在蘋果(Apple)于其智能手機iPhone 5s中搭載指紋辨識功能后,非蘋陣營手機廠亦正卯足全力跟進,讓指紋辨識市場熱度火速升溫。
事實上,蘋果并非第一個將指紋辨識功能放進智能手機的品牌廠;據了解,富士通(Fujitsu)及摩托羅拉(Motorola)早已分別在2008及 2012年推出搭載電容式指紋辨識功能的智能手機,但當時卻沒有成為市場焦點,究其塬因主要仍是在于指紋辨識的使用者體驗難以符合消費者預期。
不過,蘋果將防刮耐磨、防臟污的藍寶石(Sapphire)基板覆蓋于電容式指紋辨識感測器上,使感測器具備抗靜電、酸鹼等各種外力侵蝕的能力,讓指紋辨識感測的靈敏度得以大幅提升,因而再度掀動指紋辨識功能發展熱潮,并進一步刺激非蘋陣營的移動裝置品牌廠加速導入指紋辨識技術的速度。
據了解,為了與蘋果iPhone 5s中的指紋辨識功能相抗衡,非蘋陣營的移動裝置品牌廠正計劃采用以卷帶式薄膜覆晶(Chip-on-Flex, CoF)封裝技術制成的指紋辨識模組,挾更低成本及更高生產良率,與蘋果一較高下,并加速擴大指紋辨識在移動裝置的普及率。
降低指紋辨識模組成本 非蘋陣營擁抱CoF架構
圖1 工研院IEK電子與系統研究組系統IC與制程研究員陳玲君表示,為了降低指紋辨識模組成本,非蘋陣營將傾向采用CoF封裝架構。
工研院IEK電子與系統研究組系統IC與制程研究員陳玲君(圖1)表示,為了不讓蘋果專美于前,非蘋陣營業者也集中資源投資另一家指紋辨識技術供應商--Validity,并將在設計與成本上與蘋果互別苗頭,希望能在最短時間內追上蘋果的腳步。
事實上,Validity的投資者幾乎都是非蘋陣營的主力,如英特爾資本(Intel Capital)、高通旗下創投--Qualcomm Ventures、臺積電旗下創投--VentureTech Alliance等,且智能手機龍頭廠商三星(Samsung)亦已于日前入股。此外,Validity在2013年10月上旬為新思國際 (Synaptics)所收購后,市場人士更看好Validity將成非蘋陣營中移動裝置指紋辨識感測模組的最大供應商。
據了解,蘋果于2012年購并的指紋辨識感測器供應商AuthenTec,主要系發展辨識準確度較高的按壓式指紋辨識感測模組,適用于國防、軍事、海關等高階應用,因此成本較高。此外,用于蘋果iPhone 5s中的AuthenTec指紋辨識感測模組,除整合觸控感測器外,材料上更選用藍寶石基板,讓整體感測模組成本再往上攀升,粗估價格區間約落在 10-13美元,約為Validity解決方案的二~三倍。
陳玲君指出,相較于AuthenTec復雜的模組結構及高昂成本,Validity指紋辨識技術規格則較低,適用于中低階應用,如移動裝置;因此Validity的優勢在于其模組設計較為單純,能采用良率高、制程成熟簡單且成本更為低廉的CoF封裝架構。
不只如此,Validity的CoF架構系在低成本/高延展性的金屬化聚醯亞胺薄膜(Metallized Kapton Film)上附著指紋感測芯片所組成,相較于硅基板,選用此封裝架構和材料不僅能降低成本,且能提供較大的設計彈性,因此深獲非蘋陣營青睞。
另一方面,由于蘋果的電容式指紋辨識感測器須將特殊應用積體電路(ASIC)、壓力/影像感測器、光學鏡頭等整合在單一元件上,目前為止生產良率仍然不高,因此制程及供應鏈組成也較為復雜。
陳玲君進一步解釋,AuthenTec的感測器芯片主要交由臺積電生產,重分布制程(RDL)由精材科技及中國的晶方半導體支援,再經由環電采購材料/晶圓后,由日月光完成打線接合,最后再交由富士康貼合;反觀Validity的感測器芯片,雖同樣由臺積電代工,然后續系直接交由泰林測試及南茂支援CoF 封裝技術后即可出廠,制程相對簡單。
事實上,除高階手機廠爭相導入外,中低階智能手機業者也對指紋辨識應用躍躍欲試。據了解,觸控IC與液晶螢幕驅動IC(LCD Driver IC)大廠敦泰電子,亦已開始布局指紋辨識技術,并可望于2014年下半年推出指紋辨識感測器模組,屆時其現有的客戶如華為、中興、聯想、宇龍酷派等,亦可望在手機上搭載指紋辨識功能。此外,陳玲君指出,由于敦泰電子客群為中低階智能手機品牌廠,因此該公司亦可望采用CoF封裝架構以降低成本。
值得注意的是,有鑒于智能手機于2014年可望爭相導入指紋辨識功能,因此將進一步激勵各種指紋辨識感測方案的開發商加緊布局,期與蘋果iPhone 5s采用的電容式指紋辨識技術一較高下,預期各種指紋辨識方案將在智能手機市場上百花齊放。
手機導入需求可期 指紋辨識方案百家爭鳴
圖2 金佶科技副總經理巫仁杰指出,未來移動裝置指紋辨識方案除了有電容式外,尚有光學式、熱感測、壓力感測等解決方案。
金佶科技副總經理巫仁杰(圖2)表示,在iPhone 5s導入電容式指紋辨識感測裝置后,使得電容式感測方案一時蔚為風潮;而著眼于指紋辨識功能未來可望成為智能手機的標準配備,各種指紋辨識感測方案的開發商無不卯足全力,希冀能搶進智能手機的供應鏈。
事實上,除了宏達電領頭的高階智能手機將爭相導入指紋辨識功能外,中國的一線智能手機品牌廠,如中興、華為、宇龍酷派、聯想等,亦正為旗下人民幣3,000元左右的中階智能手機尋求指紋辨識感測方案,遂吸引眾多指紋辨識開發商大舉獻計。
巫仁杰進一步指出,未來除了電容式感測方案將在移動裝置市場大出鋒頭外,諸如壓力感測、熱感測、超音波及光學感測等各種指紋辨識解決方案亦將大舉進攻該市場;再加上未來中低價智能手機也將搶搭指紋辨識技術,將激勵更多后進者搶食此一商機,因此電容式感測方案也未必就是未來最大的贏家。
然而不可諱言地,電容式感測方案確實是目前的鎂光燈焦點。據了解,全球塬本共有三家主要的電容式指紋辨識感測方案供應商,分別為AuthenTec、 Validity及Fingerprint Cards;而在AuthenTec及Validity分別被蘋果及新思國際購并,并可望成為蘋果及非蘋陣營供應主力后,Fingerprint Cards也不甘示弱,正鎖定非蘋陣營積極出招。
事實上,Fingerprint Cards已于2013年11月下旬針對Android和Windows移動平臺發布了兩款全新的指紋辨識感測模組,并已于近日開始為富士通、韓國泛泰 (Pantech)及中國康佳的智能手機及平板電腦提供相關解決方案,同時該公司亦積極地接洽三星、樂金(LG)等一線手機品牌廠,顯見其搶攻非蘋陣營青睞的決心。
另一方面,光學指紋辨識感測方案亦有重大技術突破。據了解,金佶科技即已透過各種專利技術擺脫以往光學指紋辨識感測器體積過大的詬病,研發出超薄型的光學感測解決方案,將整體模組厚度從過往的6.5毫米(mm)微縮至3毫米以下(圖3),有助于光學感測方案搶攻極為注重輕薄外型的移動裝置市場。
圖3 右1為傳統光學式指紋辨識感測方案,厚度較厚;右2、右3為金佶超薄光學式指紋辨識感測方案,厚度分別為6.5毫米及3毫米。
巫仁杰指出,金佶科技除將光學式指紋感測模組內的互補式金屬氧化物半導體(CMOS)感測器、相機模組及光學鏡頭設計成小體積外型之外,亦從光學系統、光引擎(Optical Engine)及內建演算法的辨識IC等設計多方著手,因此即使模組體積變小,系統辨識的精準度并不打折,讓該解決方案在體積方面的競爭力得以更加彰顯。
巫仁杰透露,該公司第二代的解決方案厚度為4.9毫米,已獲部分專用型平板(Vertical Tablet)市場的青睞,而將于2014年發表的第三代解決方案厚度則為3毫米,并將瞄準中國的白牌手機市場大舉進攻。
值得注意的是,目前市場上指紋辨識多半用于身分辨識及解鎖,未來指紋辨識應用則可望更趨多元。據了解,指紋辨識芯片與模組廠,無不積極透過整合軟體和云端平臺,讓指紋辨識技術更具競爭力,以提供消費者更為安全的隱私防護平臺并延伸應用觸角。
結合云端平臺 指紋辨識擴大應用范疇
圖4 世達科技行銷總監曾元宏認為,指紋辨識技術結合云端運算,將能為使用者建立更嚴密的安全隱私防護平臺。
世達科技行銷總監曾元宏(圖4)表示,事實上指紋辨識技術由來已久,在蘋果將該技術搭載至智能手機后,方進一步讓指紋辨識技術的市場熱度再升溫;不過,目前市面上的指紋辨識技術應用范疇過于狹窄,如iPhone 5s及HTC One max的指紋辨識技術都僅限于解鎖之用,并無法提供消費者更為實際的保障。
曾元宏進一步表示,指紋辨識技術若要真正融入到使用者的生活應用層面,勢必要建立完善的個人隱私安全平臺,讓使用者的網路社群活動、各種形式的檔案、個人通訊資料、單一應用程式等資料,不僅能透過指紋辨識加密,還能進一步藉由云端運算統一管理所有個人資料,讓指紋辨識防護網更為嚴密(圖5)。
圖5 指紋辨識結合云端平臺方案示意圖 資料來源:世達科技
有鑒于此,世達科技推出結合云端運算的隱私防護平臺--FingerQ&PrivacQ;FingerQ系指軟體運算方案,PrivacQ代表外嵌式指紋辨識裝置,如指紋辨識加密手機殼。
FingerQ&PrivacQ不只能對單一資料或是智能手機、平板電腦等移動裝置加密,還能透過云端運算建立個人專屬的生物識別系統,使用者在云端上儲存/傳輸資料后,通過指紋辨識認證的終端裝置,如個人電腦、筆記型電腦、智能手機等,亦能同步讀取云端資料。
事實上,市場上有不少開發指紋辨識的芯片商及模組廠都已起心動念欲再跨足軟體領域,而從電容式觸控模組起家的世達科技亦不例外。曾元宏認為,世達科技的指紋辨識技術透過演算法、感測器模組、云端運算的三方整合已逐漸到位,未來除了持續代工指紋辨識感測模組外,亦將提供軟體開發套件(SDK)或應用程式開發介面(API)等工具。
曾元宏指出,目前外嵌的硬體解決方案都須藉由移動裝置的應用處理器(AP)進行運算,較為耗能,因此世達科技預計于2014年推出內建微控制器(MCU)的感測模組,讓指紋辨識的運算效能再升級。
綜上可知,指紋辨識風潮在蘋果iPhone 5s領頭后,除了非蘋陣營的品牌廠卯足全力加快導入速度外,指紋辨識開發商亦軍心大振,不只希望搶進移動裝置的供應鏈,更期望能擴大指紋辨識的應用范疇,讓使用者的體驗再升級。
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