2016年末，颇有几分神秘色彩的联想ZUK发布了新一代旗舰ZUK Edge。其最大的亮点就是第一次将指纹识别做到了屏幕面板下方且不开孔，保持了屏幕的一体性。但隐形指纹识别真的好吗？有什么缺点？用隐形指纹识别对ZUK以及指纹识别厂商各自的意义又是什么？

一、指纹识别手机的前世今生

1998 年，西门子研发出世界上第一款具有指纹识别功能的手机，原型机，未量产。但就在指纹识别刚兴起不久的时候，西门子做了第一个吃螃蟹的人，向世界证明了手机搭载指纹识别的可能性。技术来自 Bromba 公司。

2000 年，法国 SAGEM 发布 SAGEM MC 959 手机，第一次实现了指纹识别手机的量产。技术来自 ST Micro（意法半导体，已退出中国市场）。

2001 年，美国的 Handspring 公司发布 Handspring Visor 。指纹识别第一次被应用到了 PDA 产品上。技术来自 FPC（FingerPrint Card）。

2003 年，日本富士通发布富士通 F505i 。从2003年开始到之后将近十年时间里，富士通的指纹识别手机占据了整个指纹识别手机70%的市场份额。技术来自 Authentec 。

2011 年，摩托罗拉发布 MB860 ，这是世界上第一款搭载指纹识别功能的智能手机。技术来自 Authentec 。

2011 年之前，从功能性和美观度来看，具有指纹识别功能的手机都华而不实。大多采用划擦式指纹识别。技术的落后，导致功能、美观、体验落后。坚持十年的富士通几乎颗粒无收。

2013 年，苹果发布 iPhone 5s ，世界上第一款正面按压式指纹识别手机。并且将 home 键、支付等功能融合进指纹识别。技术来自 Authentec 。

也是在 2013 年，康佳 K5 发布，技术来自 FPC 。康佳是第一款做出正面滑动式指纹识别手机的合资企业。

2014 年 12 月，魅族发布 MX4 Pro ，国产手机中首款安卓正面按压式指纹识别手机。成为除 Authentec 之外第一家做出正面按压式指纹识别的厂商，技术来自汇顶科技，且 designed by 汇顶 in China 。

二、正反之争

由于技术的不成熟，指纹识别模组体积较大，为了减少对手机内部构造的影响，早期大多采用背面滑动式指纹识别。需要手指从上到下划过指纹识别器，然后芯片对指纹进行「快照」，把指纹图像拼接到一起，通过算法，判定指纹是否正确。滑动式指纹识别缺点是用户的学习成本较高，识别时间较长，但优点是成本低。所以在一段时间内被众多厂商采用。摩托罗拉、三星、HTC 都采用过滑动指纹识别技术。

随着技术发展，智能手机逐渐走进大众视野，按压式指纹识别也随之兴起。只需要将手指放在指纹识别器上，芯片会在短时间内对指纹进行多次采集，效率更高，易操作，识别时间更短，整个指纹识别模组的体积也逐渐得到较好的控制。

与此同时出现的问题是，按压式指纹识别在识别准确率、效率、易用性上都有了明显改善，但一直到现在也有很多厂商将指纹识别模组做在手机背面。这是因为什么？

1、Android 系统经历了漫长且繁荣的按键时代。从最初四个实体按键，到三个实体按键，再到三个虚拟按键，整个系统和第三方应用的设计规范、生态已经相当完善，如果这个时候在正面加上一个指纹识别，不单单是影响美观和屏占比，还影响 Android 的设计规范，厂商需要对自家的 ROM 进行修改，从而使指纹识别按键与 Android 按键的功能相结合。并且 Google 也并不喜欢大家把指纹做到正面。就如前不久刚刚发布的 Google Pixel ，指纹识别模组也在手机的背面。这也足以说明问题。

2、专利，商业竞争的核武器。2012 年初，Authentec 率先研发出正面按压指纹识别技术，向三星、苹果、诺基亚、LG、富士等大客户展示，然而只有苹果对其感兴趣，将 Authentec 收购，并且不对外销售传感器，成了苹果的“御用”。三星 S5 由于受到专利的影响，不得不使用 Synaptics 的正面滑动式指纹识别。

3、微米级的取舍。经历了厚度大战，手机产品的厚度目前已无太大差距。同时技术和硬件的革新让普通 USB 接口走下历史舞台，越来越多的厂商采用数据传输、充电速度更快的 Type-C 接口。但 Type-C 接口的体积比 USB 接口要大，这就为做正面指纹增加了难度。很多手机厂商考虑到成本、内部构造设计和产品沿袭的设计语言，退而求其次选择了背面指纹。而采用正面指纹的厂商，则不得不把 Type-C 接口的位置做的更贴近手机后盖，以此来控制空间。

把指纹做到背面的确能节省正面的手机空间，但能这能节省背面的空间吗？显然不能。如果把指纹识别做到背面，那指纹模组一定不能做在电池上面，也就是不能与电池重叠。只有把电池往下移（压缩），或者改变电池形状腾出空间采用高密度电池，把指纹做到背部偏上的位置。而指纹识别的位置偏上，恰巧有利于单手用食指进行指纹解锁。

但背面指纹识别终究不是长久之计。当下手机的主板集成度越来越高，未来集成到主板的芯片只会更多，而更多的芯片、更多的功能带来更高的耗电量，电池也只能不断变大。所以未来想把指纹做到背面其实也并非易事。

魅族作为先行者迈出了第一步，虽然 MX4 Pro 在当时卖的并不怎么样，但的确也是一次很好的品牌营销，让魅族追求设计上极致的态度得到了大众认可。随后陆续有厂商跟进，也把指纹做在正面。

三、隐形潮流

2016 年 9 月，小米 5s 发布，雷军花了半小时时间讲来自高通的超声波指纹识别技术，一时间也颇为轰动。但指纹识别的地方有一个凹陷，经查阅多方资料，个人判定：超声波虽然具有穿透性，但由于超声发生器大小、频率和屏幕盖板的材质、厚度的影响下，其穿透能力也非常有限。所以小米在屏幕放置指纹识别模组位置挖了一个向下的凹槽。以此来控制玻璃面板的厚度，保证指纹识别的识别率和准确率。虽然不完美，但却使无孔指纹识别第一次受到如此高的关注。

2016 年 12 月，ZUK Edge 发布，指纹识别第一次被做到屏幕下面，实现了屏幕不开孔。采用汇顶科技的 IFS （ Invisible Fingerprint Sensor 指纹识别与触控一体化技术）。但新的问题出现了，我们手机屏幕的玻璃盖板，普通 2D 玻璃盖板的厚度薄一点可以做到 0.4 mm ，比较流行的 2.5D 玻璃盖板厚度达到了 0.7 mm  -0.8 mm 。但指纹识别模组的识别信号不能穿透这么厚的 2.5D 玻璃盖板，其实当厚度在 0.3 mm 的时候如果没有更加出色的算法进行补救，识别上就已经相当吃力了。 

为了解决厚度问题，FPC 和 LG 尝试在玻璃盖板放置指纹识别模组的位置的反面，挖一个凹槽，把指纹识别模组放在凹槽里面，从而解决盖板厚度问题。

ZUK 的解决方案就是挖凹槽。ZUK Edge 的屏幕玻璃盖板厚度为 0.75 mm ，ZUK 挖了一个0.45 mm 深的凹槽，成功的将指纹识别模组放在凹槽中，做到与屏幕平行，无突起，这得益于汇顶科技 IFS 指纹识别模组本身体积就很小。

三个方面看隐形指纹识别：

（一）隐形指纹识别对屏幕盖板有什么影响？

1、玻璃品质要求高

屏幕反面要挖凹槽，只有玻璃的品质好，才能保证生产良品率和玻璃盖板强度。并且挖凹槽需要的工艺，加工方的流程会直接影响成本提升。

2、玻璃可靠性打问号

一块好好的玻璃被挖了个槽，就好像一面承重墙被挖了个洞。局部厚度只有 0.3mm。虽然 ZUK 官方向外界公布了 ZUK Edge 经过严格的压力、弯折和跌落实验，但还是要对整块玻璃的强度打上一个问号。

（二）IFS 对 ZUK 及智能手机有什么意义？

ZUK Edge 其实对 ZUK 来说似乎也是一款「概念机」，极致的大屏占比、高性能、隐形指纹识别......都不难看出这似乎就是未来 ZUK 手机产品设计的大方向。

联想手机业务近年来历经波折，业绩萎靡的同时，又在不断发力，摸索市场和用户，寻找新的切入点。在手机产品硬件差异化日趋减小的同时，有资本的厂商都希望开辟新的疆土。

新产品的认同感，产品的锐度，话题的密度是当下 ZUK 最急需的三方面。IFS 技术无疑都或多或少的满足这三个条件。ZUK 一直主打中高端，但自身并没有太多硬件上的亮点，通过尝试新鲜技术，抓住硬件、技术控的心，同时还能制造大量话题进行营销，让普通消费者认识 ZUK 品牌。

当然，ZUK 在营销方面一直欠缺，这次 ZUK Edge 还是没能例外。

对整个智能手机行业来说，每一次技术的革新都需要小白鼠为后人铺路。无论 ZUK 用 IFS 技术是出于什么理由，商业因素也好、营销因素也罢，ZUK Edge 无疑对国产的汇顶 IFS 技术进行了颇具价值的试探。同时，隐形指纹识别的诞生，意味着未来手机可实现正面不开孔、超大屏占比、无实体按键的设计。如果再采用骨传导等技术，就成了真正的「全面屏」。

（三）IFS 对汇顶科技有什么意义？

汇顶科技从最初奄奄一息的无名小厂，到如今盈利几亿且成功上市，技术的发展是根本因素。与魅族合作后一路走红，不断地增加研发支出，诞生了今天的 IFS 技术。诺基亚、中华酷联、东芝、西门子、NEC 等厂商都与汇顶科技展开合作，也使得中国厂商有了与国际厂商抗衡的资本。

此外，ZUK 此次采用汇顶科技的 IFS 技术，能够帮助汇顶科技验证 IFS 技术量产的可能性，并且可以收获大量的市场反馈和信息，从而不断对技术进行改进。

除了已全面普及的正、反面指纹识别，还有厂商尝试在手机的侧边框和电源键上。这无疑也是一种「隐形」的好方法。但在边框上开孔会不会对材料有要求？会不会对整机的强度产生影响？机身厚度会不会有所增加？如果做在电源键上，电源键面积增大美观性能否兼顾？识别准确率怎样保证？做在电源键上真的更加实用了吗？

四、畅想未来

2014 年 9 月，汇顶科技发布 IFS 指纹识别技术，经过两年多的改进和等待，在2016年12月被成功量产商用。

2015 年 7 月挪威指纹识别厂商 IDEX 开发出玻璃指纹技术，可以将指纹芯片做进玻璃中。但由于封装、良率等因素，IDEX 的方案并没有受到青睐。

2015 年 11 月，Synaptics 宣布可实现隐藏式指纹识别，但并没有成功在实体上进行技术验证，不了了之。

2016 年 2 月，FPC 成功地将指纹传感器跟玻璃盖板结合在一起。并发布工程机视频，演示了这项技术（YouTube： FPC1268）。

2016 年 12 月，Synaptics 对外宣布首款移动设备的光学指纹传感器，不开孔的同时，支持最大 1mm 的玻璃盖板。

如今已有消息传出，已实现指纹识别与屏幕一体化技术，意味着真正的「全面屏」或许就在不远的将来。IFS 技术也会成为手机形态进化过程中的一大转折点。

技术的创新带来体验的提升，而体验的提升恰恰是用来促进技术创新的。

五、向伟大致敬

西门子向世界证实指纹识别手机的可行性；

SAGEM 的指纹识别手机第一次得到成功量产；

富士通在 03 年起坚持近十年研发、设计指纹识别手机，几乎颗粒无收，但却不断地促进指纹识别技术的发展，只有富士通陪着技术慢慢前进；

苹果打造出 Touch ID ，向世界普及指纹识别技术的同时，带来了史上最出色的指纹、 home 键体验；

魅族因为执拗坚持设计上的合理和美观，临时打破原有背面指纹方案，找到了汇顶科技，二十名工程师驻厂三个月，打造出国产安卓首款正面按压式指纹识别手机。魅族与汇顶科技没有排他协议，汇顶科技依然可以与其他厂商进行合作；

......

在你我生长的这片大地上，出现过而且还将出现许多需要我们仰望的正直而优秀的灵魂，他们成就了而且还将成就许多我们永远无法企及的事业。

多年后，谁还会记得西门子的「灵光一现」？谁还会记得 SAGEM 经历的曾层阻碍？谁还会记得陪伴技术默默无闻慢慢走过将近十年的富士通？

即便现在，这些伟大也不曾被多少人关注。但我们科技的进步、技术的发展、体验的提升，背后，诞生也牺牲了无数的悲情英雄。

作为一个写字的人，能够存在着，见证、记录这些伟大，我心满意足。

向创新者致敬，向坚守者致敬，向伟大致敬。

参考文献及资料：

1、touch-display-integration-smartphones-tabletsgCSf9H-Synaptics

2、基于 ARM 的指纹识别模块的研究与开发_黄林波

3、基于嵌入式应用的指纹识别技术研究_赵应丁

4、指纹识别系统研究_杨雪

5、自动指纹识别系统关键技术研究_王玮

6、自动指纹识别系统中若干关键问题研究_梅园

7、电容感应式指纹传感器工作原理和性能分析

8、国内外主要指纹识别芯片厂商分析-电子工程网

9、生物识别：按压和滑动式指纹识别解析-全球安防网

10、隐藏式指纹识别离我们到底有多远-笔戈科技

11、细聊指纹识别发展史：原来 1998 年的手机上就有了-笔戈科技

12、汇顶科技全系列指纹产品及战略规划全面解析-电子工程网

13、指纹仪的基本原理-长春方圆光电技术有限责任公司研发部

14、群雄割据 一图看懂手机指纹识别行业大事记-电子工程网

声明：

1、文中第五部分「出现过而且还将出现许多需要我们仰望的正直而优秀的灵魂，他们成就了而且还将成就许多我们永远无法企及的事业」和「能够存在着，见证这些伟大，我心满意足」来自哈佛大学神经学博士吴争《感谢死亡》。

2、文中第二小节凹槽部分「Cover Glass Cutout」图片来自于笔戈科技邓邓大人《隐藏式指纹识别离我们到底有多远？》

3、文中的数据、观点和结论若出现错误或有任何建议，请您及时指正提出，感谢。