两种指纹识别技术,已经进入量产阶段了。 

去年12月,Synaptics发布了一款光学指纹传感器Natural ID FS9100,这就是一颗Under-glass指纹芯片。据悉这款芯片可透过1mm的完整盖板玻璃完成高分辨率扫描,并实现简洁、无需按键的工业设计。

这次会上,Synaptics扩大了Natural ID产品组合,发布全新Natural ID FS4600屏内光学指纹传感器系列,面向主流和入门机型提供高性能、便捷、安全的生物识别。

FS4600光学指纹识别产品系列支持方形、圆形、椭圆和细长矩形设计,可集成在设备正面、背面或侧面,机身表面无需开孔,增强一体化更美观。 

OEM厂商可以将指纹传感器集成在各种涂层工艺的机身之下,包括聚合材料、陶瓷或玻璃。传感器的增值特性包括对两颗0D虚拟按键、压力感应以及滑动手势的支持。 

此外,FS4600还集成业界领先的Synaptics SentryPoint安全套件,提升指纹识别的安全性与保密性。 

据卢兵透露,FS4600指纹传感器预计2017年第二季度出样,2017年第三季度实现大规模量产。

现场,Synaptics高级战略市场经理杨晓晔带来了目前业界第一款Under-glass光学指纹传感器演示。不难看出,在平整的手机玻璃盖板上,仅有一个指纹提示区域,当手触碰到指纹区域时,会有LED亮点,这时候传感器就可以识别指纹,实现辨别与解锁。

卢兵表示,Synaptics第一代“屏内指纹”是在特定区,手机厂商在设计时可以选择指纹识别在任意地方,但是设计定之后指纹就必须在一个地方。下一代产品可以实现在任何区域,这个产品大概还需要一点时间,目前除了识别面积因素外,最主要的还是要考虑成本问题。

在屏幕材质上,Synaptics第一代“屏内指纹”只能用在OLED屏上面。不过,卢兵表示,Synaptics也正在做玻璃屏的方案。

此前,业界有传闻三星Galaxy S8一开始是将指纹内置到屏幕内的,但是最终放弃了。这也说明“屏内指纹”技术目前还不成熟。 

不过卢兵称,12个月内搭载Synaptics的“屏内指纹”芯片手机将问世,而且到2018年,“屏内指纹”会是旗舰机的标配。 

标准建立之后,拉响价格战

当提到Synaptics的技术优势时,Synptics的价值主张是模块化设计。

智能手机下一个潮流是什么?Synaptics:屏内指纹识别手机年内问世 

卢兵介绍,做法是把芯片拉大,放置在手机的主控板上,把指纹感应区域与指纹控制器分离。随着时间的推移,手机越来越薄,模块化优势就体现出来了。

这是Synaptics的专利。卢兵称,把指纹感应区域与指纹控制器分离的做法有一个好处,可以只改变其中一个的尺寸而不用变另一个。另外,由于采用分离技术,手机能做到更薄。还有就是耐用性,传感器其实是比较坚强的,可以用玻璃的传感器也可以用TFTThin Film Transistor,薄膜场效应晶体管,指的是主流显示设备),可是芯片是比较脆弱的,而分离式的方式,可以把这颗芯片放到里面去保护起来。

“模块化我们已经做了五年,在分离式技术方面我们有大量的专利,未来其他的手机如果要采用分离式指纹设计,肯定是需要跟我们合作的。”卢兵表示。

而任何一个行业,产品的演进有两个思路,一个是技术继续提高,第二个是成本的下降。伴随着手机指纹识别技术的快速普及,价格战也随之而起。一年前整个指纹的模组大概是6美金,今天已经低于3美金了,也就是说一年之内跌了一半。卢兵认为再过12个月还要再跌一半,成本会大幅度地下降。  

Synaptics的策略是追求成本上的优化,使用新技术降低成本。Synaptics模块化产品已经进入了第二代了。卢兵表示,在12个月之内,Synaptics的第三代产品就会出现在市场上。


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