看起來很酷的隱藏式指紋識別，離我們還有多遠？
雷鋒網(搜索“雷鋒網”公眾號關注)按：本文作者鄧鄧大人，知乎專欄筆戈科技。
自從1998年西門子展示了帶指紋識別的手機後，指紋識別並沒有沉寂，而是經過了十幾年的不斷髮展，在 iPhone5s之後掀起一股指紋風，引來了手機指紋識別的元年。
指紋識別集成在手機上的形式無外乎就是這幾種：後置和前置，還有側邊等。
大家挖空心思的結果只有一個，就是讓指紋識別在手機上做到優雅美觀大方，而且又方便使用。
幾年過去了，在體驗上貌似沒有人打破和超越過Touch ID。實際上，經過指紋大爆發之後，衍生出來的商機令各大指紋技術公司更熱衷開發新技術。他們不斷地向外界展示自家的新技術，也開始嘗試指紋識別的新可能——隱藏式指紋。
可隱藏式指紋技術公司
2014年9月
匯頂是世界上第一個提出隱藏式指紋識別方案的廠家，叫做IFS指紋識別與觸控一體化技術（Invisible Fingerprint Sensor）。然而兩年快過去了，並沒有引來手機廠家的青睞，僅在2016國際消費電子展（CES）上收穫兩項嵌入式技術創新大獎。
2015年7月
挪威IDEX也是一家老牌生物識別技術公司，它幾乎不生產指紋芯片，但是擁有渾厚的專利技術，更多是通過技術授權來獲利，甚至連蘋果都跟它有一些指紋方面交叉專利許可。IDEX開發出玻璃指紋技術，可以將指紋芯片做進玻璃中。
2015年11月
Synaptics在觸控芯片領域一直是霸主般的存在，嗅到指紋商機時果斷收購了Validity並致力於Natural ID指紋識別技術。三星手機一直採用他家的指紋芯片，他不僅有芯片設計能力，還能進行封裝等一條龍服務。Synaptics僅僅只是宣佈可實現隱藏式指紋，並沒有實體東西。但是一想到他家的指紋表面還是塗層，前不久才搞定玻璃覆蓋，要想實現隱藏式指紋，需要花費的時間估計有點長。
2016年2月
FPC這幾年在指紋識別領域可謂一帆風順，銷量猛增，聯合從事玻璃面板和層壓技術的TPK，成功地將FPC1268指紋傳感器跟面板玻璃結合在一起。併發布了工程機視頻，演示了這項技術（YouTube：FPC1268）。
2016年5月
LG子公司Innotek向外界展示其融合了指紋功能的玻璃面板，但是Innotek之前並沒有做過指紋芯片，也沒有手機採用，對於他家的隱藏式指紋我持觀望態度。
看完這幾家的方案，我們現在來細聊一下他們所説的隱藏式指紋識別到底有何特別之處？
指紋模組拆解分析
我們先來了解一下現有的指紋模組，從圖中可以看到，一個指紋識別模組包括：保護層（藍寶石玻璃、玻璃、陶瓷或者塗層）、金屬檢測（裝飾）環、指紋Sensor、按鍵開關（後置或有一些前置沒有按鍵開關）。
剔除掉開關和裝飾環後，就是一個純粹的指紋模組，就如上面拆解圖的中間那部分。
例如手機中後置的指紋，也就只有一個指紋Sensor和保護層，這兩個部分就可以組成一個指紋識別裝置。
通過進一步的拆解可以看到，蘋果的Touch ID指紋芯片貼合在藍寶石玻璃上面，實際上指紋芯片的面積是一個邊長為6.4mm的正方形，表面的藍寶石玻璃直徑為9.6mm的圓，指紋芯片厚度為0.2mm，而藍寶石玻璃的厚度則為0.3mm左右（去掉絲印後應該是 0.28mm）。
我又拆解了兩個指紋模組，指紋保護層的厚度分別為（MX4 Pro）0.27mm 和（PRO 6）0.2mm。因為玻璃的介電常數沒有藍寶石那麼高，所以同樣做蓋板保護，需要比藍寶石更薄。
從拆解中基本上可以得到這樣一個觀點：現在主流的指紋芯片的信號能穿透0.3mm厚的藍寶石和0.2mm厚的玻璃。既然這樣，把手機屏幕的面板玻璃做薄到0.2mm後，再把指紋Sensor貼在下面，行不行？
其實可行，上面説的幾家隱藏式指紋的解決方案，其實就是將保護層的玻璃換成手機屏幕的保護玻璃，然後把指紋Sensor貼在玻璃下面，引出一根排線跟手機相連。
問題來了，手機的保護玻璃目前見過最薄的是0.4mm厚，再薄的話就起不到保護性作用，所以把手機的玻璃做到0.2mm薄那樣子是不現實了，怎麼辦？
三種隱藏式指紋識別技術細節
所以，在這幾家出了隱藏式指紋方案的廠家中，分別用了圖中的三種方案。
值得注意的是，目前這些隱藏式指紋方案，都只是將保護玻璃下巴的Home鍵位置由原來需要開孔變成無孔，識別的區域還是原來的Home鍵區域，嚴格意義上應該叫做無按鈕指紋識別。
例如匯頂這種最早搞的使用的是第一種方案，面板玻璃不需要開洞，考驗的是指紋Sensor的性能和算法。提高芯片的性能後具有更高的信噪比，可以穿透更厚的玻璃，但是穿透0.3mm以上的玻璃還需要搭配更先進的算法，但是最終識別精度怎麼樣，無從得知。
還需要面臨一個問題，對於手機2D玻璃時代，薄一點的可以做到0.4mm，現在2.5D玻璃已經成為標配，厚度達到0.7--0.8mm了，匯頂如果還是用以前的方案估計行不通。
看樣子，把指紋芯片放在玻璃後面貌似行不現實，後來的FPC和LG就選擇了一個相對靠譜的方案，在玻璃種掏一個凹槽，使之最薄的地方僅為0.2--0.3mm厚，這個厚度跟現有的指紋玻璃的厚度基本一致，信號和識別精度上可以得到保證。
然而，IDEX明顯是不走尋常路，它憑藉自己在專利方面的積累，直接把指紋Sensor做進了玻璃中，不是掏洞，而是完全無縫融合。
我現在想想都覺得概念性太強，既然Sensor最薄可以做到0.2mm，做進一塊厚度為0.7mm的玻璃中理論上可行，但是如何把它完好無損地封裝進玻璃裏，非常困難，IDEX 也並沒有展示成品，估計還是專利申請和概念階段。
這三種隱藏式指紋解決方案，我覺得切實可行的是FPC和LG選擇的第二種，在玻璃種開個凹槽，把指紋填補進去。
隱藏式指紋面臨的幾個問題
即使要這種方案，仍需面臨幾個問題。
玻璃品質要求更高
做指紋保護蓋板的玻璃跟手機屏幕上的保護玻璃還是有差別，指紋上的玻璃需要介電常數更高，品質要求更高，從以前指紋模組大小的玻璃到現在整個手機玻璃都要達到這種要求，一般玻璃做不到。還有玻璃面板開凹槽，精度不低。總結起來就是工藝和品質都要高很多，直接導致的結果就是成本大幅上升。
可靠性
玻璃上面開了一個凹槽，厚度只有0.2-0.3mm，這本身就很脆弱，還會降低整塊玻璃的強度，無論是跌落還是日常使用的可靠性都有所降低。
更復雜的供應鏈
隱藏式指紋很重要的一部分就是玻璃，有需要最上游的玻璃供應商康寧、AGC、肖特的特殊支持，還有玻璃的加工方來加工，再到把指紋芯片組裝進玻璃裏面的封裝，相比之前要複雜多了。
説到這裏，我想大家也明白了。
大家以為的隱藏式指紋是可以按屏幕中任意位置可解鎖，可事實上目前幾大主流的指紋廠家提出的方案僅僅只是在原來需要開孔的地方不開孔，指紋模組並沒有質的提升。
相比現在開洞的按鍵的方案，隱藏式做到了手機正面無按鍵一體，外觀更漂亮了，也符合科技對隱形的追求，體驗會如何呢？
面板一體 VS 實體按鍵
想象一下，把現有的Home鍵做成了跟面板一體，玻璃下面是一個指紋識別模塊。以前手機解鎖的時候是一個按下Home按鍵的動作的同時，指紋Sensor順勢工作識別成功亮屏解鎖。
而現在換成隱藏式的指紋，指紋需要整體待命，用手指往玻璃上一模，手機解鎖。但是沒有了按鍵反饋和手指用力按的這種感覺，也就好比那些把指紋做在正面，卻閹割掉了物理按鍵功能一樣。
這種簡潔的做法換來了外觀上的一體感卻失去了按壓時的物理手感。同時，在成本和體驗還有可靠性上面相比現有的前置按鍵指紋，並沒有優勢。像指紋識別這種功能性驅動的技術，首要條件是先做到好用，好用的同時再追求好看。
那麼，有廠商願意花更多的錢去做一件看起來很酷，但體驗並沒有革命性變化的事情呢？
我並不是不看好隱藏式指紋的前景，只是我們應該認清楚現有技術的侷限性。當然，應該為這些在不斷探索隱藏式指紋識別技術的公司喝彩，他們在技術上的你爭我趕才會有更快的技術革新。他們做的也許只是技術層面，但是如何將技術藝術化般融合進手機的設計裏面，還差一個手機廠商來帶頭，整合一個完善供應鏈，讓技術普惠。
幾點展望
希望未來一兩年，有手機廠商嘗試採用玻璃開凹槽的隱藏式指紋，哪怕體驗沒有現有的好，但是這個舉動是指紋技術公司的希望所在。
看完全篇，可能有人會問，為什麼沒有提到超聲波指紋？
是的，超聲波指紋的技術跟現在普遍的電容式識別的指紋技術不一樣，在手機上的研究也遠遠晚於電容式，可以看到的新聞，都是高通單方面的宣傳。可實際上幾年過去了我才在前不久一款新出的手機上體驗了超聲波指紋，樣子跟現有的後置指紋並無二致，而實際用下來的效果只能用糟糕兩個字形容，跟三年前的電容式相比都沒有優勢。
所以，超聲波是被新聞美化得很好的一項技術，原理上是更好做全屏幕的指紋識別，但是這是個看結果的社會，有本事就亮出來，所以還是把它列在未來八年裏面吧。
資料來源：雷鋒網
作者/編輯：三面怪人
自從1998年西門子展示了帶指紋識別的手機後，指紋識別並沒有沉寂，而是經過了十幾年的不斷髮展，在 iPhone5s之後掀起一股指紋風，引來了手機指紋識別的元年。
指紋識別集成在手機上的形式無外乎就是這幾種：後置和前置，還有側邊等。
大家挖空心思的結果只有一個，就是讓指紋識別在手機上做到優雅美觀大方，而且又方便使用。
幾年過去了，在體驗上貌似沒有人打破和超越過Touch ID。實際上，經過指紋大爆發之後，衍生出來的商機令各大指紋技術公司更熱衷開發新技術。他們不斷地向外界展示自家的新技術，也開始嘗試指紋識別的新可能——隱藏式指紋。
可隱藏式指紋技術公司
2014年9月
匯頂是世界上第一個提出隱藏式指紋識別方案的廠家，叫做IFS指紋識別與觸控一體化技術（Invisible Fingerprint Sensor）。然而兩年快過去了，並沒有引來手機廠家的青睞，僅在2016國際消費電子展（CES）上收穫兩項嵌入式技術創新大獎。
2015年7月
挪威IDEX也是一家老牌生物識別技術公司，它幾乎不生產指紋芯片，但是擁有渾厚的專利技術，更多是通過技術授權來獲利，甚至連蘋果都跟它有一些指紋方面交叉專利許可。IDEX開發出玻璃指紋技術，可以將指紋芯片做進玻璃中。
2015年11月
Synaptics在觸控芯片領域一直是霸主般的存在，嗅到指紋商機時果斷收購了Validity並致力於Natural ID指紋識別技術。三星手機一直採用他家的指紋芯片，他不僅有芯片設計能力，還能進行封裝等一條龍服務。Synaptics僅僅只是宣佈可實現隱藏式指紋，並沒有實體東西。但是一想到他家的指紋表面還是塗層，前不久才搞定玻璃覆蓋，要想實現隱藏式指紋，需要花費的時間估計有點長。
2016年2月
FPC這幾年在指紋識別領域可謂一帆風順，銷量猛增，聯合從事玻璃面板和層壓技術的TPK，成功地將FPC1268指紋傳感器跟面板玻璃結合在一起。併發布了工程機視頻，演示了這項技術（YouTube：FPC1268）。
2016年5月
LG子公司Innotek向外界展示其融合了指紋功能的玻璃面板，但是Innotek之前並沒有做過指紋芯片，也沒有手機採用，對於他家的隱藏式指紋我持觀望態度。
看完這幾家的方案，我們現在來細聊一下他們所説的隱藏式指紋識別到底有何特別之處？
指紋模組拆解分析
我們先來了解一下現有的指紋模組，從圖中可以看到，一個指紋識別模組包括：保護層（藍寶石玻璃、玻璃、陶瓷或者塗層）、金屬檢測（裝飾）環、指紋Sensor、按鍵開關（後置或有一些前置沒有按鍵開關）。
剔除掉開關和裝飾環後，就是一個純粹的指紋模組，就如上面拆解圖的中間那部分。
例如手機中後置的指紋，也就只有一個指紋Sensor和保護層，這兩個部分就可以組成一個指紋識別裝置。
通過進一步的拆解可以看到，蘋果的Touch ID指紋芯片貼合在藍寶石玻璃上面，實際上指紋芯片的面積是一個邊長為6.4mm的正方形，表面的藍寶石玻璃直徑為9.6mm的圓，指紋芯片厚度為0.2mm，而藍寶石玻璃的厚度則為0.3mm左右（去掉絲印後應該是 0.28mm）。
我又拆解了兩個指紋模組，指紋保護層的厚度分別為（MX4 Pro）0.27mm 和（PRO 6）0.2mm。因為玻璃的介電常數沒有藍寶石那麼高，所以同樣做蓋板保護，需要比藍寶石更薄。
從拆解中基本上可以得到這樣一個觀點：現在主流的指紋芯片的信號能穿透0.3mm厚的藍寶石和0.2mm厚的玻璃。既然這樣，把手機屏幕的面板玻璃做薄到0.2mm後，再把指紋Sensor貼在下面，行不行？
其實可行，上面説的幾家隱藏式指紋的解決方案，其實就是將保護層的玻璃換成手機屏幕的保護玻璃，然後把指紋Sensor貼在玻璃下面，引出一根排線跟手機相連。
問題來了，手機的保護玻璃目前見過最薄的是0.4mm厚，再薄的話就起不到保護性作用，所以把手機的玻璃做到0.2mm薄那樣子是不現實了，怎麼辦？
三種隱藏式指紋識別技術細節
所以，在這幾家出了隱藏式指紋方案的廠家中，分別用了圖中的三種方案。
引用第一種是將指紋Sensor置於整個手機玻璃面板下面。
第二種則將玻璃面板掏個洞至0.2-0.3mm深，然後將Sensor裝進去。
第三種更是將Sensor融合進玻璃之中。
值得注意的是，目前這些隱藏式指紋方案，都只是將保護玻璃下巴的Home鍵位置由原來需要開孔變成無孔，識別的區域還是原來的Home鍵區域，嚴格意義上應該叫做無按鈕指紋識別。
例如匯頂這種最早搞的使用的是第一種方案，面板玻璃不需要開洞，考驗的是指紋Sensor的性能和算法。提高芯片的性能後具有更高的信噪比，可以穿透更厚的玻璃，但是穿透0.3mm以上的玻璃還需要搭配更先進的算法，但是最終識別精度怎麼樣，無從得知。
還需要面臨一個問題，對於手機2D玻璃時代，薄一點的可以做到0.4mm，現在2.5D玻璃已經成為標配，厚度達到0.7--0.8mm了，匯頂如果還是用以前的方案估計行不通。
看樣子，把指紋芯片放在玻璃後面貌似行不現實，後來的FPC和LG就選擇了一個相對靠譜的方案，在玻璃種掏一個凹槽，使之最薄的地方僅為0.2--0.3mm厚，這個厚度跟現有的指紋玻璃的厚度基本一致，信號和識別精度上可以得到保證。
然而，IDEX明顯是不走尋常路，它憑藉自己在專利方面的積累，直接把指紋Sensor做進了玻璃中，不是掏洞，而是完全無縫融合。
我現在想想都覺得概念性太強，既然Sensor最薄可以做到0.2mm，做進一塊厚度為0.7mm的玻璃中理論上可行，但是如何把它完好無損地封裝進玻璃裏，非常困難，IDEX 也並沒有展示成品，估計還是專利申請和概念階段。
這三種隱藏式指紋解決方案，我覺得切實可行的是FPC和LG選擇的第二種，在玻璃種開個凹槽，把指紋填補進去。
隱藏式指紋面臨的幾個問題
即使要這種方案，仍需面臨幾個問題。
玻璃品質要求更高
做指紋保護蓋板的玻璃跟手機屏幕上的保護玻璃還是有差別，指紋上的玻璃需要介電常數更高，品質要求更高，從以前指紋模組大小的玻璃到現在整個手機玻璃都要達到這種要求，一般玻璃做不到。還有玻璃面板開凹槽，精度不低。總結起來就是工藝和品質都要高很多，直接導致的結果就是成本大幅上升。
可靠性
玻璃上面開了一個凹槽，厚度只有0.2-0.3mm，這本身就很脆弱，還會降低整塊玻璃的強度，無論是跌落還是日常使用的可靠性都有所降低。
更復雜的供應鏈
隱藏式指紋很重要的一部分就是玻璃，有需要最上游的玻璃供應商康寧、AGC、肖特的特殊支持，還有玻璃的加工方來加工，再到把指紋芯片組裝進玻璃裏面的封裝，相比之前要複雜多了。
説到這裏，我想大家也明白了。
大家以為的隱藏式指紋是可以按屏幕中任意位置可解鎖，可事實上目前幾大主流的指紋廠家提出的方案僅僅只是在原來需要開孔的地方不開孔，指紋模組並沒有質的提升。
相比現在開洞的按鍵的方案，隱藏式做到了手機正面無按鍵一體，外觀更漂亮了，也符合科技對隱形的追求，體驗會如何呢？
面板一體 VS 實體按鍵
想象一下，把現有的Home鍵做成了跟面板一體，玻璃下面是一個指紋識別模塊。以前手機解鎖的時候是一個按下Home按鍵的動作的同時，指紋Sensor順勢工作識別成功亮屏解鎖。
而現在換成隱藏式的指紋，指紋需要整體待命，用手指往玻璃上一模，手機解鎖。但是沒有了按鍵反饋和手指用力按的這種感覺，也就好比那些把指紋做在正面，卻閹割掉了物理按鍵功能一樣。
這種簡潔的做法換來了外觀上的一體感卻失去了按壓時的物理手感。同時，在成本和體驗還有可靠性上面相比現有的前置按鍵指紋，並沒有優勢。像指紋識別這種功能性驅動的技術，首要條件是先做到好用，好用的同時再追求好看。
那麼，有廠商願意花更多的錢去做一件看起來很酷，但體驗並沒有革命性變化的事情呢？
我並不是不看好隱藏式指紋的前景，只是我們應該認清楚現有技術的侷限性。當然，應該為這些在不斷探索隱藏式指紋識別技術的公司喝彩，他們在技術上的你爭我趕才會有更快的技術革新。他們做的也許只是技術層面，但是如何將技術藝術化般融合進手機的設計裏面，還差一個手機廠商來帶頭，整合一個完善供應鏈，讓技術普惠。
幾點展望
希望未來一兩年，有手機廠商嘗試採用玻璃開凹槽的隱藏式指紋，哪怕體驗沒有現有的好，但是這個舉動是指紋技術公司的希望所在。
引用未來三年，蘋果做出可隱藏式的指紋，代替現有的實體Home鍵，並加入Force Touch功能，跟taptic engine協作，模擬出真實的按鍵反饋（參照Mac的觸控板）以彌補隱藏式指紋在體驗上的不足。
未來五年，超聲波指紋能夠做出全屏幕的指紋觸控方案。
未來八年，迎來真正的全屏幕隱藏式指紋識別普及。
看完全篇，可能有人會問，為什麼沒有提到超聲波指紋？
是的，超聲波指紋的技術跟現在普遍的電容式識別的指紋技術不一樣，在手機上的研究也遠遠晚於電容式，可以看到的新聞，都是高通單方面的宣傳。可實際上幾年過去了我才在前不久一款新出的手機上體驗了超聲波指紋，樣子跟現有的後置指紋並無二致，而實際用下來的效果只能用糟糕兩個字形容，跟三年前的電容式相比都沒有優勢。
所以，超聲波是被新聞美化得很好的一項技術，原理上是更好做全屏幕的指紋識別，但是這是個看結果的社會，有本事就亮出來，所以還是把它列在未來八年裏面吧。
資料來源：雷鋒網
作者/編輯：三面怪人