不久前網(wǎng)絡(luò)上爆出系列"高仿iPhone6"的照片。從外觀看上去，普通的消費(fèi)者很難從外觀上區(qū)分其與真iPhone6的差別。而且這款手機(jī)甚至還擁有蘋果的致命武器--指紋識(shí)別功能。據(jù)了解，這款手機(jī)的指紋識(shí)別，采用了由國(guó)內(nèi)的芯片公司邁瑞微電子制造的AFS120芯片，已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。此次的"國(guó)產(chǎn)指紋識(shí)別芯片"，引起大范圍的熱議。

    筆者為此專訪邁瑞微電子的科學(xué)家李揚(yáng)淵先生，希望可以從技術(shù)和的層面，給熱心網(wǎng)友們答疑解惑。

    算法模型

    李揚(yáng)淵介紹說(shuō)，AFS120芯片的優(yōu)勢(shì)在于采用了Pattern Match紋理匹配法，限度的利用了紋理信息，彌補(bǔ)了智能手機(jī)使用的指紋傳感器圖像采集面積不足的缺點(diǎn)，讓使用體驗(yàn)和安全性保持在傳統(tǒng)應(yīng)用的等級(jí)。這也是指紋識(shí)別行業(yè)內(nèi)首次成功商用該技術(shù)。

    高水準(zhǔn)的算法讓傳感器的靈敏度和有效探測(cè)距離顯著提升。具體說(shuō)來(lái)，即便是極端模糊的圖像也能夠識(shí)別，這就使傳感器表面的保護(hù)介質(zhì)厚度可以成倍的增加，也能對(duì)各種類型的指紋保持魯棒性。

    芯片封裝

    與蘋果等廠商基于Trench + Wire Bonding的封裝制程不同，邁瑞微研發(fā)了基于TSV的封裝制程。TSV封裝對(duì)指紋模組的可制造性帶來(lái)革命性優(yōu)勢(shì)，減小了模組尺寸，大幅度提高模組良率，工藝簡(jiǎn)單更適合手機(jī)工業(yè)的需求。

    與蘋果的差異

    就大家關(guān)心的同蘋果的"差異性特點(diǎn)"，他表示，蘋果的RF型的原理是反射波正交解調(diào)求幅；而邁瑞微的技術(shù)路線是"C-Q-T"間接測(cè)量并以開關(guān)電路實(shí)現(xiàn)。拿模擬電源和數(shù)字電源做比喻，模擬電源的理論極限效率，但容易因制程偏差而跑遠(yuǎn)，數(shù)字開關(guān)電源理論極限低一些，但對(duì)制程偏差不敏感，基本上都能逼近極限效率。同時(shí)，在DFT設(shè)計(jì)上，以開關(guān)電路為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)也更有優(yōu)勢(shì)。

    這種技術(shù)設(shè)計(jì)適合大工業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)路線，亦是在世界范圍內(nèi)的首次提出。

    打破壁壘就是技術(shù)突破

    在指紋識(shí)別行業(yè)中，是許多廠商必須要面對(duì)的棘手問(wèn)題。對(duì)此，李揚(yáng)淵介紹了指紋識(shí)別行業(yè)壁壘的歷史，以及"Authentec并購(gòu)Upek"和"Authentec收購(gòu)Autra"兩個(gè)收購(gòu)案。

    Authentec在被蘋果收購(gòu)前是指紋識(shí)別行業(yè)霸主，以訴訟的形式實(shí)現(xiàn)了對(duì)另一家新秀Autra的毀滅性收購(gòu)，收購(gòu)金低至500萬(wàn)美元。而2012年7月，蘋果公司以3.56 億美元的價(jià)格收購(gòu)了Authentec，擁有了RF型完全的技術(shù)壁壘和Activity型的主要技術(shù)。

    他詳細(xì)解釋道，技術(shù)的外延性是主觀的，具有模糊性，所以即使沒(méi)有明確的侵權(quán)，但由于電容測(cè)量的相通性，在游戲規(guī)則內(nèi)也沒(méi)法保證不因惡意訴訟導(dǎo)致企業(yè)像Autra一樣被毀滅。所以除了技術(shù)方法與蘋果不同外，還要在技術(shù)水平上比蘋果更。由于制度的基本點(diǎn)是促進(jìn)技術(shù)發(fā)展，任何一個(gè)國(guó)家的法庭不會(huì)為已授權(quán)的授予更新更大的保護(hù)范圍來(lái)限制革命性的技術(shù)發(fā)展。所以技術(shù)突破和打破壁壘是同一件事。

    AFS120 Vs Touch ID

    AFS120芯片的晶片面積和Touch ID相當(dāng)，分辨率同為508dpi，但AFS120的傳感器點(diǎn)數(shù)達(dá)到120x120，是Touch ID88x88的傳感器點(diǎn)數(shù)的1.8倍之多。同樣大小的模組尺寸，采集1.8倍的指紋圖像，意味著會(huì)給使用者帶來(lái)接近平方數(shù)的安全性以及更好的使用體驗(yàn)。

    AFS120模組比Touch ID薄了0.1mm。李揚(yáng)淵介紹到，這是算法的功勞。單晶氧化鋁磨薄到300um以下艱難，而多晶材料在可加工性以及機(jī)械性能上有決定性的優(yōu)勢(shì)，例如AFS120模組所采用的多晶氧化鋯的韌性比單晶氧化鋁高6倍以上。蘋果之所以采用單晶材料，應(yīng)該不僅僅只是為了藍(lán)寶石這個(gè)噱頭，而是因?yàn)槎嗑Р牧系牟痪鶆蛐詴?huì)導(dǎo)致指紋圖像質(zhì)量惡化。只有基于的圖像處理算法，才能應(yīng)用多晶材料，從而把保護(hù)蓋板厚度降低至200um，這就是節(jié)省下來(lái)的100um。

    對(duì)此他表示，無(wú)論蘋果的1.2mm還是邁瑞微的1.1mm，在保證機(jī)械強(qiáng)度的前提下，都是極限。如果進(jìn)一步降低厚度，則循環(huán)按壓壽命將嚴(yán)重降低。不過(guò)在實(shí)際的生產(chǎn)中，某些廠商顧此失彼，把指紋模組底部200um的壁厚降低到100um，卻只能將指紋模組厚度勉強(qiáng)降低到低于1.5mm而已。

    指紋識(shí)別：值得尊重的學(xué)術(shù)領(lǐng)域

    其實(shí)這的AFS120，是邁瑞微第二代按壓式指紋傳感器。早在2011年，蘋果公司曾經(jīng)申請(qǐng)，將把指紋傳感器放置在iPhone右下角的玻璃面板之下，所以公司的代按壓指紋傳感器面積稍大。在Touch ID推出后，研發(fā)團(tuán)隊(duì)立即在技術(shù)架構(gòu)內(nèi)重新推衍了設(shè)計(jì)方法，研發(fā)小面積超高靈敏度類型。之所以把模組設(shè)計(jì)得跟Touch ID很像，本意是為了向蘋果公司致敬，以蘋果為標(biāo)桿論證自己的技術(shù)實(shí)力。而樣品模組做好之后，恰好有市場(chǎng)需求，便順勢(shì)量產(chǎn)。

    除了對(duì)蘋果的致敬，他還表示了對(duì)行業(yè)的期許：希望產(chǎn)業(yè)界、媒體和各行業(yè)都能盡可能的支持在知識(shí)和技術(shù)水平上與世界巨頭作正面對(duì)決的企業(yè)，遠(yuǎn)離那些正在嘗試破壞行業(yè)的蛀蟲。

    "自動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)發(fā)展至今，已有40多年的歷史，這個(gè)數(shù)字比我們這代從業(yè)者的年紀(jì)都大得多，在學(xué)術(shù)上一直是很值得尊重的領(lǐng)域。近30年來(lái)，平均10年漲落，一大半的電子企業(yè)都曾嘗試過(guò)，也都曾失敗過(guò)。直到Authentec作為行業(yè)老大走到臨界點(diǎn)，蘋果公司的臨門一腳改變了行業(yè)格局，這才打開了大規(guī)模商業(yè)化的輪廓。"李揚(yáng)淵如是道。

    他分享了一個(gè)指紋識(shí)別資料站，希望能夠給有志于此領(lǐng)域的技術(shù)青年們帶來(lái)幫助。據(jù)他介紹，該資料站的所有者是滑動(dòng)指紋傳感器和熱敏指紋采集技術(shù)的發(fā)明人，雖然已經(jīng)不再參與商業(yè)活動(dòng)，但還在為行業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

    編者注

    如今國(guó)產(chǎn)手機(jī)比拼配置，攝像頭、觸摸屏、CPU等方面的競(jìng)爭(zhēng)已白熱化，各種型號(hào)的配置、技術(shù)紛紛成為主流機(jī)型的標(biāo)配。指紋識(shí)別功能自推出以來(lái)，借助電子支付，切中行業(yè)應(yīng)用和用戶需求痛點(diǎn)，已經(jīng)被業(yè)界認(rèn)定，很有可能成為掀起下一輪"硬件競(jìng)賽"高潮的關(guān)鍵之一，在此項(xiàng)技術(shù)上的壁壘和成本突破，無(wú)疑會(huì)給國(guó)產(chǎn)手機(jī)帶來(lái)更大市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。