技术以人为本。综观手机产业，从功能机、智能机的更迭到智能机芯片、摄像头、屏、ROM&RAM、指纹识别等等新技术和硬件的出现并迭代，无不烙下深深的市场烙印，换句话说，市场的需求推动了技术与硬件的变革与发展。这些变革与发展，极大层面的满足了消费者对手机这一电子消费品的新需求和新体验。
随着今年三星S8的发布，18：9的屏幕占比瞬时惊艳众人，并掀起关于手机全屏化的热议。全面屏带来的视觉体验和更为纤细美观的手机外观，无疑为时下创新乏力的手机产业注入了一剂强心针。
全屏化是指在手机尺寸不变的情况下，增加屏幕的显示区域。在18：9之后，有消息称，索尼也将推出21：9的全面屏手机，甚至从频繁曝光的苹果手机设计图来看，苹果在今年也将推出21.75：9的全屏手机。
另外，不少国产手机品牌也相继宣称将推出全面屏手机，毫无疑问，全面屏已成为手机最新的设计需求，其也将为手机带来一场全新的变革——从ID到结构到堆叠到各个元器件的变革。
在这变革中，指纹识别无疑首当其冲。指纹识别技术在手机终端的应用，极大提升了消费者对手机终端的便捷体验和安全体验；也因之迅速获得市场的认同并成为中高端产品的标配。然而，其技术应用特点决定了其在全屏化变革中似乎尤为凸显。前置？后置？屏内？有些选择似乎无可奈何！
自苹果iphone 5S首次搭载指纹识别技术以来，指纹识别终于迎来大爆发。2016年，各大手机品牌在发布的新机型中相继增加指纹识别，指纹识别开始得到快速普及。据旭日大数据显示，2016年，搭载指纹识别技术的手机出货量达6.4亿部，2017年，将有10亿部手机搭载指纹识别，渗透率达6成，到2020年，渗透率将达9成。由此可见，指纹识别必将成为手机的标配功能。
可以说，指纹识别前景一片向好，但随着手机全屏化趋势的来临，指纹识别该如何应对全屏化带来的技术与硬件的新要求？
此前，手机主要是提高左右两边的占比，边框越来越窄，直至目前左右边框的占比提升已经接近极限，并在2.5D或3D玻璃曲面屏的配合下，边缘更加圆润，增强手感。因此，左右边界的屏幕扩展已无改进空间。
目前提升手机上下两方的屏占比是唯一解决之法，而要达到18：9甚至更大的屏幕显示比例，势必要压缩摄像头、指纹、听筒等正面主要模块的空间，那么，指纹识别模块该放哪儿？
近期发布的三星S8则将指纹模块后置，这是目前较为多见的位置方案。正面指纹识别相对来说是一种比较受欢迎的方案，操作直观，更符合传统的交互审美。在全面屏趋势下，除成熟的指纹后置方案之外，正面指纹的应对之法也相继出现。在正、反面指纹放置上，目前共有三种方案可供选择，可简单的归纳为“闪”、“藏”、“缩”。“闪”即为指纹后置之法，“藏”、“缩”则需解决正面指纹技术难题。
“闪”--改为后置coating
这是最简单也是最成熟的做法，从技术和供应链上来讲几乎都是零难度，零风险，而且还降低了成本。对于全面屏、大屏手机来说，后置的指纹识别还带来了更好的手持体验。
华为、诺基亚等厂商采用圆形、方形的ID设计，比较美观；三星S8则采用竖直长条型的ID设计，更适应用户指纹的方向，进而能获得更好的解锁体验。唯一的问题在于，对于部分厂商来说，和之前一贯坚持的设计风格不符，在设计理念和用户习惯上都需要重新考虑。
目前传统的电容式指纹识别芯片，无论是主动式还是被动式，技术都已经成熟；能够提供成熟的支持coating产品的芯片厂商不下十家。进入2017年，价格竞争更加激烈，各家芯片价格普遍到1美金左右。据晶圆代工业人士分析1美金已经达到主动式芯片的成本线，距离被动式芯片的成本也只有30%左右的空间。
所以各芯片厂家纷纷祭出最后两招，即缩小感应区面积和采用固定尺寸的QFN封装，不过这显然是以损失用户体验和ID设计的灵活性为代价的。
“藏”--改为屏内指纹识别，挑战技术和供应链
这是当下最火也是最时髦的做法，但是由于技术和供应链上的双重难度，目前还没有成熟量产的产品，三星S8已经放弃，苹果能否量产还是未知数。目前从芯片到模组到与屏幕的整合还没有成熟的产品。
从技术方案上有两个方向：In Display和Under Display。区别在于In Display是将指纹的红外发光二极管、红外接收传感器都植入到OLED像素矩阵中；Under Display则是把指纹的红外发光二极管、红外接收传感器还做成一个独立的模组贴合在屏幕的下方。
可见，不管是Under Display还是In Display，都必须配合OLED屏幕。OLED由于没有背光层，厚度比LCD模组薄很多。据笔者询问业内人士得知，OLED屏最薄一般可做到0.15mm，LCD模组最薄一般可做0.5mm，因此，为匹配OLED屏的厚度，正面盖板的指纹模组厚度也急需压缩。
另外，因OLED屏幕自发光的特性，使得各像素之间可以留有一定间隔，保证光线透过（光学指纹识别就是依靠光线反射）。但我们知道，屏幕分辨率（ppi）越高，像素之间的间隔也就越小。因此高分辨率下如何保证指纹能准确识别也是一大难题。
综合看来，Under Display和In Display两种技术各有优劣，也各有难度，从技术发展的顺序来看，Under Display会是目前各手机厂商较早能用上的选择。但要明确的是，Under Display是过渡方案，In Display则是终极方案。不过就目前而言，两者都受限于OLED资源和OLED供应商的研发配合程度，2-3年内难以大规模普及应用。
“缩”--保持现有盖板模组设计，将模组的整体厚度和宽度降低
这对于坚持前置指纹的手机厂商是比较务实的做法，既保持了产品原有的设计风格又不增加太大的实现难度。
厚度的减薄主要通过改变芯片的封装方式来实现，目前可选的封装方式有TSV和fan out两种，厚度可以比传统的LGA芯片降低0.4-0.6mm。由于TSV和fan out都是晶圆级的封装，所以盖板贴合过程芯片容易受损，对模组厂的设备、工艺和环境要求比LGA要高。
另外主动式芯片由于是多芯片方案，有driver 芯片的存在，对采用晶圆级封装带来了较大的难度，也给后续盖板贴合带来了诸多隐患。被动式单芯片方案在今年的盖板应用上反而具备优势。
模组宽度的降低也是通过TSV封装和控制芯片Y方向的阵列宽度来实现。目前各厂家的前置跑道形盖板芯片的Y方向像素阵列一般为64或者56，采用TSV封装的芯片宽度小于4mm，极限可到3.2mm。比目前的LGA封装的跑道形芯片宽度降低一半左右，使全面屏和前置盖板可以兼得。
全面屏在苹果、三星及众多国产手机厂商的大力推动下，将会加速到来，也将带来手机新一轮的变革。作为极大提升手机消费者手机终端体验度的核心功能之一——指纹识别，在此次变革中的角色之重要毋庸置疑，可谓是全面屏手机呼之欲出，指纹识别山雨欲来！以上介绍的三种方式是在手机全屏化变革中，指纹识别模块最有可能的放置方式，指纹相关的产业准备好了吗？确切的一点是，与指纹相关的芯片厂商此时的布局则显得尤为重要，具有前瞻性眼光的芯片厂商，势必在这场变革中占据制高点，赢得先机。
张燕芬
2017-05-22 14:22
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