光學指紋識別讓思立微成為 “屏下”焦點

　　思立微以電容觸控芯片起家，現已成為平板市場的領頭羊。在指紋識別方面，其電容和屏下光學指紋識別芯片都已量產出貨，而正在開發中的超聲指紋識別芯片也有望于明年投產。面對瞬息萬變的市場需求，公司如何做出正確決策并合理分配有限的研發資源?這對于每一個技術型公司都是一個巨大的挑戰。當時思立微站在指紋技術的十字路口，面臨的殘酷現實是新技術并沒有明確的方向，而每個可能的方向都需要大量的資源投入。何時可商用，誰都不敢斷言，因為這是技術和商業共同作用的結果，巨大的投入也可能一無所獲。在屏下超聲波與屏下光學兩條技術路線上，思立微有超過四個方向并行開發，而且每個方向還分成若干個模塊需要去攻關。

　　思立微表示，無論何種技術、產品及其產業鏈都需要時間才能完善。在電容方面，思立微花了3年時間進行自主技術方案的研發和完善;在超聲技術方面，思立微也已進行了3年多的摸索，其商業前景將有賴產業鏈的逐漸完善。而光學指紋識別之所以能在短短2年內投入量產，除了思立微團隊的自身努力，與合作伙伴格科微的大力支持也密不可分。現在量產的光學二代指紋是一種等同于微型攝像頭模組的結構，是與一代指紋(小孔陣列、準直鏡)同步啟動開發的。早期客戶將電池與光學指紋模組堆疊在一起，對指紋識別模組厚度的要求極其苛刻，只能選擇小孔陣列或準直鏡。而二代光學指紋方案今年異軍突起，主要得益于客戶改變了整機堆疊的方式，調整了電池尺寸為指紋模組留出了足夠高的光路設計空間。思立微與格科微聯手迅速完善了光學二代指紋方案，兩家公司都拿出各自的優勢，保證了客戶的旗艦機型凸顯3P鏡頭的光學透鏡屏下指紋識別亮點，并將光學指紋解鎖的熱潮向前推進了一大步。

　　圖二：思立微屏下光學Microlens圖(來源：思立微)

　　憑借對光學產品的透徹理解，思立微對產品規格做了精準的定義，率先將6.25um大像素、4mm^2大面積區、微透鏡陣列與成熟的電容指紋技術結合，推出了業內首顆單芯片光學指紋芯片。優秀的設計不僅省去了外掛芯片，節省了寶貴的整機空間，也大大加快了通訊效率，為實現快速解鎖提供了可能。同時，思立微聯合信利光電開發出短焦超廣角的AA及螺紋調焦技術，做了大量的軟件、設備及治具的研發工作，避免客戶做屏幕、中框及指紋模組的適配，從而大幅提高了生產效率。

　　作為手機產業鏈上游的關鍵器件，指紋識別芯片研發周期比較長，公司必須能夠看到未來3-5年的技術和市場發展趨勢，提前布局才能占據主動。從人機交互和生物體征融合角度考量，相對于其它指紋識別方案，超聲的優點在于皮膚穿透性更強，能夠進行深層的皮下指紋識別且能夠辨別活體，因而可實現安全性更高。此外，超聲波方案不易受到油漬和水漬以及強光的干擾，解鎖更加穩定可靠。

　　業界也認識到超聲是指紋識別及多形態人機交互方式的一個重要方向，但其技術難度更大，而且配套的產業鏈還不成熟。目前只有高通推出了商用的超聲指紋識別產品，而思立微已經在超聲關鍵技術上取得突破，其自主研發的超聲換能器已通過系列性能測試，在10MHz頻點轉換效率可達1.5%，表現出優異的性能，已經應用在思立微下一代超聲指紋識別芯片的研發中。

　　思立微所采用的壓電超聲換能器(PMUT)利用氮化鋁的壓電效應進行電能和機械能之間的轉換來偵測手指表皮和真皮層的谷脊信息，以做出精確的判斷。在進行指紋識別應用時，給超聲換能器施加交流電壓，超聲換能器產生振動，振動向上傳輸，即超聲波向上傳輸，穿過不同介質層(屏幕，玻璃等)到達手指的谷或者脊，聲波遇到脊的表面，部分反射，部分透射，而因為谷中空氣的聲阻抗遠高于脊，所以聲波遇到谷時幾乎為全反射。從谷和脊反射回來的不同聲波能量傳到對應的超聲換能器表面時，對應的超聲換能器會生成不同的電學信號(幅值、頻率、相位等)。

　　圖三：超聲指紋識別原理示意圖(來源：思立微)

　　通過聲學聚焦的方法，將聲波聚焦到手指表面，如果遇到手指的脊，部分聲波反射回來，其余聲波透射進入皮膚，這一部分聲波遇到真皮層之后被再次反射回來;所以聲波在遇到脊之后會在表皮和真皮層反射回來兩個時間不同的信號;而在谷的地方，聲波只有一次反射，而且是全反射信號。超聲指紋識別方案就是通過這個方法來采集表皮和真皮的指紋信號，從而得到3D的指紋信息。