說(shuō)起指紋芯片，必須要提匯頂科技，這家一度是指紋芯片行業(yè)的王者。眼見它因?yàn)橹讣y芯片技術(shù)風(fēng)靡起高樓，又眼見它因?yàn)橹讣y芯片的快速規(guī)?；逃茫瑯撬?。

01 踩著指紋芯片風(fēng)口扶搖直上的匯頂

匯頂科技的傳奇發(fā)展史，從2002年到2019年，幾乎每一次轉(zhuǎn)型都十分成功。2006年，開始研發(fā)電容觸摸按鍵芯片；2010年實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)；2011年，踩著智能手機(jī)和平板電腦市場(chǎng)的高速發(fā)展的風(fēng)口，電容屏觸控芯片銷量快速提升；2014年，進(jìn)軍指紋芯片市場(chǎng)。

到2016年，第一大營(yíng)收業(yè)務(wù)從電容觸控芯片轉(zhuǎn)為指紋芯片，指紋芯片的營(yíng)收同比增長(zhǎng)788.66% （據(jù)公司發(fā)布財(cái)報(bào)），其該年度的凈利潤(rùn)同樣大幅度增長(zhǎng)。而背后的原因在于，匯頂再次踩上了風(fēng)口，不僅順應(yīng)由 iPhone 5S 點(diǎn)燃的指紋芯片大勢(shì)，同時(shí)因規(guī)模化量產(chǎn)能力成為此趨勢(shì)中最受益的廠商，并為2016年登陸A股做了鋪墊。

之后兩年，指紋芯片市場(chǎng)因國(guó)內(nèi)眾多電容觸控芯片廠商進(jìn)入，迅速?gòu)乃{(lán)海市場(chǎng)進(jìn)入紅海市場(chǎng)的價(jià)格戰(zhàn)狀態(tài)，利潤(rùn)驟降。但到了2019年，匯頂科技再次因屏下指紋芯片大規(guī)模量產(chǎn)迎來(lái)巔峰。2019年9月份，匯頂科技市值正式突破千億元，成為A股首家市值突破千億的半導(dǎo)體公司；2020年2月份，其市值高峰期更是超過(guò)了1700億元。

可好景不長(zhǎng)，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手思立微屏下指紋芯片大規(guī)模商用，價(jià)格戰(zhàn)再次打響，如OPPO、華為均開始大量采用思立微方案，導(dǎo)致屏下指紋芯片價(jià)格快速下降。在過(guò)去兩年多時(shí)間，其市值卻從1700多億元一路暴跌到不到270億元，蒸發(fā)了整整1500億元！

究其背后的原因，匯頂科技的高速發(fā)展無(wú)疑搶占到了指紋芯片的風(fēng)口，但隨著產(chǎn)業(yè)的變化，也導(dǎo)致其陷入當(dāng)前的困境，從2020年凈利潤(rùn)超25億元，到2022年第一季度變成虧損，匯頂科技只用了兩年。

2022年5月19日，匯頂科技在深圳召開了主題為“智感萬(wàn)物·聯(lián)接未來(lái)”的2022年度創(chuàng)新技術(shù)研討會(huì)，期望通過(guò)持續(xù)高研發(fā)投入，擺脫過(guò)去過(guò)度依賴于指紋識(shí)別業(yè)務(wù)的局面，擴(kuò)寬航道打造多元化產(chǎn)品矩陣，啟航IoT全場(chǎng)景應(yīng)用，覆蓋傳感、交互、連接、音頻及安全領(lǐng)域。

02 指紋識(shí)別芯片的三種技術(shù)路線

相較于傳統(tǒng)電容式指紋識(shí)別，光學(xué)式和超音波式指紋識(shí)別技術(shù)得益于高穿透性，物理限制影響低，有望逐步替代傳統(tǒng)電容式指紋識(shí)別芯片，成為行業(yè)發(fā)展重心。

5G技術(shù)帶來(lái)5G換機(jī)潮是必然，驅(qū)動(dòng)國(guó)內(nèi)光學(xué)指紋識(shí)別市場(chǎng)。為搶占市場(chǎng)份額，各手機(jī)廠商相應(yīng)擴(kuò)大出貨量，帶來(lái)指紋識(shí)別芯片需求快速上漲。而5G手機(jī)價(jià)格不斷下探，從最初的 5000-6000 元下探至最低 1999 人民幣，在拓寬指紋識(shí)別市場(chǎng)空間、提升 OLED 智能手機(jī)應(yīng)用的同時(shí)，也引發(fā)廠商利潤(rùn)空間縮窄。

在屏下指紋識(shí)別細(xì)分領(lǐng)域，其應(yīng)用主要集中在消費(fèi)電子產(chǎn)品應(yīng)用。其中短期來(lái)看，智能手機(jī)仍然是最大價(jià)值應(yīng)用場(chǎng)景。同時(shí)，伴隨著“全屏”手機(jī)行業(yè)熱點(diǎn)，指紋識(shí)別技術(shù)持續(xù)迭代發(fā)展以提高屏占比。預(yù)期2024年，指紋識(shí)別手機(jī)出貨量達(dá) 42,770 萬(wàn)臺(tái)。同時(shí)，在市場(chǎng)擴(kuò)張方面，自2018年光學(xué)屏下指紋識(shí)別芯片價(jià)格下降79%，目前批量報(bào)價(jià)在 1~2 美元。隨著指紋芯片成本價(jià)格下移，有望帶動(dòng)光學(xué)屏下指紋識(shí)別向中低端手機(jī)設(shè)備滲透，技術(shù)可下沉至 3000 元以下的手機(jī)。

目前，主流指紋識(shí)別技術(shù)有三類，光學(xué)式、超音波式和電容式。其中電容式技術(shù)發(fā)展最為成熟、普及度最高。2013年后，蘋果的“Home鍵+前開孔指紋識(shí)別”設(shè)計(jì)快速引爆行業(yè)熱點(diǎn)，帶動(dòng)指紋識(shí)別應(yīng)用進(jìn)入爆發(fā)性增長(zhǎng)階段。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)，2015-2017年，指紋識(shí)別手機(jī)的滲透增長(zhǎng)至44%。但2018年后，隨著大屏、全屏偏好風(fēng)靡，電容式受限于弱穿透性特性，在大屏競(jìng)爭(zhēng)中逐步?jīng)]落，受擠壓嚴(yán)重。

光學(xué)式及超音波式指紋識(shí)別技術(shù)得益于高穿透性，物理限制影響低，逐步替代傳統(tǒng)電容式，成為行業(yè)發(fā)展重心。近兩年，技術(shù)成熟度逐步提升，綜合成本下降，進(jìn)一步促進(jìn)屏下光學(xué)是指紋識(shí)別市場(chǎng)下沉。

1、光學(xué)式指紋識(shí)別的技術(shù)原理是圖像對(duì)比。在OLED顯示屏幕間存在一定間隔；光線可從中透過(guò)。其中OLED具備自發(fā)光屬性，當(dāng)指紋觸達(dá)屏幕，OLED將發(fā)出光線將手指按壓區(qū)域照亮，同時(shí)光線反射至屏下 CMOS 圖像傳感器，從而形成圖像與終端信息的對(duì)比成像。

光學(xué)式指紋識(shí)別技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于穿透性強(qiáng)，可在不開孔情況下，實(shí)現(xiàn)屏下識(shí)別指紋，符合大屏流行趨勢(shì)；同時(shí)技術(shù)成熟，商用化程度高。但其也有技術(shù)劣勢(shì)，光學(xué)傳感器體積大；無(wú)法對(duì)真皮層進(jìn)行識(shí)別，安全性及防偽性較低；此外，光學(xué)式需借助OLED自發(fā)光特性，導(dǎo)致額外功耗增加、屏幕壽命縮短。

光學(xué)式指紋識(shí)別技術(shù)代表廠商是匯頂科技、思立微、Egis科技、Synaptics。

2、超音波式指紋識(shí)別的技術(shù)原理是超音波阻抗。通過(guò)傳感器對(duì)手指指紋的紋脊和紋谷反射出的不同回波進(jìn)行收集。由于指紋的紋脊和紋谷反射回波不同，內(nèi)置芯片可根據(jù)回波的差異構(gòu)建3D圖像并進(jìn)行指紋對(duì)比驗(yàn)證。

超音波式指紋識(shí)別技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于無(wú)需感光元件與電容感應(yīng)，物理限制低；超音波穿透性強(qiáng)，可在不開孔情況下，實(shí)現(xiàn)屏下識(shí)別指紋，符合大屏流行趨勢(shì)；同時(shí)識(shí)別率高，不收水漬、污漬影響，支持活體檢測(cè)。其技術(shù)成熟度相對(duì)較低是其技術(shù)劣勢(shì)，帶來(lái)研發(fā)難度大、制造成本高、市占率低等問(wèn)題。

超音波指紋識(shí)別技術(shù)代表廠商是高通和FPC。

3、電容式指紋識(shí)別的技術(shù)原理是指紋靜電場(chǎng)。利用硅晶元與導(dǎo)電的皮下電解液形成電場(chǎng)。當(dāng)手指按壓屏幕時(shí)，指紋的紋脊和紋谷將導(dǎo)致壓差呈現(xiàn)差異，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的指紋驗(yàn)證。

電容式指紋識(shí)別技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于技術(shù)成熟度高，支持LCD顯示屏，可大幅降低整機(jī)成本，安全性和防偽性高。其技術(shù)劣勢(shì)是穿透性低，必須依賴屏幕開孔，不符合大屏趨勢(shì)；此外，水漬、臟污影響大。

電容式指紋識(shí)別技術(shù)代表廠商是匯頂科技、Egis科技、FPC等。

03 匯頂引導(dǎo)下的超薄光學(xué)指紋識(shí)別

手機(jī)是指紋識(shí)別芯片目前最大的應(yīng)用場(chǎng)景，而多攝像頭方案和大容量電池方案是主流手機(jī)廠商的第一選擇，為騰出更多空間放置 CIS 模組和更大容量電池，要求 5G 手機(jī)中的各個(gè)元器件盡可能的做小做薄。

匯頂科技已研發(fā)三代屏下光學(xué)指紋方案。第三代超薄光學(xué)指紋識(shí)別方案能很好的適配 5G 手機(jī)的空間需求。第二代的光學(xué)指紋識(shí)別方案因?yàn)檎加?z 軸空間太大，不能在 z 軸與電池疊放，只能與電池在 y 軸上平行放置，占用了電池的放置空間。

面對(duì) 5G 智能手機(jī)對(duì)內(nèi)部更大空間的需求，匯頂?shù)谌」鈱W(xué)屏下指紋識(shí)別技術(shù)采用微透鏡方案，將指紋識(shí)別芯片占用 z 軸空間壓縮至 0.3mm，幾乎是第二代透鏡方案的 1/10，得以與電池在 z 軸上疊放，通過(guò)芯片自身超薄的厚度給電池、VC 均熱板、石墨片和 CIS 芯片做出了空間上的讓步，使得手機(jī)續(xù)航、散熱能力和攝影能力更為強(qiáng)勁。除了空間上的提升之外，匯頂?shù)谌讣y識(shí)別芯片方案將原本偏下指紋識(shí)別模組上移，讓解鎖區(qū)域的設(shè)計(jì)更靈活，進(jìn)行盲解鎖更加便利，留給手機(jī)廠商的 UI 設(shè)計(jì)空間更廣闊，有效提高用戶體驗(yàn)。