發(fa)布者：高臻智能 時間：2019-12-06
全面(mian)屏(ping)時代(dai)：生物(wu)識別新革命
未來在智能手機識別領域，屏下指紋仍然會在較長的時間內成為主流，且光學方案會在一定期間內略優于超聲方案，而 3D 方案未來應用可能會向 VR/AR、人工智能和后置攝像等方向發展，在新的應用領域打開局面。
“三段式”構成，電(dian)容指紋“稱霸”手機市場
生物(wu)識別主要分為5種：指紋(wen)、虹(hong)膜、人臉、聲(sheng)紋(wen)以及靜脈，特點(dian)、用途(tu)各(ge)不相同。進入智(zhi)能化(hua)時代以來，隨著現代計算機技術的(de)大量使(shi)用和人們對于身份認(ren)證、安全管理的(de)安全性(xing)、便(bian)捷(jie)性(𝕴xing)要求的(de)提升(sheng)，生物(wu)識別逐漸受到關注。
生物識(shi)๊(shi)別(bie)(bie)主要分為 5 種，分別(bie)(bie)是(shi)💃指紋(wen)識(shi)(shi)別(bie)(bie)、虹(hong)膜識(shi)(shi)別(bie)(bie)、人臉識(shi)(shi)別(bie)(bie)、聲紋(wen)識(shi)(shi)別(bie)(bie)和靜脈識(shi)(shi)別(bie)(bie)。其中指紋(wen)識(shi)(shi)別(bie)(bie)具有(you)體(ti)積小、解鎖(suo)迅速、成(cheng)本(ben)低(di)等特點，被(bei)廣(guang)泛(fan)應(ying)用于(yu)智(zhi)能(neng)手(shou)機等領域；
靜脈(mo)識(shi)(shi)別(bi💝e)和虹(hong)膜識(shi)(shi)別(bie)是安全(quan)性最高的兩種生(sheng)物(wu)識(shi)(shi)別(bie)方式，誤識(shi)(shi)率(lv)僅為(wei)百萬分之一，因此市場主(zhu)要(yao)布局于專(zhuan)用(yong)(yong)(yong)門禁、公安系統、保險柜等領(ling)域(yu)；人臉識(shi)(shi)別(bie)種類繁多，原理各不相同，應(ying)用(yong)(yong)(yong)領(ling)域(yu)也(ye)較為(wei)廣(guang)闊，覆蓋(gai)門禁、消費、簽到、手機應(ying)用(yong)(yong)(yong)等多個領(ling)域(yu)；聲紋識(shi)(shi)別(bie)的優(you)勢在于可(ke)實現遠距離(li)識(s💞hi)(shi)別(bie)，缺點是誤識(shi)(shi)率(lv)高、易(yi)受干擾(rao)，多應(ying)用(yong)(yong)(yong)于人機交(jiao)互領(ling)域(yu)。
“全面(mian)屏”時代，屏下指紋或成發展趨勢(shi)
“全面(mian)屏(ping)”時代，經(jing)典設(she)計遭遇挑戰，屏(ping)下(xia)指(zhi)紋(wen)、3D 面(mian)部識別(bie)(bie)、背部指(zhi)紋(wen)成為(wei)(wei)現階段3 種(zhong)主要(yao)備選方案。盡(jin)管“三段式(shi)”公(gong)模曾(ceng)一度成就(jiu)了(le)無數經(jing)典，然而全面(mian)屏(ping)的(de)到來，卻讓這種(zhong)“公(gong)模”徹(che)底瓦解(jie)(jie)。從小米 MIX 開始，三星 S8、iPhone X、vivo X20、OPPO R11、魅族 S6 以(yi)及華為(wei)(wei) P20 等(deng)紛(fen)紛(fen)追(zhui)求最(zui)大化屏(ping)占比，而在此目標(biao)下(xia)，前(qian)置鏡頭、聽筒、光線傳(chuan)感(gan)器、指(zhi)紋(wen)鍵(jian)乃(nai)至品(pin)牌 logo 等(deng)元素都面(mian)臨縮小或者從手機正面(mian)移除的(de)要(yao)求，其中(zhong)首當(dang)其沖的(de)便是指(zhi)紋(wen)識別(bie)(bie)模塊。為(wei)(wei)應對全面(mian)屏(ping)需求，目前(qian)市場上主流的(de)解(jie)(jie)決(jue)方案有三種(zhong)，分(fen)別(bie)(bie)是以(yi) vivo X20 Plus 為(wei)(wei)代表的(de)光學式(shi)屏(ping)下(xia)指(zhi)紋(wen)解🗹(jie)(jie)鎖方案，以(yi) iPhone X 為(wei)(wei)代表的(de) 3D 結構光方案和以(yi)三星、小米、OV 等為代表的后置(zhi)指紋方案。
屏下指(𓆉zhi)紋或(huo)成生物識別發展趨(qu)勢，3D 光學面向(xiang)AR/VR、AI 新(xin)領域(yu)。
在屏下指(zhi)(zhi)紋(wen)、3D光學和背部(bu)指(zhi)(zhi)紋(wen)三(san)種方(fang)案(an)中，背部(bu)指(zhi)(zhi)紋(wen)方(fang)案(an)由于在便捷性上(shang)不及(ji)正面(mian)指(zhi)(zhi)紋(wen)方(fang)案(an)，且會破壞機ඣ身(shen)背部(bu)整體性，在美觀程度上(shang)也有所不足，因而(er)(er)我們認為該方(fang)案(an)未來主要將用于一(yi)些(xie)低端機型(xing)上(shang)，而(er)(er)就高端機型(xing)而(er)(er)言(yan)，該方(fang)案(an)大(da)概率(lv)作為一(yi)種過渡性的方(fang)案(an)。
3D 光學方案自被 iPhone X 采用以來一(yi)直(zhi)爭(zheng)議不(bu)斷(duan)，該方案面臨的主要問題包括識(shi)別前需要喚醒屏幕，識(shi)別易受手機握持角度、距離、周(zhou)圍環境的影響，從而(er)導(dao)致使用不(bu)夠便捷(jie)等，但是生物識(shi)別只是 3D 方案的一(yi)個起點，與 AR/VR 以及人工智(zhi)能(neng)的結合將(jiang)是一(yi)個更廣闊(kuo)的市場，現(xian)實中的 3D 信(xin)息(𓆏xi)直(zhi)接輸入處理(li)而(er)非降(jiang)維成 2D 信(xin)息(xi)，將🌜(jiang)促進各行業智(zhi)能(neng)化解決(jue)方案的發展(zhan)。
目前(qian) iPhone X 前(qian)置(zhi)(zhi) 3D Sensing 采用(yong)點陣結構光(guang)方(fang)案(an)，預計(ji) 2018 年(nian)下(xia)半年(nian) A 客戶新機(ji)將(jiang)采用(yong)后(hou)置(zhi)(zhi) 3D 方(fang)案(an)，而國產安卓廠商方(fang)面(mian)也將(jiang)進(jin)一步在旗艦(jian)機(ji)中加入此(ci)類功能。與前(qian)面(mian)兩種方(fang)案(an)相比，屏下(xia)指紋識(shi)(shi)別🌜(bie)方(fang)案(an)既滿足了全(quan)面(mian)屏時代對于(yu)取消手機(ji) Home 鍵的(de)要求，同時也符合(he)用(yong)戶傳統(tong)的(de)操(cao)作習慣，此(ci)外，由于(yu)模組整體的(de)價格預計(ji)未來將(jiang)降(jiang)低(di)到 8 美元以內，有(you)望成為手機(ji)生(sheng)物識(shi)(shi)別(bie)發展的(de)新趨勢，我們(men)預計(ji) 2018/2019/2020 年(nian)屏下(xia)指紋識(shi)(shi)別(bi🍌e)方(fang)案(an)的(de)滲透率將(jiang)分別(bie)達到 1/8/15%， 2020 年(nian)市場規模有(you)望接(jie)近(jin) 20 億(yi)美元。
屏(ping)下指紋識別：20 億美元(yuan)市場，光學(xue)、超聲波方案領銜
技術路徑：光學、超聲波代表當下(xia)主流，全屏幕識別展開積極探(tan)索
全面屏時代，電容(rong)方案受限，光(guang)(guang)學(xue)𝓰與超(chao)聲方案有望成為發展主流(liu)。目前市場上能夠是實現商(shang)用(yong)的指紋識別方案主要有三(san)種，分別是電容(rong)方案、光(guang)(guang)學(xue)方案和超(chao)聲波方案。
三種方案(an)中，電容方案(an)成本(ben)最低，識別(bie)速度(du)最快且技術最為成熟(shu)，因而在(zai)智能(neng)手機市場上一度(du)處(chu)于(yu)壟斷(duan)地位。但是，由于(yu)電容式指紋(wen)方案(an)的穿透(tou)深度(du)僅為 0.3mm，而目前智能(neng)手機正面(mian)蓋板玻璃(li)的厚度(du)普(pu)遍(bian)超過 0.5mm，因此這一傳統方案(an)不再💦適應屏下指紋(wen)的要求。
為(wei)(wei)應對電容式指(zhi)紋(wen)面臨的困(kun)難，供(gong)應鏈廠(chang)(chang)商主ꦍ要提出三(san)種(zhong)(zhong)不同的解(jie)決方(fang)案(an)，第一種(zhong)(zhong)是(shi)(shi)以(yi)匯(hui)頂、新思為(wei)(wei)代表的光學方(fang)案(an)；第二種(zhong)(zhong)是(shi)(shi)以(yi)高通為(wei)(wei)代表的超聲波指(zhi)紋(wen)識別方(fang)案(an)；最后一種(zhong)(zhong)是(shi)(shi)以(yi)韓國廠(chang)(chang)商 CrucialTec 等為(w𝔉ei)(wei)代表的 DFS 全屏幕識別方(fang)案(an)。
三種方(fang)案(an)中(zhong)，由于(yu) DFS 方(fang)案(an)對于(yu)屏幕和指紋識別模組的(de)(de)整合程(cheng)度要求較高(gao)，可能帶來(lai)高(gao)成本等問題(ti)，目前(qian)方(fang)案(an)仍(reng)處于(yu)試驗(yan)階段(duan)，存在不確定(ding)性。與之相比，光學(xue)方(fang)案(an)和超聲(sheng)方(fang)案(an)相對成熟，其(qi)中(zhong)光學(xue)方(fang)案(an)兼容 OLED 軟硬屏，相對適用(yong)于(yu)軟屏的(de)(de)超聲(sheng)波方(fang)案(an)應用(yong)范(fan)圍更(geng)廣，成為目前(qian)屏ꦗ下指紋方(fang)案(an)的(de)(de)主流。
光學方案：解鎖穩(wen)定、成本可控(kong)，OLED 助力方案滲透(tou)
光(guang)(guang)(guang)學(xue)(xue)方案(an)技(ji)術(shu)由(you)來已久，主(zhu)要(yao)基于(yu)折反原(yuan)(yuan)理。在各類指紋(wen)(wen)識(shi)別(bie)方案(an)中，光(guang)(guang)(guang)學(xue)(xue)方案(an)其(qi)實(shi)是(shi)(shi)一種(zhong)早已被廣(guang)泛應用(yong)(yong)的(de)技(ji)術(shu)，例如之前很多考勤機、門(men)禁都采用(yong)(yong)該技(ji)術(shu)，傳統指紋(wen)(wen)識(shi)別(bie)方案(an)主(zhu)要(yao)由(you)光(guang)�🌌�(guang)(guang)源、三(san)(san)棱鏡和(he)感光(guang)(guang)(guang)組件構成——通過光(guang)(guang)(guang)源照亮指紋(wen)(wen)，然后利用(yong)(yong)三(san)(san)棱鏡將指紋(wen)(wen)投射到感光(guang)(guang)(guang)組件上進行識(shi)別(bie)。不(bu)過在 2017 年以前，光(guang)(guang)(guang)學(xue)(xue)方案(an)始(shi)終沒能(neng)應用(yong)(yong)于(yu)智能(neng)手機，主(zhu)要(yao)的(de)原(yuan)(yuan)因是(shi)(shi)光(guang)(guang)(guang)學(xue)(xue)傳感器(qi)的(de)體積過大(da)(da)，通常是(shi)(shi)電容式(shi)指紋(wen)(wen)設(she)備的(de)幾倍(bei)乃是(shi)(shi) 10 幾倍(bei)的(de)大(da)(da)小(xiao)，此外(wai)，光(guang)(guang)(guang)學(xue)(xue)式(shi)指紋(wen)(wen)識(shi)別(bie)系統無(wu)法對皮(pi)膚真皮(pi)層的(de)識(shi)別(bie)，因而安全性相對較低，限制了其(qi)使用(yong)(yong)領域的(de)拓展。
小(xiao)型化(hua)、精(jing)(jing)準化(hua)識別(bie)取得(de)突(tu)破，光學舊方案(an)煥發(fa)新(xin)活力。經(jing)過不斷的(de)探(tan)索，光學指(zhi)(zhi)紋(wen)(wen)識別(bie)方案(an)逐步改良，實現(xian)小(xiao)型化(hua)、精(jing)(jing)準化(hua)、安全性(xing)等要(yao)求(qiu)，隨(sui)著(zhu) 2016 年以(yi)來新(xin)思、匯頂先后發(fa)布新(xin)一代的(de)光學指(zhi)(zhi)紋(wen)(wen)識別(bie)方案(an)，光學方案(an)正式成(cheng)為(wei)屏下指(zhi)(zhi)紋(wen)(wen)識別(bie)最重要(yao)的(de)實現(xian)手段(duan)之一。新(xin)一代的(de)光學指(zhi)(zhi)紋(wen)(wen)方案(an)仍(reng)然是(shi)基(ji)于折反原理，另外疊加小(xiao)孔(kong)成(cheng)像和(he)透鏡成(cheng)像功能，以(yi)提高識別(bie)的(de)精(jing)(j🗹ing)確(que)度。
目前vivo、華為(wei)已率先采用(yong)了(le)光學屏下指(zhi)紋(wen)，市場反(fan)饋(kui)良好(hao)，行業拓展可期。隨著 vivo X20 Plus 屏幕指(zhi)紋(wen)版(༒ban)的上(shang)市，vivo已成為(wei)第一個實現屏下指(zhi)紋(wen)商(shang)用(yong)的手機(ji)制造(zao)商(shang)，此次(ci)指(zhi)紋(wen)設(she)備方(fang)案的提供(gong)商(shang)為(wei)美國(guo)新思（Synaptics），上(shang)市以來，包括 The Verge、Cnet、Digital Trends、Aandroid Central多家專業機(ji)構對該款(kuan)手機(ji)的指(zhi)紋(wen)識別(bie)功能進行了(le)評測，其在便(bian)捷性、穩定性上(shang)均有不俗的表現。隨后，vivo又推(tui)出了(le)X21，這款(kuan)手機(ji)在采用(yong)Synaptics方(fang)案的同時(shi)，又新引入了(le)匯頂科技作(zuo)為(wei)供(gong)應(ying)商(shang)。
而繼 vivo 之后，國內外多家廠(chang)商也在(zai)自家即將(jiang)問世的(de)新機(ji)上(shang)(shang)提꧋出采(cai)用屏(ping)(ping)下(xia)(xia)指紋(wen)(wen)識別(bie)方(fang)案(an)(an)。 2018 年(nian)(nian) 3 月(yue)，華(hua)為發布了新款手機(ji) Mate RS 上(shang)(shang)又一(yi)次搭(da)(da)(da)載了光學式屏(ping)(ping)下(xia)(xia)指紋(wen)(wen)方(fang)案(an)(an)，方(fang)案(an)(an)供應商為國內指紋(wen)(wen)識別(bie)大(da)廠(chang)匯頂科技；此外，今年(nian)(nian)三星(xing)新機(ji)大(da)概率也將(jiang)搭(da)(da)(da)載光學屏(ping)(ping)下(xia)(xia)指紋(wen)(wen)識別(bie)模(mo)組，可(ke)能(neng)會采(cai)用新思的(de)屏(ping)(ping)下(xia)(xia)指紋(wen)(wen)方(fang)案(an)(an)。此外，盡管蘋(pin)果(guo)在(zai)其(qi)最新一(yi)代旗(qi)艦機(ji) iPhoneX 上(shang)(shang)用人臉識別(bie)取(qu)代了 3D touch，但其(qi)子公(gong)司 AuthenTec 依然在(zai)光學屏(ping)(ping)下(xia)(xia)指紋(wen)(wen)領域積極探(tan)索，此前(qian)蘋(pin)果(guo)公(gong)司也曾表示未來可(ke)能(neng)將(jiang)會在(zai)新機(ji)型上(shang)(shang)同時搭(da)(da)(da)載人臉識別(bie)和屏(ping)(ping)下(xia)(xia)指紋(wen)(wen)兩(liang)種方(fang)案(an)(an)。
超聲(sheng)波(bo)方案：技術日漸成熟，高通(tong)公司領銜布局
超(chao)(chao)聲波(bo)(bo)方(fang)案利(li)用回(hui)波(bo)(bo)強度識別(bie)指(zhi)(zhi)(zhi)紋，防油防水、穿透(tou)性強。超(chao)(chao)聲波(bo)(bo)方(fang)案則是利(li)用指(zhi)(zhi)(zhi)紋模 組發(fa)出的(de)(de)特定頻率(lv)的(de)(de)超(chao)(chao)聲波(bo)(bo)掃(sao)描手指(zhi)(zhi)(zhi)，由于(yu)超(chao)(chao)聲波(bo)(bo)到(dao)達(da)不(bu)(bu)同材🌼(cai)質表面時(shi)被吸收(shou)、穿透(tou)和(he)反(fan)射的(de)(de)程度不(bu)(bu)同，因而可以利(li)用皮膚和(he)空氣對于(yu)聲波(bo)(bo)阻抗的(de)(de)差異，對指(zhi)(zhi)(zhi)紋的(de)(de)嵴(ji)與峪所(suo)在的(de)(de)位置進行識別(bie)。超(chao)(chao)聲方(fang)案的(de)(de)優點🐓在于(yu)其穿透(tou)性更強，能(neng)夠(gou)進行深層的(de)(de)皮下指(zhi)(zhi)(zhi)紋識別(bie)且(qie)能(neng)夠(gou)辨別(bie)活體，因而方(fang)案的(de)(de)安(an)全(quan)性更高；此外，從理(li)論上來講，超(chao)(chao)聲波(bo)(bo)方(fang)案不(bu)(bu)易(yi)受(shou)到(dao)油漬和(he)水漬以及強光(guang)的(de)(de)干(gan)擾，因而解鎖更加穩定可靠，有(you)望成為(wei)指(zhi)(zhi)(zhi)紋之別(bie)方(fang)案發(fa)展的(de)(de)一個重(zhong)要方(fang)向。
巨頭高(gao)(gao)通領銜布局(ju)，穿(chuan)透深(shen)度逐步加強(qiang)。目前，涉足超聲波指(zhi)紋方案(an)的(de)廠商主要(yao)有美國高(gao)(gao)通、FPC、Sonavation 和 ADI 等，ꦕ不(bu)過除高(gao)(gao)通以外(wai)，其他廠商在(zai)該(gai)領域的(de)探索尚處于(yu)產(chan)品(pin)研發階段。在(zai) 2015 年(nian)世(shi)界通信大會（MWC）上，高(gao)(gao)通首次推出基于(yu)超聲波 3D 指(zhi)紋識(shi)別(bie)技(ji)術(shu)的(de)產(chan)品(pin)，不(bu)過彼時由(you)于(yu)穿(chuan)透深(shen)度有限，超聲指(zhi)紋方案(an)未能實(shi)現(xian)屏(ping)下(xia)識(shi)別(bie)，但隨著研發的(de)不(bu)斷(duan)深(shen)入，高(gao)(gao)通目前已能穿(chuan)透 0.8mm 的(de)玻璃，0.65mm 的(de)金屬以及(ji) 1.2mm 的(de) OLED 屏(ping)，從而(er)實(shi)現(xian)屏(ping)下(xia)識(shi)別(bie)。
從(cong)屏上到屏下，超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)方(fang)(fang)(fang)案市(shi)場逐步(bu)拓(tuo)展。2015 年高(gao)通的(de)(de)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)指(zhi)紋(wen)方(fang)(fang)(fang)案發布，而(er)(er)后(hou)分別被(bei)小(xiao)米 5s 和(he)樂(le)視 Max Pro 所采用，盡管(guan)當時由于(yu)(yu)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)方(fang)(f✨ang)(fang)案的(d꧋e)(de)穿透距離有限，高(gao)通在(zai)小(xiao)米 5s 和(he)樂(le)視手機上提(ti)供的(de)(de)并(bing)(bing)非屏下方(fang)(fang)(fang)案，而(er)(er)是類似于(yu)(yu)電容識(shi)別的(de)(de) Home 鍵方(fang)(fang)(fang)案和(he)背部指(zhi)紋(wen)方(fang)(fang)(fang)案，但依然(ran)為超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)指(zhi)紋(wen)技術(shu)的(de)(de)應用積累了經驗。2017 年，高(gao)通的(de)(de)屏下指(zhi)紋(wen)方(fang)(fang)(fang)案曾(ceng)經提(ti)交 vivo 進行測試，盡管(guan)最(zui)終并(bing)(bing)沒有被(bei)采納(na)，但也顯(xian)示(shi)此方(fang)(fang)(fang)案正在(zai)逐步(bu)成熟。
全屏(ping)幕識別：小型化尚待提升，未來或成發展趨勢(shi)
全(quan)屏(ping)識別：目前(qian)尚無應用，后(hou)續發展可(ke)期(qi)。盡管光學方案和(he)超聲波方案都(dou)能夠在一定程(cheng)度上實現(xian)屏(ping)下(xia)指紋識別，但是識別區域卻(que)仍然受到(dao)限制。從發展趨勢來(lai)看，未來(lai)指紋識別可(ke)能會向(xiang)半(ban)屏(♏ping)甚至全(quan)屏(ping)的(de)方向(xiang)發展。
在(zai) 2018 年(nian) CITE 展會上，JDI展示(shi)了一種基于(yu)非(fei)硅基襯底的(de)(de)指紋識別技術(shu)——Pixel eyes 指紋識別技術(shu)。方(fang)(fang)案(an)實現的(de)(de)關鍵在(zai)于(yu)將電(dian)容指紋傳(chuan)感(gan)器(qi)集成到玻(bo)璃(li)面(mian)板(ban)上，以實現傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)(de)透明化，在(zai) JDI 的(de)(de)方(fang)(fang)案(an)中，透明傳(chuan)感(gan)器(qi)被放置在(zai)顯示(shi)面(mian)板(ban)的(de)(de)上方(fang)(fang)，并利(li)用(yong)硬度(du)升級之(zhi)后的(de)(de)偏光片代替傳(chuan)統(tong)的(de)(de)玻(bo)璃(li)蓋(gai)板(ban)，以🐼保(bao)(bao)證傳(chuan)感(gan)器(qi)上方(fang)(fang)蓋(gai)板(ban)的(de)(de)厚(hou)度(du)保(bao)(bao)持在(zai) 0.2mm 左(zuo)右(you)因而(er)解決了傳(chuan)統(tong)電(dian)容方(fang)(fang)案(an)穿透力不足的(de)(de)問(wen)題。除(chu)了 JDI 之(zhi)外，在(zai)非(fei)硅基襯底方(fang)(fang)案(an)（off-chip）方(fang)(fang)面(mian)展開研發的(de)(de)公司還有很多，比(bi)如韓國廠商 CrucialTec、挪威(wei)廠商 IDEX 以及(ji)國內(nei)廠商上海蘿箕等。
JDI玻璃基(ji)透明(ming)指(zhi)紋識別(bie)芯片
DFS方案示意圖（圖片來源：pconline）
精細(xi)化、小型化尚(shang)待提升，未來有望(wang)成為新趨勢。目前，off-chip 方案已經在安防等(deng)領域使(shi)用(yong)，但在移動(dong)終端的(de)(de)(de)(de)應用(yong)仍然面臨(lin)一(yi)🍌些挑戰——例(li)如(ru)，電(dian)容式 off-chip 方案要(yao)(yao)求蓋(gai)板厚(hou)度足(zu)夠小，這對手機偏振片(pian)的(de)(de)(de)(de)硬度提出(chu)了更高的(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)求，并且手機膜等(deng)配件甚至會無法使(shi)用(yong)，第二，off-chip 模組所需(xu)要(yao)(yao)的(de)(de)(de)(de)放(fang)置空間依(yi)然較大(da)，可能需(xu)要(yao)(yao)進一(yi)步進行小型化的(de)(de)(de)(de)處理，第三，玻璃基(ji)傳感(gan)器識(shi)(shi)別的(de)(de)(de)(de)精度可能不(bu)及硅(gui)基(ji)傳感(gan)器，由此(ci)導致識(shi)(shi)別質(zhi)量相對不(bu)足(zu)等(deng)。綜合來看，全屏(ping)幕識(shi)(shi)別是一(yi)種仍需(xu)不(bu)斷完善的(de)(de)(de)(de)技(ji)(ji)術，但從(cong)理🎐論上來講，該技(ji)(ji)術能夠為用(yong)戶帶(dai)來更好的(de)(de)(de)(de)體驗，未來隨著技(ji)(ji)術的(de)(de)(de)(de)成熟，該方案有望(wang)成為指紋識(shi)(shi)別發(fa)展的(de)(de)(de)(de)新趨勢。
產(chan)業鏈：傳(chuꦰan)統龍頭主(zhu)導方案，歐菲領(ling)跑封裝(zhu🅰ang)制造
光(guang)學(xue)(xue)方(fang)案(an)(an)傳(chuan)(chuan)統龍頭主(zhu)導，國(guo)內廠(chang)商(shang)(shang)全面(mian)布局(ju)。光(guang)學(xue)(xue)指(zhi)紋識別(bie)方(fang)案(an)(an)的(de)(de)產業鏈(lian)主(zhu)要(yao)(yao)分為(wei)算法及(ji)芯片、CMOS、Lens、濾光(guang)片以(yi)及(ji)產品封裝，國(guo)內重點關(guan)注(zhu)匯頂(ding)(ding)、歐菲。算法芯片技術是(shi)核心(xin)，涉足該領域的(de)(de)主(zhu)要(yao)(yao)是(shi)新思(si)、匯頂(ding)(ding)等傳(chuan)(chuan)統龍頭。光(guang)學(xue)(xue)元(yuan)件方(fang)面(mian)，主(zhu)要(yao)(yao)分為(wei)光(guang)源、Lens、濾光(guang)片以(yi)及(ji) CMOS 傳(chuan)(chuan)感器，光(guang)源主(zhu)要(yao)(yao)采用(yong)(yong) OLED 自(zi)發光(guang)，Lens 起聚焦反射(she)光(guang)的(de)(de)作用(yong)(yong)，濾光(guang)片過濾雜散光(guang)，&nb🌳sp;CMOS 轉(zhuan)換光(guang)電(dian)信號。 CMOS 光(guang)電(dian)傳(chuan)(chuan)感器方(fang)面(mian)，國(guo🔥)際主(zhu)要(yao)(yao)廠(chang)商(shang)(shang)包括索尼、三星、海(hai)力士(shi)和安(an)森美等，國(guo)內則主(zhu)要(yao)(yao)有豪威科(ke)(ke)(ke)技和格科(ke)(ke)(ke)微。在下(xia)游封裝方(fang)面(mian)，歐菲科(ke)(ke)(ke)技目前是(shi)安(an)卓系廠(chang)商(shang)(shang)光(guang)學(xue)(xue)指(zhi)紋方(fang)案(an)(an)的(de)(de)獨(du)家供(gong)(gong)應(ying)商(shang)(shang)。綜合來看，我們(men)認為(wei)光(guang)學(xue)(xue)屏(ping)下(xia)指(zhi)紋產業鏈(lian)中最值得關(guan)注(zhu)的(de)(de)國(guo)內廠(chang)商(shang)(shang)包括上(shang)游方(fang)案(an)(an)提供(gong)(gong)商(shang)(shang)匯頂(ding)(ding)科(ke)(ke)(ke)技和下(xia)游獨(du)家封裝廠(chang)商(shang)(shang)歐菲科(ke)(ke)(ke)技。
算(suan)法芯(xin)片領(ling)域，匯(hui)(hui)頂(ding)、Synaptics 居首(shou)，短(duan)期內(nei)(nei)或將均分(fen)市(shi)(shi)場(chang)。在光(guang)學指紋(wen)(wen)方案的(de)(de)算(suan)法芯(xin)片環(huan)節目前相(xiangꦺ)對領(ling)先的(de)(de)是(shi)美國(guo) Synaptics 和深圳匯(hui)(hui)頂(ding)，其(qi)中 Synaptics 是(shi)三(san)星的(de)(de)供應(ying)商之(zhi)一(yi)，2016 年 12 月 13 日，Synaptics 宣布推出(chu)(chu)業內(nei)(nei)首(shou)款面向智能(neng)(neng)手機和平板電腦的(de)(de)光(guang)學指紋(wen)(wen)傳感器 Natural ID，2018 年 1 月，該方案在 vivoX20Plus 上實現商用，成為首(shou)款正式面向市(shi)(shi)場(chang)的(de)(de)屏下(xia)指紋(wen)(wen)產(chan)品，未來 Synaptics 還將有望在小米、三(san)星等廠商的(de)(de)產(chan)品上繼續得到(dao)使用；匯(hui)(hui)頂(ding)是(shi)國(🉐guo)內(nei)(nei)指紋(wen)(wen)傳感器的(de)(de)龍頭企業，同時也(ye)是(shi)全球指紋(wen)(wen)識(shi)別行業的(de)(de)前三(san)甲，下(xia)游(you)客戶覆蓋國(guo)內(nei)(nei)安卓系的(de)(de)各大廠商，公司幾(ji)乎與 Synaptics 同時研發出(chu)(chu)光(guang)學屏下(xia)指紋(wen)(wen)方案，該方案能(neng)(neng)夠有效兼(jian)容 OLED 軟硬(ying)屏，并(bing)具有活(huo)體檢測功能(neng)(neng)。
目前方(fang)(fang)(fang)案(an)(an)(an)已被 vivoX21、華為(wei) MateRS 等手機采(cai)用(yong)。除上(shang)述傳統巨頭，敦泰也在積(ji)極部署光(guang)學(xue)屏(ping)下指紋(wen)(wen)方(fang)(fang)(fang)案(an)(an)(an)，其獨有方(fang)(fang)(fang)案(an)(an)(an)能夠檢測(ce) 3D 立體指紋(wen)(wen)圖像，并且兼(jian)容 LCD 和 OLED 屏(ping)，兼(jian)容性和安全性更(geng)強，目前方(fang)(fang)(fang)案(an)(an)(an)暫未投(tou)入市(shi)(shi)場(chang)。總(zong)體來(lai)看，短期內匯頂、新思或(huo)將暫時瓜分(fen)光(guang)學(xue)屏(ping)下指紋(wen)(wen)市(shi)(shi)場(chang)，按照 2019 年光(guang)學(xue)方(fang)(fang)(fang)案(an)(an)(a🧜n)與超聲方ꦑ(fang)(fang)(fang)案(an)(an)(an)市(shi)(shi)場(chang)占(zhan)比(bi) 7:3，其中(zhong)光(guang)學(xue)方(fang)(fang)(fang)案(an)(an)(an)及芯(xin)片占(zhan)總(zong)識(shi)別模(mo)組比(bi) 50%，模(mo)組單(dan)價(jia) 10 美元，有望為(wei)方(fang)(fang)(fang)案(an)(an)(an)廠商帶來(lai)近 4 億美元收入規模(mo)。
Lens 采用(yong)(yong)(yong)微(wei)透(tou)鏡陣列(lie)(lie)，國(guo)內關注舜宇、歐(ou)菲、水晶(jing)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)電(dian)(dian)。光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學屏下(xia)指紋方案(an)所采用(yong)(yong)(yong)的(de)Lens 主(zhu)要(yao)是微(wei)透(tou)鏡陣列(lie)(lie)，用(yong)(yong)(yong)以(yi)將(jiang)透(tou)過各個(ge)小(xiao)孔(kong)的(de)折返光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)聚焦，提高信噪比。生產廠商(shang)方面(mian)(mian)，境外廠商(shang)主(zhu)要(yao)有大(da)立光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)、玉晶(jing)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)和關東辰美等，其中(zhong)大(da)立光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)是光(g𒉰uang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學鏡片行業的(de)傳統(tong)龍頭，關東辰美是蘋果產業鏈的(de)重要(yao)供(gong)應商(shang)，舜宇是近年來手(shou)機和車用(yong)(yong)(yong)攝像等設備(bei)領域成長(chang)最(zui)快的(de)一家企(qi)業，同時也是光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學鏡頭領域可以(yi)比擬(ni)大(da)立光(guanꦺg)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)企(qi)業。在濾光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)片方面(mian)(mian)，濾光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)片的(de)選(xuan)取取決于光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源的(de)選(xuan)取，對于紅(hong)外光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源（敦泰方案(an)需(xu)外加紅(hong)外光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源），濾光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)片需(xu)采用(yong)(yong)(yong)窄帶濾光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)片，主(zhu)要(yao)供(gong)應商(shang)由(you)水晶(jing)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)電(dian)(dian)等，而(er)對于 OLED 光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源，則僅(jin)需(xu)采用(yong)(yong)(yong)普通(tong)濾光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)片，在這(zhe)方面(mian)(mian)歐(ou)菲、水晶(jing)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)電(dian)(dian)等均有良好的(de)技術積累。
CMOS 傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)方面，國外廠(chang)商(shang)市場占比較大，國內格科微(wei)發展迅速。CMOS 傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)在(zai)(zai)指(zhi)紋模(mo)組中(zhong)主要用于(yu)將光信(xin)(xin)號(hao)轉化為電信(xin)(xin)號(hao)，由于(yu)指(zhi)紋模(mo)組只(zhi)需(xu)(xu)要采集紋路信(xin)(xin)息(xi)，而無需(xu)(xu)采集色彩信(xin)(xin)息(xi)，因此對(dui) CMOS 傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)色彩識別的꧃(de)要求較低(di)。供(gong)應商(shang)方面，目前(qian)國際上主要的(de) CMOS 傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)提供(gong)商(shang)有(you)括(kuo)索尼、三星、海力士、豪威（被(bei)中(zhong)國企業(ye)收購）和安森(sen)美等。而在(zai)(zai)國內，格科微(wei)近年來成長迅速，在(zai)(zai)與中(zhong)芯國際的(de)合作下，公司(si)到(dao) 2017 年已經成長為僅次🗹(ci)于(yu)索尼的(de)全球(qiu)第二大 CMOS 芯片生產企業(ye)。
預計(ji) 2019 年(nian)封裝(zhuang)(zhuang)業務規模(mo)(mo)(mo)近 10 億(yi)(yi)美(mei)元，歐(ou)(ou)菲(fei)(fei)科技(ji)市(shi)占居首(shou)。模(mo)(mo)(mo)組(zu)(zu)(zu)封裝(zhuang)(zhuang)是(shi)指紋(wen)傳感器(qi)生產的(de)(de)另一(yi)個重要(yao)(yao)環節，結合傳統指紋(wen)傳感器(qi)的(de)(de)成本(ben)構成經驗，通(tong)常模(mo)(mo)(mo)組(zꦕu)(zu)(zu)封裝(zhua𝔉ng)(zhuang)會占到模(mo)(mo)(mo)組(zu)(zu)(zu)成本(ben)整體的(de)(de) 15%左(zuo)右。目前，國際上主要(yao)(yao)的(de)(de)指紋(wen)傳模(mo)(mo)(mo)組(zu)(zu)(zu)封裝(zhuang)(zhuang)企(qi)業有(you)歐(ou)(ou)菲(fei)(fei)科技(ji)、丘鈦科技(ji)、比亞迪(di)電子、三星、TDK 等(deng)。其中歐(ou)(ou)菲(fei)(fei)科技(ji)在(zai)屏下(xia)指紋(wen)方面(mian)的(de)(de)布局(ju)較為領先，目前基(ji)本(ben)是(shi)安(an)卓系(xi)手(shou)機廠(chang)商(shang)屏下(xia)指紋(wen)模(mo)(mo)(mo)組(zu)(zu)(zu)封裝(zhuang)(zhuang)的(de)(de)獨家供應商(shang)，并且(qie)在(zai)未來(lai)一(yi)段(duan)時間仍將(jiang)占有(you)較大的(de)(de)市(shi)場(chang)(chang)份額，我們預計(ji) 2019 年(nian)全球屏下(xia)指紋(wen)設備的(de)(de)出(chu)貨量將(jiang)超過(guo) 1 億(yi)(yi)部，按照(zhao)每(mei)套模(mo)(mo)(mo)組(zu)(zu)(zu) 10 美(mei)元，市(shi)場(chang)(chang)規模(mo)(mo)(mo)將(jiang)近 10 億(yi)(yi)美(mei)元，其中假設歐(ou)(ou)菲(fei)(fei)科技(ji)市(shi)占 50%，則識(shi)別模(mo)(mo)(mo)組(zu)(zu)(zu)將(jiang)公司帶來(lai)約 5 億(yi)(yi)美(mei)元營收。
超聲波方案(an)國外🐭廠商主導，國內廠商涉足壓電材料(liao)、下(xia)游封裝領(ling)域
超聲波方(fang)(fang)案(an)(an)的(de)(de)產業鏈可以分(fen)為(wei)算法芯片、傳(chuan)(chuan)感器(qi)以及封裝三部(bu)分(fen)，而傳(chuan)(chuan)感器(qi)的(de)(de)上(shang)游♕主要是壓(ya)電材(cai)(cai)料。在算法和芯片方(fang)(fang)面，目前(qian)高(gao)通是該領域唯一(yi)一(yi)個已經實現方(fang)(fang)案(an)(an)商(shang)用的(de)(de)企業，而除(chu)高(gao)通外，Sonovation、InvenSense 以及 FPC 等廠(chang)商(shang)也在探索相應的(de)(de)解決(jue)方(fa✤ng)(fang)案(an)(an)。在壓(ya)電材(cai)(cai)料方(fang)(fang)面，目前(qian)高(gao)通使(shi)用 PVDF 有(you)機聚合物材(cai)(cai)料，Sonovation 和 InvenSense 使(shi)用壓(ya)電陶瓷材(cai)(cai)料，壓(ya)電材(cai)(cai)料的(de)(de)主要生產廠(chang)商(shang)有(you)新加坡 IME 和國內的(de)(de)三環(huan)集團(tuan)等，而傳(chuan)(chuan)感器(qi)制造方(fang)(fang)面則主要
由(you) InvenSense、臺積電、意法半導體等境外(wai)企業生產。在封裝環(huan)節(jie)，目前高通的主要合作商為臺灣 GI💟S 和歐菲科(ke)技。
3D Sensing：應(ying)用領域不斷拓展，滲透率(lv)提升可期
技術路徑：前置結(jie)構光方案占(zhan)優，后置 TOF 或成新選擇。
3D 攝(she)像(xiang)的技(ji)術(shu)路徑主(zhu)要(yao)分為(wei)兩種，前置(zhi)識別主(zhu)要(yao)采用結(jie)構(gou)光方(fang)(fang)案(an)，TOF 方(fang)(fang)案(an)更(geng)(geng)加適用動(dong)態(tai)場景。3D 攝(she)像(xiang)主(zhu)要(yao)有(you)兩種實(shi)現路徑，一種是(shi)結(jie)構(gou)光方(fang)(fang)案(an)，另一種是(shi)“飛(fei)行測距”（TOF）方(fang)(fang)案(an)。其中結(jie)構(gou)光方(fang)(fang)案(an)的優(you)(you)點(dian)在(zai)于功耗小，技(ji)術(shu)成熟(shu)，更(geng)(geng)適用于靜態(tai)場景，結(jie)構(gou)光人(ren)臉識別技(ji)術(shu)已經被蘋果、小米等(deng)廠商采用，我們(men)認(ren)為(wei)該方(fang)(fang)案(an)未(wei)來仍將在(zai)面部識別領域占據主(zhu)導(dao)地💮位(wei)；而 TOF 方(fang)(fang)案(an)的優(you)(you)點(dian)在(zai)于遠距離情境下噪聲(sheng)較低(di)，同時具有(you)更(geng)(geng)高的 FPS，未(wei)來在(zai)后(hou)置(zhi) AR、 VR 領域或(huo)將得到(dao)更(geng)(geng)廣泛的應用。
結構光方案：率先布局面部識(shi)別，滲透率有望持續(xu)提升(sheng)
結(jie)(jie)構光(guang)(guang)(guang)技術成熟，適用(yong)于(yu)面(mian)部(bu)識(shi)別、背景虛化(hua)等(deng)靜(jing)態場景。結(jie)(jie)構光(guang)(guang)(guang)的基(ji)本原理是(shi)投(tou)射光(guang)(guang)(guang)學圖形到被(bei)觀(guan)測(ce)物體(ti)(ti)上，從而使(shi)激(ji)光(guang)(guang)(guang)在(zai)最終物體(ti)(ti)表(biao)(biao)面(mian)的落(luo)點(dian)(dian)產生(sheng)位(wei)(wei)移(yi)。此時(shi)使(shi)用(yong)紅(hong)外攝像頭(tou)來(lai)檢測(ce)物體(ti)(ti)表(biao)(biao)面(mian)上的圖形，通過位(wei)(wei)移(yi)變化(hua)就⛎(jiu)(jiu)能(neng)夠算出(chu)物體(ti)(ti)的位(wei)(wei)置和深度信(xin)(xin)息。結(jie)(jie)構光(guang)(guang)(guang)的優點(dian)(dian)在(zai)于(yu)一次成像就(jiu)(jiu)可以得到深度信(xin)(xin)息，能(neng)耗(hao)低(di)，分辨(bian)率高(gao)。缺點(dian)(dian)在(zai)于(yu)對(dui)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)和光(guang)(guang)(guang)學器件有(you)較(jiao)(jiao)高(gao)要求。結(jie)(jie)構光(guang)(guang)(guang)因其不用(yong)多次成像，能(neng)耗(hao)較(jiao)(jiao)低(di)，便于(yu)安裝(zhuang)和維護(hu)等(deng)特點(dian)(dian)，使(shi)得其在(zai)人臉識(shi)別的靜(jing)態應用(yong)場景較(jiao)(jiao)為(wei)突出(chu)。雖然 TOF 方案的 FPS 更高(gao)，但手機(ji)面(mian)部(bu)識(shi)別主要針對(dui)靜(jing)態應用(yong)場景，不需要高(gao)刷(shua)新頻率。結(🃏jie)(jie)構光(guang)(guang)(guang)的功耗(hao)較(jiao)(jiao)小有(you)利于(yu)節省電量(liang)，同(tong)時(shi)算法較(jiao)(jiao)為(wei)簡單。綜合來(lai)看結(jie)(jie)構光(guang)(guang)(guang)是(shi)當前面(mian)部(bu)識(shi)別，背景虛化(hua)等(deng)靜(jing)態場景的首選。
結構(gou)分為發射(she)端和(he)接(jie)收(shou)端，發ꦗ射(she)端產生(sheng)特(te)定光(guang)學圖案，接(jie)收(shou)端檢測(ce)光(guang)斑位移。
結構光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)路分(fen)為發射(she)端(duan)(duan)和接收(shou)端(duan)(duan)，發射(she)端(duan)(duan)的主(zhu)要構成包括點光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)、準直(zhi)(zhi)鏡頭、光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)元(yuan)件和 Lens，其(qi)中點光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)+準直(zhi)(zhi)鏡頭充當(dang)整(zheng)個光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)路的光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)，產生(sheng)擴(kuo)束(shu)平行光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)，光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)元(yuan)件分(fen)為兩種，一種是(shi)(shi)蘋果(guo)采(cai)(cai)用的普(pu)通(tong) DOE，另一種則(ze)是(shi)(shi) Mantis Vision Ltd（MV 公司(si)）所采(cai)(cai)用的“Pattern”型光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)，無(wu)論哪(na)種方案，光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)的作(zuo)用都是(shi)(shi)產生(sheng)衍(yan)射(she)圖案，而光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)之后的 Lens 的作(zuo)用則(ze)是(shi)(shi)將衍(yan)射(she)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)重(zhong)新(xin)進行準直(zhi)(zhi)化處理(li)，以保證(zheng)光(guan꧟g)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)束(shu)的密集(ji)度。接收(shou)端(duan)(duan)主(zhu)要是(shi)(shi)一個紅(hong)外接收(shou)鏡頭，由光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學鏡片、紅(hong)外濾光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)片和 CMOS 傳感器組成，其(qi)作(zuo)用為通(tong)過對反射(she)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)斑的探(tan)測還原(yuan)深度信(xin)息。
蘋果(𒁃guo)率先采用結(jie)構光方案，預計未(wei)來有望持續滲透，19 年市場空間將(jiang🎀)接近 40 億(yi)美元(yuan)。
TOF 方(fang)案：后置 3D 新選(xuan)擇，更適用于動(dong)態場景
TOF 技(ji)術(shu)通(tong)過計算(suan)發射(she)(she)(she)(she)光的(de)反(fan)射(she)(she)(she)(she)時(shi)間(jian)差(cha)來換算(suan)物體(ti)(ti)距(ju)離(li)(li)(li)。TOF（TimeofFlight）技(ji)術(shu)的(de)原理是發射(she)(she)(she)(she)紅外光遇物體(ti)(ti)反(fan)射(she)(she)(she)(she)后計算(suan)發射(she)(she)(she)(she)光的(de)反(fan)射(she)(she)(she)(she)時(shi)間(jian)差(cha)，來換算(suan)物體(ti)(ti)的(de)距(ju)離(li)(li)(li)。TOF 方案的(de)優點在于相應速度(du)更快(kuai)，具(ju)有較高的(de) FPS，且探測誤(wu)(wu)差(cha)與距(ju)離(li)(li)(li)呈線性(xing)關(guan)系，在對(dui)(dui)(dui)遠距(ju)離(li)(li)(li)物體(ti)(ti)的(de)探測方面優于結(jie)構光（后者(zhe)的(de)探測誤(wu)(wu)差(cha)與距(ju)離(li)(li)(li)呈現二次型關(guan)系）。因而更加適用于動態場景和 3D 攝像。缺點是功率相對(dui)(dui)(dui)較大，且對(dui)(dui)(dui)于近距(ju)離(li)✤(li)(li)物體(ti)(ti)識(shi)別的(de)精度(du)不夠(gou)高。目前主流 TOF技(ji)術(shu)使用 SPAD（single-photon avalanche diode）陣列來檢(jian)測反(fཧan)射(she)(she)(she)(she)光的(de)時(shi)間(jian)空間(jian)信息。SPAD是具(ju)有較高靈敏度(du)的(de)半導體(ti)(ti)光電檢(jian)測器，能對(dui)(dui)(dui)弱光信號進行較為精確的(de)識(shi)別。
主(zhu)(zhu)要組件為(wei) 3 顆(ke)(ke)紅(hong)外激(ji)光(guang)(guang)(guang)二極(ji)管(guan)(guan)、1 顆(ke)(ke)紅(hong)外圖(tu)(tu)(tu)像傳(chuan)感(gan)(gan)器以(yi)及紅(hong)外濾光(guang)(guang)(guang)片。TOF 技術(shu)路線的(de)(de)代(dai)表(biao)為(wei)微(wei)軟的(de)(de) Kinect2。Kinect2 是微(wei)軟針對(dui)(dui) PC 和 Xbox 推出(chu)的(de)(de) 3D 感(gan)(gan)應(ying)攝像機(ji)。根據 Chipworks 對(dui)(dui) Kinect2 的(de)(de)拆解，其主(zhu🌺)(zhu)要核心部件為(wei) 3 顆(ke)(ke)紅(hong)外激(ji)光(guang)(guang)(guang)二極(ji)管(guan)(guan)、1 顆(ke)(ke)紅(hong)外光(guang)(guang)(guang)圖(tu)(tu)(tu)像傳(chuan)感(gan)(gan)器、1 顆(ke)(ke)可見光(guang)(guang)(guang)圖(tu)(tu)(tu)像傳(chuan)感(gan)(gan)器和 1 顆(ke)(ke)圖(tu)(tu)(tu)像處理主(zhu)(zhu)芯(xin)片。主(zhu)(zhu)要工作(zuo)原理為(wei)：紅(hong)外激(ji)光(guang)(guang)(guang)二極(ji)管(guan)(guan)發射近紅(hong)外激(ji)光(guang)(guang)(guang)，光(guang)(guang)(guang)碰到環(huan)境中(zhong)的(de)(de)物(wu)體(ti)發生反(fan)射，紅(hong)外光(guang)(guang)(guang)圖(tu)(tu)(tu)像傳(chuan)感(gan)(gan)器采集反(fan)射光(guang)(guang)(guang)，計算反(fan)射信號與發射信號的(de)(de)時間差(cha)，從而得(de)知位置距離信息，采用 3 顆(🅠ke)(ke)紅(hong)外激(ji)光(guang)(guang)(guang)二極(ji)管(guan)(guan)的(de)(de)原因在(zai)于提供(gong)空間自由(you)度(du)更大的(de)(de)探測(ce)，可見光(guang)(guang)(guang)相機(ji)的(de)(de)作(zuo)用是獲取環(huan)境實時的(de)(de) XY 平面物(wu)體(ti)信息。
AR 帶(dai)動(dong)🔴后置(zhi) 3D 需求(qiu)，TOF 有(you)望大顯(xian)身手(shou)。增(zeng)強現實(shi)(shi)技術(shu)（AR）是(shi)一種實(shi)(shi)時地(di▨)計算攝影機影像(xiang)(xiang)的位置(zhi)及角度并加上相應圖(tu)像(xiang)(xiang)、視(shi)頻、3D 模型的技術(shu)，這(zhe)種技術(shu)的目(mu)標(biao)是(shi)在(zai)屏幕上把虛(xu)擬世界套在(zai)現實(shi)(shi)世界并進行互動(dong)。在(zai)升級 iOS 11 系(xi)統后，蘋果手(shou)機可下載 AR 應用(yong)(yong)，目(mu)前(qian)應用(yong)(yong)的實(shi)(shi)現方(fang)式主要為通過前(qian)置(zhi)結構光攝像(xiang)(xiang)頭探測人臉與手(shou)機的距離，按照距離的遠近(jin)調整畫面和聲音(yin)效果，給用(yong)(yong)戶(hu)帶(dai)來(lai) 3D 感(gan)官上的體驗，但這(zhe)種方(fang)案的缺陷在(zai)于用(yong)(yong)戶(hu)活動(dong)范圍和視(shi)角范圍有(you)限(xian)，難以帶(dai)來(lai)沉浸(jin)式的感(gan)受。
目前(qian)(qian)，有(you)消息稱(cheng)蘋(pin)果等(deng)公(gong)司正在開(kai)發(fa)后置(zhi) 3D 傳(chuan)感系統，與頭戴式眼(yan)鏡想配合，通過 3D 傳(chuan)感系統檢(jian)測深(shen)度(du)信息，構建三(san)維地圖，并(bing)將經過系統虛擬加工(gong)的(de)環境信息借助手機屏幕輸(shu)出給(gei)用戶，能夠(gou)帶(dai)來沉浸式的(de) 3D 體驗。由于(yu) TOF 具(ju)有(you)較高的(de) FPS，在動(dong)(dong)態(tai)識(shi)別領(ling)域更(geng)具(ju)優勢，并(bing)且(qie)隨(sui)著技(ji)術的(de)發(fa)展，目前(qian)(qian)微軟等(deng)公(gong)司開𓃲(kai)發(fa)的(de) TOF 產品(pin)對深(shen)度(du)的(de)探測誤差(cha)已經能夠(gou)維持在 0.5%以內，并(bing)且(qie)視(shi)角也較以前(qian)(qian)有(you)大幅提升，目前(qian)(qian)基本滿(man)足 3D 拍攝(she)和渲染的(de)要求(qiu)，并(bing)且(qie)隨(sui)著功耗的(de)不斷降低，TOF 方(fang)案已基本能夠(gou)搭載于(yu)移動(dong)(dong)設備上，未來該方(fang)案或(huo)將在 AR 領(ling)域大顯身手。
產(ch𓂃an)業鏈：硬件國產(chan)化在即，算法領(ling)域有(you)望(wan🔜g)進(jin)一步突(tu)破
結構光：接收端硬件(jian)國產化替代程(cheng)度較高
結構光(guang)(guang)發射(she)端國(guo)(guo)外為主(zhu)，接(jie)收(shou)端國(guo)(guo)產化替代程(cheng)度較(jiao)大。目前(qian)結構光(guang)(guang)方案設備成本約為 20美金(jin💖)，其中算法芯(xin)片(pian) 4-6 美金(jin)，接(jie)收(shou)端 5-6 美金(jin)，發射(she)端 10 美金(jin)左右。發射(she)端的激光(guang)(guang)器和光(guang)(guang)學(xue)元件(jian)行業(ye)壁(bi)壘較(jiao)高，目前(qian)國(guo)(guo)內(nei)(nei)廠商較(jiao)少涉及該領(ling)域(yu)。而接(jie)收(sho🥂u)端的濾光(guang)(guang)片(pian)，鏡頭和模(mo)組業(ye)務(wu)壁(bi)壘相對較(jiao)低，國(guo)(guo)內(nei)(nei)水晶光(guang)(guang)電、舜宇光(guang)(guang)學(xue)、歐菲光(guang)(guang)、丘鈦科技等廠商已切入該領(ling)域(yu)并(bing)實現量產。
算法(fa)芯(xin)片(pian)方(fang)面，主(zhu)要(yao)廠商有 Primesense、Mantis⛎ Vision和英特爾，國內奧比中光(guang)擁有自(zi)主(zhu)產權。另外(wai)芯(xin)智訊了解，華捷艾米也(ye)準(zhun)備(bei)推出針對智能手機的(de)(de)小(xiao)型化的(de)(de)3D結構光(guang)方(fang)案，算法(fa)似(si)乎(hu)也(ye)是自(zi)主(zhu)的(de)(de)。
在(zai)幾家公(gong)(gong)司(si)(si)中(zhong)，Primesense 是蘋果(guo)的(de)(de)(de)全(quan)(quan)資(zi)子公(gong)(gong)司(si)(si)，方(fang)(fang)案(an)(an)(an)芯片(pian)專供蘋果(guo)，目(mu)前(qian)(qian)已(yi)(yi)經(jing)在(zai) iPhoneX 上(shang)得到使用；Mantis Vision 的(de)(de)(de)方(fang)(fang)案(an)(an)(an)在(zai) DOE 的(de)(de)(de)加(jia)工上(shang)獨具特(te)點，通(tong)過獨特(te)的(de)(de)(de) Pattern 設計， MV 的(de)(de)(de)方(fang)(fang)案(an)(an)(an)能夠建立起不同光斑之間的(de)(de)(de)信息聯系，因此(ci)(ci)目(mu)前(qian)(qian)在(zai)識(shi)別精度方(fang)(fang)面(mian)要(yao)超過蘋果(guo)的(de)(de)(de)第一代 DOE 方(fang)(fang)案(an)(an)(an)。國內方(fang)(fang)面(mian)，目(mu)前(qian)(qian)奧比中(zhong)光在(zai) 3D 方(fang)(fang)案(an)(an)(an)方(fang)(fang)面(mian)相對領先，公(gong)(gong)司(si)(si)是國內唯一一家擁(yong)有全(quan)(quan)自(zi)主產權的(de)(de)(de)、能夠量(liang)產消費級 3D 傳感器(qi)公(gong)(gong)司(si)(si)，2016 年公(gong)(gong)司(si)(si)曾獲得全(quan)(quan)球第二大芯片(pian)方(fang)(fang)案(an)(a🐬n)(an)商(shang)聯發科的(de)(de)(de)戰略投資(zi)，并在(zai)此(ci)(ci)后實現電視(shi)操(cao)作系統中(zhong) 3D 傳感器(qi)的(de)(de)(de)量(liang)產，此(ci)(ci)外(wai)奧比還自(zi)行設計了基于結構光的(de)(de)(de) ASIC 芯片(pian)，目(mu)前(qian)(qian)已(yi)(yi)確定被 OPPO 所采用。
聯(lian)美控(kong)股于 2018 年 1 月投資 3600 萬美元于以色列(lie)高(gao)科技 3D Sensing 公(gong)司 Mantis Vision，持股 17.36%，成為其最大🌱股東，MV 主營為基于結構光(guang)技術的(de)(de)(de)(de) 3D 模組(zu)，其獨(du)有的(de)(de)(de)(de)編碼(ma)結構光(guang)技術在 3D 傳感和成像方面具有領先(xian)優(you)勢，近日(ri)發(fa)布的(ꦇde)(de)(de)(de)小米8透明探索版就是使(shi)用(yong)了(le) MV 的(de)(de)(de)(de) 3D結構光(guang)方案(an)，由國內的(de)(de)(de)(de)歐菲科技提(ti)供模組(zu)方案(an)。
小米8透明探索版3D機構光(guang)模組結(jie)構
發射(she)端構成(cheng)主要(yao)(yao)為(wei)擴束激光(guang)(guang)器、衍射(sᩚᩚᩚᩚᩚᩚᩚᩚᩚ𒀱ᩚᩚᩚhe)光(guang)(guang)學(xue)元件、Lens 等部分組成(cheng)，供應鏈以國(guo)外廠商(shang)為(wei)主導。具體而言，VCSEL 紅外光(guang)(guang)源方面，目(mu)前 Lumentum 是蘋(pin)果的(de)主要(yao)(yao)供應商(shang)，而國(guo)外廠商(shang)在該領域具備(bei)競(jing)爭力的(de)還(huan)有 Finsar，Heptagon、II-VI以及ams 等，由于(yu) VCSEL 技術壁壘較高，器件功耗(hao)、響應速度(du)、穩(wen)定性都存在很高的(de)設計(ji)難度(du)，因此，目(mu)前全球范(fan)圍內具有 VCSEL 設計(ji)能力的(de)公司主要(yao)(yao)為(wei)歐美光(guang)(guang)通(tong)信(xin)器件巨頭。
國內(nei)方面光迅(xun)科(ke)技、華芯半導體具備中(zhong)(zhong)低端 VCSEL 的設計能力，但整體而(er)言與海外(wai)巨頭(tou)差距較(jiao)大。DOE 光柵方面，各(ge)家的光柵通常有方案提供商(shang)（Primesense、MV）設計，封裝廠商(shang)代工，主(zhu)(zhu)要(yao)封裝制造企(qi)業有臺積電、歐菲(fei)、舜(shun)宇等(deng)；光學透鏡方面，主(zhu)(zhu)要(yao)生產(chan)廠商(shang)目前主(🦩zhu)(zhu)要(yao)有 Heptagon、臺灣奇景光電等(deng)，大陸華天科(ke)技和晶(jing)方科(ke)技在 WLO 晶(jing)圓級光學透鏡方面也有所布局，其中(zhong)(zhong)華天具備較(jiao)為(wei)成熟的加工能力。
接(jie)(jie)收端技(ji)術(shu)(shu)壁壘相對(dui)較(jiao)低，國(guo)產(chan)替代有(you)(you)望(wang)達到較(jiao)高水(shui)(shui)平。結構光(guang)(guang)(guang)方(fang)案的(de)(de)接(jie)(jie)收端主要(yao)由(you)紅外 CMOS 芯片(pian)、濾光(guang)(guang)(guang)片(pian)、光(guang)(guang)(gღuang)學(xue)鏡頭(tou)幾部分構成(cheng)(cheng)。紅外 CMOS 傳感器供(gong)應商(shang)(shang)主要(yao)有(you)(you)意(yi)法半(ban)導體，三(san)星電(dian)子，OV，Aptina，索(suo)尼(ni)，蘋果(guo) 3D 結構光(guang)(guang)(guang)的(de)(de) CMOS 芯片(pian)主要(yao)由(you)意(yi)法半(ban)導體供(gong)應，國(guo)內(nei)在該領(ling)域布局的(de)(de)公司不(bu)多(duo)，相對(dui)而言思比科較(jiao)為成(cheng)(cheng)熟(shu)。濾光(guang)(guang)(guang)片(pian)方(fang)面，通常采用(yong)窄(zhai)帶干涉濾光(guang)(guang)(guang)片(pian)，產(chan)品(pin)具有(you)(you)相對(dui)較(jiao)高的(de)(de)技(ji)術(shu)(shu)難度，目前蘋果(guo)的(de)(de)主要(yao)供(gong)貨(huo)商(shang)(shang)為 VIAVI，其他國(guo)際廠商(shang)(shang)還(huan)有(you)(you) Materion、Buhler 等，國(guo)內(nei)方(fang)面，水(shui)(shui)晶光(guang)(guang)(guang)電(dian)具有(you)(you)較(jiao)強的(de)(de)競(jing)爭(zheng)力，是全(quan)球范(fan)圍內(nei)最重(zhong)要(yao)的(de)(de)窄(zhai)帶濾光(guang)(guang)(guang)片(pian)供(gong)應商(shang)(shang)之一。
TOF 方案：發(fa)射(she)端無(wu)需(xu) DOE 與(yu)準直鏡頭
TOF 方🍃(fang)案不(bu)需要(yao) DOE 和準(zhun)直鏡頭，算法芯片供應商主要(yao)為微軟、TI、三(san)星(xing)等。
TOF產業鏈主要包括紅外光源、紅外傳感器、紅外濾光片，以及傳統的光學組件和鏡頭。相較結構光方案而言，TOF 方案在發射端不需要 DOE 和準直鏡頭，而僅僅只需要 VCSEL 光源即可。而在接收端，TOF 方案與結構光方案的供應廠商類似，國內廠商在接收端能夠實現較大程度的國產替代。另外，TOF 方案與結構光產業鏈的另一個主要區別是算法芯片公司不同。結構光的方案提供商主要有 Primesense、MV、奧比等廠商，而 TOF 方案則以Microsoft、TI、三星、松下為主，國內廠商目前較少涉及 TOF 的方案提供和芯片設計領域。
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