随着指纹识别的广泛应用，尤其是在移动支付领域的应用，指纹识别的安全性问题开始受到关注。

　　目前智能手机使用的电容式指纹传感器捕捉的是手指表面的二维图像，损失了指纹纹理深度的特征。

　　用黏土制造假指纹用于解锁：

　　超声波指纹技术原理

　　超声波指纹技术的工作原理是由指纹识别芯片发射超声波脉冲，对指纹进行采样，传感器通过分析反射回的脉冲获取指纹三维特征。

　　超声波脉冲可以穿透玻璃、蓝宝石屏幕进行扫描，所以传统的指纹识别 Home 键可以直接集成到手机屏幕中，将进一步改善手机交互设计空间。

　　超声波指纹识别传感器不但可以扫描到指纹表面，还能扫描沟壑深度及底层组织，安全性大大提高。

　　超声波指纹采集是一种新型技术，其原理是利用超声波具有穿透材料的能力，且随材料的不同产生大小不同的回波（超声波到达不同材质表面时，被吸收、穿透与反射的程度不同）。

　　具体来讲，该指纹识别芯片表面的换能器可以发射出一股超声波脉冲，可以对指纹进行更深入的分析采样，甚至能渗透到皮肤表面之下识别出指纹独特的3D特征，脉冲在抵达手指表面后会被反射，传感器可利用反射回来的脉冲获取到指纹的三维信息。

　　因此，利用皮肤与空气对于声波阻抗的差异，就可以区分指纹嵴与峪所在的位置。

　　超声波技术所使用的超声波频率为1×104Hz-1×109Hz，能量被控制在对人体无损的程度（与医学诊断的强度相同）。

　　超声波技术产品能够达到最好的精度，它对手指和平面的清洁程度要求较低，但其采集时间会明显地长于前述两类产品，而且价格昂贵，也并不能做到活体指纹识别，所以目前使用稀少。

　　超声波传感器实现了声能和电能的相互转换，是指将超声波范围内一定振动频率的声音信号转换为相应频率的可检测电信号或者将确定交变频率的电压转换为相应频率的声音的能量转换器件。传统由压电材料制造超声波传感器，主要是利用材料的压电效应来实现换能。

　　MEMS传感器平台供应商应——InvenSense，2016年发布了UltraPrint：一款基于InvenSense CMOS-MEMS平台（ICMP）制造的超声波指纹成像解决方案，其压电材料为氮化铝（AlN）。通过对其平台添加氮化铝压电工艺能力，使得独特的压电MEMS超声换能器(pMUT)和传感器阵列的批量生产得以实现，每个传感元件单独可控，通过直接晶圆级封装实现CMOS ASCI电路的整合。

3D MEMS指纹传感器

　　超声波脉冲可以穿透玻璃、蓝宝石屏幕进行扫描，所以传统的指纹识别 Home 键可以直接集成到手机屏幕中，将进一步改善手机交互设计空间。

　　2015 年，高通发布了骁龙 Sense ID 指纹识别技术，Sense ID 包括骁龙处理器既有模块，超声波传感器和加密芯片三个模块。

　　其中，超声波传感器承载指纹成像功能，技术授权给其他传感器厂商；加密新品负责将超声波传感器上的信息传回处理器处理。

　　高通超声波Sense ID最大的特色手机不需要电容传感器或者按钮，可以隐藏于多种材质表面之下，比如玻璃、塑料甚至金属。

微软专利示意图

　　在去年，微软曾经申请过一款关于指纹识别的专利。根据微软 WIPO 专利介绍，这款指纹识别系统将直接集成在 LCD和 OLED 屏幕下面。

　　把指纹识别集成在玻璃面板下面，主要是为了砍掉实体Home键，提升机身的一体性和轻薄化。根据之前的外媒报道，苹果也申请过类似的专利，未来的iPhone可能也会取消Home键，把指纹传感器嵌到屏幕下方。

　　超声波指纹识别优势

　　按压电容传感器做出的是二维指纹图像，而超声波扫描可以对指纹进行更深入的分析采样，甚至能渗透到皮肤表面之下识别出指纹独特的3D特征，包括指纹脊线和汗毛孔等。这样能够产生细节丰富，难于仿制的指纹表面图。

　　无需接触，不需要电容传感器或者按钮，可以隐藏于多种材质表面之下，比如玻璃、塑料甚至金属等。

　　扫描指纹的精度也不受手指污垢、油脂以及汗水的影响。

　　全球主要指纹芯片设计公司情况

　　美国 Authen Tec

　　美国 Authen Tec 在 2012 年之前一直是全球指纹识别芯片龙头，当时市场上的指纹识别芯片几乎是由 Authen Tec 和 FPC 两家企业垄断，并且 Authen Tec 市场份额远超瑞典FPC，份额比大约为 8:2。

　　但在 2012 年被苹果收购后，独家供应苹果，此时 FPC 加大研发投入、拓展市场，成为全球指纹识别新龙头。

　　而 Authen Tec 从 iPhone5S 开始一直到 iPhone7，一直为苹果提供正面蓝宝石按压指纹识别设计方案（简称 Touch ID）得到市场一直好评，成为智能终端加速推广使用指纹识别的转折点。

　　Authen Tec 现在也在研发屏下指纹识别，但是进展似乎并不顺利，根据目前曝光的 iPhone8，指纹识别大概率设臵在电源键上，也就是在手机侧面，说明 Authen Tec 的屏下指纹识别技术目前并未达到苹果要求。选择侧面指纹识别是苹果为了全面屏，而作出的无奈选择。

　　Fingerprint Card （FPC）

　　瑞典 Fingerprint Card（FPC）是一家瑞典生物识别传感器科技公司，主要开发、生产和销售指纹识别技术，主打背面按压式 coating 指纹识别方案。

　　在国内厂商崛起之前，除了苹果、三星，其他手机厂商几乎都是使用 FPC 的指纹识别芯片。

　　到 2016 年为止，还是全球指纹芯片出货量最大的公司，但市场份额正在被以汇顶科技为代表的国内厂商所蚕食。而且国内厂商提供的指纹识别芯片性价比较高，对 FPC 冲击较大。

　　据业内人士表示，最快也要到 2018 年下半年屏下超声波和光学指纹识别才能实现量产。未来 1 年，国产手机品牌的全面屏手机指纹识别方案大概率选择后置 Coating。

　　而 FPC与国产手机品牌一直有深度合作，特别是 Coating 方案指纹识别，国产旗舰机大多都选择与 FPC 合作。从下表可以看出使用背部 Coating 方案指纹识别的大多数都是用的是FPC 的方案。

　　同时，FPC 又主打背面按压式 Coating 指纹识别方案，全面屏手机背部指纹识别的这部分市场份额，FPC 将有望继续保持领先。

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Synaptics

　　Synaptics 成立于 1986 年，是一家全球领先的移动计算、通信和娱乐设备人机界面交互开发解决方案设计制造公司。

　　2013 年 Synaptics 以 2.55 亿美元收购收购 Validity 之后，Synaptics 便开始涉足指纹识别行业。初期提供的刮擦式识别方案体验差，合作手机厂商主要是三星和 HTC。

　　2015 年初 Synaptics 才能够提供按压式指纹识别，目前主要是三星和国内二线手机厂商联想、金立等在使用。

　　2016 年，Synaptics 宣布旗下的第三代 Natural ID 玻璃内层（under-glass）指纹传感器Natural ID FS4500 已经从 9 月份开始出样。

　　同年，Synaptics 又宣布推出业内首款面向智能手机和平板电脑的光学指纹传感器的 Natural ID™系列生物认证解决方案 FS9100，该方案可穿透 1mm 的完整盖板玻璃完成高分辨率扫描，并实现简洁、无需按键的工业设计。

　　汇顶科技

　　汇顶科技 2013 年进入指纹识别市场，是目前唯一能够提供镀膜、盖板（玻璃、蓝宝石、陶瓷）、隐藏式（IFS）、活体指纹检测全系列芯片的公司，目前主打产品是玻璃盖板指方案和 IFS 方案。

　　2014 年与魅族合作推出前臵按压式指纹识别手机魅族 MX4 Pro，一举打破苹果手机在前臵按压式指纹识别的垄断。之后，汇顶科技又凭借技术和成本优势，获得国内一线手机厂商华为、OPPO、vivo、小米等的大量订单。

　　魅族 2016 年旗舰机 PRO6 Plus 搭载了汇顶的活体指纹识别芯片；华为 P10、小米 6 都使用汇顶科技的 PC1268隐藏式指纹识别解决方案（IFS 方案）。

　　汇顶科技同样也布局屏下指纹识别，在西班牙巴塞罗那 MWC 2017 上，汇顶科技发布了显示屏内指纹识别技术，技术方案是针对 AMOLED 屏研发的，不能再 LCD 屏幕使用。

　　同时，汇顶科技布局了 PC 端和更多人机交互入口，2017 年 5 月 23 日，华为发布的MateBook X 也搭载了汇顶的指纹芯片。5 月 29 日，华硕 ZenBook Flip S 旗舰笔记本电脑也采用了汇顶科技指纹方案

　　思立微

　　思立微目前已经拥有 coating 指纹识别方案、陶瓷/玻璃/蓝宝石盖板指纹识别方案，主打产品还是后臵的 coating 指纹识别方案。

　　思立微的母公司是格科微，得益于思立微本身在触控领域的积累和格科微在摄像头领域的影响力，众多指纹识别模组厂商都与思立微有合作（合力泰、信利、硕贝德等）。

　　指纹识别芯片设计公司的相关设计方案