2013年蘋果推出了iphone5S,第一次在手機上加入指紋應用,其中第一個應用就是指紋解鎖。隨后支付寶、微信支付開始逐漸支持指紋驗證。隨著指紋芯片逐漸成為入門級智能手機標配,如何提供高性價比的方案成為業界關注焦點。近期360手機F4推出的指紋手機更是打破了600元價格線,成為最便宜的指紋手機之一,市場急需高性價比的指紋芯片出現。

在FPC、匯頂、新思等廠商占據指紋芯片市場領導地位的情況下,來自成都的指紋芯片廠商費恩格爾提出要做指紋芯片行業的“性價比之王”,費恩格爾CEO黃昊直言,費恩格爾的指紋芯片價格是目前市場上最具有競爭力的價格,沒有“之一”。

指紋芯片競爭進入性價比時代

黃昊認為,手機品牌對于指紋識別的認知經歷了幾個階段。一開始是高端旗艦機型采用,當時滿足的是“有和無”的問題。到了第二階段,開始對指紋芯片的性能、測試標準有了更高的要求。到了今天,在入門級手機也開始標配指紋識別功能的當下,終端品牌開始進入追求性價比的階段。

“在業內,芯片公司成本線是15~20%毛利,有些公司也許會接低于15~20%毛利的訂單,雖然表面上看起來是盈利,但實際上企業是虧損的。也就是說,行業大洗牌勢在必行。一旦價格戰開打,很多指紋芯片廠商會立刻觸及底線。” 黃昊認為,指紋芯片領域的門檻較低,因此第一波進入指紋領域的企業魚龍混雜,最開始只要能做出東西來就能賣出去。到了第二波拼性能的時候,對于指紋芯片原廠來說,主要拼兩點:一是跟算法匹配的最小識別面積和最好穿透率;二是軟件部分,比如安全支付。但是到了第三波拼性能和價格的競爭階段,行業將面臨一輪新的洗牌。

如何做到更高性價比?

拼價格的關鍵就是看本身芯片設計技術上是否有獨到的共性價比方案,黃昊表示,費恩格爾的優勢在于:有算法制程的最小陣列,也有工藝和封裝的產業鏈支持。采用純電容式技術的單芯片結構傳感器+自有算法+晶圓制程工藝上的優勢+不采用Trench和TSV封裝技術可以在最大程度上降低指紋模組的成本價格。

__費恩格爾在現有設計架構下能從三個方面進行成本控制__:

1.不需要特殊封裝工藝處理,封裝不需要trench,也不需要tsv,對塑封的要求也是最低的。目前正在切入用最便宜的QFN封裝方法,QFN封裝未來成本在0.1美金左右;

2.因為沒有采用trench和tsv,提供給模組廠的芯片顆粒在不做cp和ft的情況下,直通率可以達到99%。本身 芯片的設計和生產流程控制的比較好,因此對模組廠來說也是一個很好的成本控制。從顆粒測試方面來說,因為顆粒測試在目前會給模組廠較大的機臺壓力或普工壓力,這就幫模組廠做了成本控制;   3.費恩格爾自主研發了的小面積算法,是向蘋果的算法靠攏。因此,費恩格爾的芯片面積可以做到96x96,這是業界默認能提供良好使用體驗的最小面積。同時,費恩格爾的芯片在一個8寸晶圓上能切出800顆以上。

費恩格爾的指紋芯片信號穿透力強,不管是100μm的coating還是100μm以上的陶瓷蓋板、underglass方案,都能做到與競爭對手一樣性能。在工藝設計上,費恩格爾采用獨特的設計架構,而不是采用Authen tec和FPC那樣的adc放大器架構。指紋識別芯片現階段的難點在于寄生信號的消除,解決這一難點不光需要自身設計有長時間的經驗積累,更需要半導體廠的技術工藝支持。另外,費恩格爾一律單芯片封裝,芯片整體成本估計是友商的1/2。而像熄屏喚醒、指紋拍照、干濕手指自適應等基本功能都應有盡有。

“我們的通過率在保證優良的情況下保證最小陣列的用戶體驗;跟競爭對手競爭的比對速度小于0.2秒”,黃昊表示,業界普遍認為純電容的傳感器無法達到很高的靈敏度,但是費恩格爾通過研究認為,純電容也可以達到主動一樣的靈敏度。可以探測非常微小的電容,在塑封封裝的時候,不要降低表面的塑封厚度,足夠達到探測電容。

在軟件支持方面,費恩格爾提供對Android6.0原生系統以及定制系統如阿里云OS的支持。并承諾在深圳、上海、北京隨時有FAE支持,提供傻瓜式的軟件部署。費恩格爾軟件應用接入總監楊智鵬表示,目前在主流的手機平臺,如高通、MTK、展訊軟件都已調通,下一步將針對X86平臺。

目前,費恩格爾與蘋果指紋模組供應商之一的晶方科技結為戰略合作伙伴,主要以coating方案為主,同時也獲得了芯片封測廠商華虹的大力支持,可以做到指紋膜組的直通率98%。

“我們第三季度會推出FPS2198,這個產品特點是活體檢測,特點是加入心率檢測。另外一個是正在開發的FPS1498,特點是芯片上會有蓋板集成,這是跟封裝供應商共同開發的封裝技術,所以稱為Cover soc。未來提供的是已經有玻璃蓋板的解決方案。現階段能支持的最大尺寸是12.1寸。”黃昊表示,費恩格爾不光在電容陣列傳感器有積累,在圖像\光學傳感器也有積累,所以可以做到活體檢測檢測透光率。

指紋識別專利競爭,升壓調制與純電容路線

除了價格之外,指紋芯片的核心競爭也包括專利及算法。由于越來越多的中國手機終端品牌進入海外市場,因此非常關注專利的問題。雖然電容式指紋傳感器及專利早在20年前就已經存在,但其穿透能力比較弱,不能滿足現今的手機應用。為了提高指紋傳感器的穿透能力,各指紋傳感器設計公司都是在原有電容傳感器專利的基礎上進行改進并申請專利。

2013年,蘋果申請專利,開創浮地高壓驅動/調制電路先河。于是新思和IDEX采用ASIC芯片來處理信號,繞開蘋果的專利。但是這種方式難以實現陣列傳感器,像素布線精度不夠,同時分辨率和靈敏度也不高。該方法雖然能極大提升芯片穿透力,但也帶來了功耗多的缺點。另外,有些人對電壓比較敏感,在使用時會有刺痛感。目前采用升壓方式提升穿透力的芯片廠商主要有思立微、信煒等。

純電容技術的源頭來自于上世紀80年代的平板電容原理。由于已經過去20年,該技術專利目前已經過期,成為公用專利,因此不存在專利侵權的風險。純電容式技術使用電荷泵結構的單芯片設計,不需要使用外圍驅動芯片配合來消除寄生電容,也可以不帶金屬環。目前采用純電容式技術的芯片廠商主要有費恩格爾、邁瑞微、神盾等,另外,匯頂也剛推出單芯片產品。采用純電容式技術的傳感器具有成本低(單芯片)、功耗低(射頻式傳感器的四分之一)的優點。但相對的,該技術對半導體工藝及傳感器設計團隊的要求較高。費恩格爾與競爭對手有兩大差異化特點:公司在芯片設計上采取了新型的結構方法,擁有自主發明專利。