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汇顶科技3D超声波指纹探秘 自研技术普惠消费者

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在 2024 年,vivo X100 Ultra、iQOO Neo9S Pro + 等机型纷纷搭载汇顶科技自主研发的 3D 超声波指纹方案,其创新架构与自研算法相结合,为用户带来了流畅且安全的解锁体验,引发了行业的广泛关注。

近期多款新机大规模采用 3D 超声波指纹方案,其中众多厂商选用汇顶科技的方案,这背后必然有着行业的深刻变革与发展。究竟是什么促使 3D 超声波指纹流行起来?汇顶科技在这一市场浪潮中又扮演着怎样的角色并提供何种支持?带着这些疑问,我们与汇顶科技指纹产品及市场负责人彭圣进行了深入交流。


汇顶科技指纹产品及市场负责人彭圣

屏幕演进催生超声波指纹普及,汇顶方案助力破局

屏下3D 超声波指纹在 2019年便已于手机上出现,部分手机厂商也曾跟进试水。然而,除三星外,其它品牌并未将其作为标准功能长期沿用,需求迫切性与成本成为制约其广泛应用的关键因素。


圆偏振光屏幕无法使用屏下光学指纹

随着高端手机OLED屏幕技术的升级,如圆偏振光、LTPO、Pol-less等新技术逐步普及,屏下光学指纹的应用面临挑战。新型屏幕的透光率下降会导致屏下光学指纹识别体验大打折扣,尤其是采用圆偏振光、Pol-less屏幕时,技术冲突使其无法正常使用。在如今的高端手机市场,要提供更安全、流畅的解锁体验,超声波指纹成为必然选择。

彭圣介绍,与光学指纹相比,超声波指纹安全性更高,具备湿手、油手识别能力,且在模组技术规格上优势明显。汇顶科技的超声波指纹厚度仅 0.16mm,相较于超薄光学指纹模组的 0.3mm 和镜头式(短焦)模组的 4mm,更为轻薄。同时,超声波指纹模组能完全贴合屏幕并嵌入屏幕背面保护膜开窗区域,有效减少内部空间占用,为电池腾出更多空间。

而在技术方面,汇顶科技通过自研CMOS Sensor架构,简化模组设计与供应链工艺,成功解决了以往超声波指纹制造难度大、成本过高的问题。随着高端屏幕技术的不断普及,超声波指纹方案取代超薄光学指纹方案或许只是时间问题,短焦光学指纹方案也将逐渐被挤压至低端机型。

自研知识产权,实现技术与生产全面自主可控

汇顶科技的 3D 超声波指纹方案完全自研,拥有自主知识产权。历经三年,从0到1,每个环节都需从无到有试错摸索,数次技术迭代与方案调整,每一项成果背后都是上千次试验的积累。



正是这艰难的研发过程,铸就了汇顶方案的自主可控性。基于多年研发经验,汇顶打造出自研的 CMOS Sensor 架构,该架构专利布局全面,已累计申请超 220 件专利,无论是技术层面还是量产交付都具备优势。

在技术上,CMOS Sensor 架构将 AFE 和数字控制高度集成,相比友商方案,具备多次积分能力,可有效提升信噪比与穿透能力,优化解锁体验。在模组量产方面,汇顶首创晶圆级声学层加工,将声学层集成于晶圆芯片,使芯片成为完整的 Sensor,极大降低后端模组厂技术难度,减少供应链门槛与成本,让原本从事光学、电容指纹生产的工厂也能参与量产。此外,汇顶积极与屏幕面板厂商合作,目前已开展屏幕面板的合作验证,预计明年推出量产方案。

技术持续迭代,攻克超声波指纹痛点

在专访中,我们也探讨了超声波指纹应用中的需求与痛点。例如指纹录入,彭圣指出,若为了提升录入速度,则采用更大尺寸的传感器,势必会导致方案成本增加。

汇顶创新推出滑动指纹录入方式,在不增加成本的前提下,用一次按压旋转手指的形式,有效解决了录入速度问题,采用汇顶方案的 iQOO 13、vivo X200 Pro 等机型均支持该录入方式。

在超声波指纹可靠性方面,汇顶方案模组交付至手机厂商时,均需通过老化、高低温等严苛的量产可靠性标准,手机厂商也会对整机进行跌落、静压等相关测试,保障指纹方案性能的稳定可靠。关于贴膜解锁,得益于 CMOS Sensor 架构,汇顶方案具备信噪比高、穿透性强的优势,对贴膜兼容性更好,且汇顶还在持续优化方案,未来新品值得期待。

有人认为面部识别可替代超声波指纹,但彭圣表示,由于2D 面部识别安全性不足,3D 识别模组大且成本高,限制了其应用范围,指纹识别依然会是主流的生物识别方式。汇顶在 ToF 感知等领域积累了丰富技术经验,并会持续关注相关技术的发展。

通过与汇顶科技的交流可知,3D 超声波指纹是未来手机终端的发展趋势。随着屏幕新技术的不断推广,超声波指纹必将日益普及,取代屏下光学指纹成为中高端机型的标配。汇顶科技已做好充分准备,致力于将更好体验的超声波指纹推广至更广泛的机型与应用,让全球终端用户受益于这一先进技术带来的便捷与安全。

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