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一文看懂屏下指纹与3D感测全产业链

导读: 随着智能化时代的到来以及人们对于信息管理的安全性和便捷性需求的提升,生物识别应用日渐广泛。

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全面屏时代:生物识别新革命

随着智能化时代的到来以及人们对于信息管理的安全性和便捷性需求的提升,生物识别应用日渐广泛。而自2013年iPhone5s首次搭载指纹识别以后,带有指纹识别功能的Home键模块以其价格低廉、使用便捷、解锁迅速等优异性能迅速占领市场。但是,2016年起智能手机全面屏趋势使得传统的机身正面指纹识别方案面临挑战,同时也孕育了一场全新的生物识别革命。目前主流的替代方案主要有两种——一种是以iPhoneX为代表的3D面部识别方案,而另一种是以vivoX21为代表的屏下指纹识别方案。我们通过这篇报告,重点介绍了光学和超声两种屏下指纹方案以及结构光和TOF两种3D识别方案,对于几种方案的技术路径、方案优劣、上下游产业链以及市场规模进行了详细分析。我们认为受到用户习惯和使用便捷性的影响,未来在智能手机识别领域,屏下指纹仍然会在较长的时间内成为主流,且光学方案会在一定期间内略优于超声方案,而3D方案未来应用可能会向VR/AR、人工智能和后置摄像等方向发展,在新的应用领域打开局面。

“三段式”构成,电容指纹“称霸”手机市场

生物识别主要分为5种:指纹、虹膜、人脸、声纹以及静脉,特点、用途各不相同。进入智能化时代以来,随着现代计算机技术的大量使用和人们对于身份认证、安全管理的安全性、便捷性要求的提升,生物识别逐渐受到关注。生物识别主要分为5种,分别是指纹识别、虹膜识别、人脸识别、声纹识别和静脉识别。其中指纹识别具有体积小、解锁迅速、成本低等特点,被广泛应用于智能手机等领域;静脉识别和虹膜识别是安全性最高的两种生物识别方式,误识率仅为百万分之一,因此市场主要布局于专用门禁、公安系统、保险柜等领域;人脸识别种类繁多,原理各不相同,应用领域也较为广阔,覆盖门禁、消费、签到、手机应用等多个领域;声纹识别的优势在于可实现远距离识别,缺点是误识率高、易受干扰,多应用于人机交互领域。

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智能手机领域电容式指纹快速渗透,非全面屏时代“三段式”方案成为共同选择。自2013年iPhone5s首次搭载指纹识别以后,带有指纹识别功能的Home键模块以其价格低廉、使用便捷、解锁迅速等优异性能迅速占领市场,截止2017年,全球智能手机市场指纹方案的渗透率达到55%,除指纹方案外,面部识别和虹膜识别作为补充方案,也被部份智能手机占比搭载,但占比相对较小。

过去,指纹方案的布局方式主要有两种,一种是与Home键相结合的正面式指纹方案,另一种则是背部指纹方案,由于背部方案便捷性不足且容易破坏手机的整体性,因此在全面屏时代到来之前,前置方案逐步成为主流,根据第一手机研究院的数据,从2016年初到2017年初,国内市场畅销手机TOP20中,搭载前置指纹识别的机型由5款提升至9款,后置指纹机型则维持7款不变,在主要厂商的旗舰机型上,由“听筒/前置摄像头屏幕指纹”构成的三段式公模方案一度成为绝大多数手机的共同选择。

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“全面屏”时代,屏下指纹或成发展趋势

“全面屏”时代,经典设计遭遇挑战,屏下指纹、3D面部识别、背部指纹成为现阶段3种主要备选方案。尽管“三段式”公模曾一度成就了无数经典,然而全面屏的到来,却让这种“公模”彻底瓦解。从小米MIX开始,三星S8、iPhoneX、vivoX20、OPPOR11、魅族S6以及华为P20等纷纷追求最大化屏占比,而在此目标下,前置镜头、听筒、光线传感器、指纹键乃至品牌logo等元素都面临缩小或者从手机正面移除的要求,其中首当其冲的便是指纹识别模块。为应对全面屏需求,目前市场上主流的解决方案有三种,分别是以vivoX20Plus为代表的光学式屏下指纹解锁方案,以iPhoneX为代表的3D结构光方案和以三星、小米、OV等为代表的后置指纹方案。

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屏下指纹或成生物识别发展趋势,3D光学面向AR/VR、AI新领域。

在屏下指纹、3D光学和背部指纹三种方案中,背部指纹方案由于在便捷性上不及正面指纹方案,且会破坏机身背部整体性,在美观程度上也有所不足,因而我们认为该方案未来主要将用于一些低端机型上,而就高端机型而言,该方案大概率作为一种过渡性的方案。

3D光学方案自被iPhoneX采用以来一直争议不断,该方案面临的主要问题包括识别前需要唤醒屏幕,识别易受手机握持角度、距离、周围环境的影响,从而导致使用不够便捷等,但是生物识别只是3D方案的一个起点,与AR/VR以及人工智能的结合将是一个更广阔的市场,现实中的3D信息直接输入处理而非降维成2D信息,将促进各行业智能化解决方案的发展。

目前iPhoneX前置3DSensing采用点阵结构光方案,预计2018年下半年A客户新机将采用后置3D方案,而国产安卓厂商方面也将进一步在旗舰机中加入此类功能。与前面两种方案相比,屏下指纹识别方案既满足了全面屏时代对于取消手机Home键的要求,同时也符合用户传统的操作习惯,此外,由于模组整体的价格预计未来将降低到8美元以内,有望成为手机生物识别发展的新趋势,我们预计2018/2019/2020年屏下指纹识别方案的渗透率将分别达到1/8/15%,2020年市场规模有望接近20亿美元。

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