当前已经上市的主流厂商的旗舰机型在指纹识别技术上大概有三类:第一类,苹果手机等产品正面Home键蓝宝石按压式方案。第二类,三星GalaxyS5等采用正面Home键滑动式方案;第三类就是华为最新推出的Mate7采用背面按压式方案。每一项新的技术应用都有可能带动一个产业的发展,在苹果的产品引领着电子消费产品的潮流后,指纹识别技术有越来越多的厂商加入。下面我们就分析一下目前主流厂商的指纹识别技术。
iphone5S指纹识别分析:
iPhone5s的TouchID指纹传感器被放置在Home键,这个用户与iPhone自然而然频频接触的地方。按钮表面由激光切割的蓝宝石水晶制成,可精确聚焦手指,保护传感器;该传感器会识别和记录指纹信息。按钮周围是不锈钢环,用于监测手指,激活传感器和改善信噪比。随后,软件将读取指纹信息,查找匹配指纹来解锁手机。
指纹传感器部分:iPhone5S采用了一种基于电容和无线射频的半导体传感器,为指纹读取做了两层验证。
第一层,借助了一个指纹电容传感识别器。手指构成电容的一极,另一边一个硅的传感器阵列构成电容另一极,通过人体带有的微电场与电容传感器间形成微电流,指纹的波峰波谷与感应器之间的距离形成电容高低差,从而描绘整个接触面的指纹图像。
第二层,TouchID还引入了无线射频。射频技术是将一个低频的射频信号发射到真皮层。因为人体细胞液是导电的,读取真皮层的电场分布而获得整个真皮层最精确的图像。TouchID外面有一个驱动环,由它将射频信号发射出来,然后蓝宝石片下面的感应组件读取从真皮层反射回来的信号,形成一幅指纹图像。
算法部分:苹果采用的AuthenTec公司的算法,在指纹验证过程,获得指纹扫描图像后,能够360°全方位的与数据库进行判断比对。当新的指纹图像与数据库样本指纹互相匹配成功,该图像便用于加强和完善数据库的样本信息,这种算法所形成的指纹模板异常强大,能够在各种角度成功识别指纹。
封装部分:之前的电容式指纹识别装置一直没有一种合适的材料能涂在指纹传感器表面来保护其硅传感器阵列。由于电场很微弱,需要手指和传感器保持较近的距离,因此保护层不能太厚。在经过一段时间的使用以后保护层就会磨损,导致识别失败,此外手指上经常会有油脂,盐分和沙粒,加上潮气和温度,成为保护层杀手。苹果用来保护传感器的保护层,就是蓝宝石水晶。苹果发明了一种将指纹传感器的硅芯片和遮档板集成模塑为一体的技术,封装结构可以保护传感器芯片和遮挡板,特别是允许保持一个比已知的所有设计更小的距离。苹果这项技术可以把蓝宝石的厚度减小到1mm,从而应用在Home键上,用来保护传感器。
三星GalaxyS5指纹识别分析:
三星GalaxyS5采用了Validity滑动式指纹识别技术。
GalaxyS5的指纹识别传感器跟苹果一样集成在Home键下,手指通过向下以一定的速度划过识别区后被Home键上的传感器感应并识别,实现安全和加密。解锁菜单设置过程也和iphone5s类似。
在测试后发现,三星GalaxyS5滑动式指纹识别必须从上向下滑动,才可识别。而同类似的按压式没有角度限制,随意按压即可识别。消息称,三星如此落后与苹果,最直接的原因是拥有相关专利的Authentec被苹果收购。
华为Mate7指纹识别分析:
华为Mate7采用瑞典FPC公司的按压式指纹识别技术,该方案置于手机后盖。精度最高228*228像素,像素密度508dpi。目前来看Mate7应当是全球第一款按压式指纹技术的Android手机。
此外Mate7指纹传感器上覆盖一层银色的镀膜,指纹识别区域和后壳之间还有一圈环形金属状,类似于包裹住iphone5s指纹感应区的不锈钢探测环(Stainlesssteeldetectionring)。除了充当指纹触发器感觉还可以有很多功能。
在安全方面,华为提供的是芯片级的安全解决方案,指纹信息管理、加密、验证、存储程序均运行在芯片TrustZone的安全OS中,安卓系统和第三方应用软件都无法访问到这个被隔离的区域,保证了指纹的运行环境安全。
华为Mate7产品经理李小龙解释:Mate7所有指纹模板信息只在手机本地用AES256算法加密,每个芯片都有独一无二的密钥,这个密钥在芯片出厂时就被一次性熔断写入,无法从外部读取和修改。指纹模板数据只能写入和删除,无法读取和修改,因此也不会上传任何服务器,也不会被任何第三方程序读取”这意味着和前面提及的苹果密钥一样,Mate7上的每一颗按压式指纹传感器均与手机上的K920系列处理器通过AES256算法加密绑定!不仅如此,华为在出厂时直接将芯片管脚上的熔丝烧断,使得该管脚从硬件上无法再次编程!同时也意味着手机芯片和指纹传感器任何一个故障都需要更换整套器件。