纯电容式派
纯电容技术的源头来自于上世纪80年代的平板电容原理。由于已经过去20年,该技术专利目前已经过期,成为公用专利,因此不存在专利侵权的风险。
纯电容式技术使用电荷泵结构的单芯片设计,不需要使用外围驱动芯片配合来消除寄生电容,也可以不带金属环。目前采用纯电容式技术的芯片厂商主要有费恩格尔、迈瑞微、神盾等,另外,汇顶也刚推出单芯片产品。
下图是费恩格尔申请专利的说明图。PIXEL设计只需几个开关管,配合反馈电路及相应的处理时序,实现消除寄生电容、PIXEL之间的FPN、及电源干扰。其优点是电路结构简单,不需要外围驱动芯片,功耗低,良率高达99%以上,成本较低。
总的来说,采用纯电容式技术的传感器具有成本低(单芯片)、功耗低(射频式传感器的四分之一)的优点。但相对的,该技术对半导体工艺及传感器设计团队的要求较高。
从目前指纹识别传感器的两种主要技术路线对比可以看出,从技术路线上就产生了价格区别——采用升压或调制的指纹传感器由于需要多颗芯片,成本自然较高;采用纯电容式技术的指纹传感器由于只需要单芯片,成本自然较低。随着半导体工艺的发展及传感器设计团队水平逐渐提高,纯电容式技术的成本优势将愈发明显。