手机指纹识别发展史 苹果又一次引领潮流


2016-4-12 9:39

  智能手机经过这么多年的发展,在外观和功能越来越趋同的同时,还能做到差异化是一件难能可贵的事情,例如在手机上加入指纹就是不少厂商一直在折腾的事情。

  一提到指纹识别,也许大家记住的只有苹果的 Touch ID,但是在这之前的十年间,指纹识别是如何一步一步进入寻常百姓家的呢?

  人的指纹具有终身不变性、唯一性和方便性,被用作来代替输入繁琐且容易忘记的密码再合适不过。手机作为使用最频繁的移动设备,各厂商为了实现把指纹识别移植到手机上,也做了不少尝试。

  噱头大于实用,摸索中的黑暗期

  西门子 1998 年

  最早在1998年,那时候的指纹识别技术才兴起没多久,西门子就展示了他家的指纹识别手机。

  这也是世界上首款搭载指纹识别技术的手机,只是一部原型机,并没有量产,但它的伟大之处在于向世界证明了手机搭载指纹的可行性,意义非凡。

  指纹技术来自 Bromba 公司,识别形式为刮擦式(滑动式),分辨率已经达到了 500 dpi ,有趣的是,它就是现在很多背部指纹手机的鼻祖,那时并没有设置密码的需求,顶多就用来验证一下 PIN 码。

  SAGEM MC 959 2000 年

  SAGEM 的 MC 959 是历史上第一部量产的指纹识别手机,但是鲜为人知。来自法国,目前已退出了手机市场。使用的是意法半导体的指纹技术,由于功能机时代的局限,指纹识别同样仅用于验证 PIN 码。

  Handspring Visor 2001 年

  当时不仅在手机上尝试指纹,也有在非常流行的 PDA 上加入指纹,Handspring Visor 就是其中一个,其搭载的指纹识别模块来自 FingerPrint Card(FPC)。

  FPC 这个名字想必大家都很熟悉,后面会讲到它的历史。

  富士通 F505i 2003 年

  热衷于尝试各种新功能的日系厂商富士通从 2003 开始,就不断在手机上搭载指纹功能,虽然没有引起业界轰动和跟进,但它仍然是坚持不懈,在苹果的指纹出来之前,市面上买得到的带指纹的手机富士通占了 70% 左右。F505i 也是富士通推出的第一款指纹机,技术来自后来名声大震的 Authentec。

  MOTO MB860 2011 年

  MOTO MB860 是第一部具备指纹识别的大屏智能机,内置一颗 nVIDIA Tegra 2 双核处理器,并拥有扩展坞连接电脑的功能。

  指纹技术同样来自 AuthenTec,但仍旧是刮擦式,并与电源键结合,这点跟后来一些结合在侧边电源键上的厂家不谋而合。这款手机在当时引起的关注非常大,并不是因为它具备指纹功能,而是首款双核,那时的摩托罗拉在手机界可是如日中天。

  但是,这款手机的指纹识别并没有引起大家的关注,主要是刮擦式解锁体验不佳,同时还会经常失灵,遇到汗渍什么基本残废。

  在当时,我们可以看到,有名的指纹识别技术的公司就那几家:瑞典的 FingerPrint Card,美国的 AuthenTec,意法半导体(ST Micro,现在已退出市场)。

  经过十年的发展,指纹识别技术的进步依旧不明显,可以看到几家的技术都还是最初的刮擦式,使用的时候需要手指缓慢滑过传感器,然后获得完整的指纹图像进行比对确认。

  iPhone开创先河 ,再一次改变世界

  iPhone5s 2013 年 9 月

  iPhone5s 是首款搭载正面按压式指纹识别的手机,并把指纹叫做 Touch ID。

  在 5s 前面做指纹的手机也有上百个,但是人们一聊起指纹记住的却只有苹果。

  这其中有一部分成份是苹果依靠它在行业内的巨大销量和话语权,让大家一瞬间就记住了 Touch ID,以往任何一个那具备指纹的手机都没有一个达到过这个高度,十分之一的声音都没有。

  还有,Touch ID 不仅仅只是一个指纹,它更是一个围绕着指纹展开的生态系统,它具备所见即所得的正面按压,跟 Home 键完美融合,支持指纹解锁,还可以做到指纹支付,Apple Pay 等等,在你需要用得到密码的地方它都可以无缝代替,开放 API,可以做到支持更多的应用,渗透在系统的每一个角落,让你用了就忘不了。

  最后,Touch ID 具备之前所有指纹所没有达到过的优秀体验。既是正面,又首个做到了按压式,也就是一个按压 Home 键的动作就完成了解锁,几乎是零学习成本,真正做到了将科技进步就是你感觉不到它的存在。

  指纹背后的英雄,江湖故事

  FPC 和 AuthenTec

  FPC 来自瑞典,老牌指纹识别技术公司,成立于 1997 年。

  AuthenTec 来自美国,也是一家老牌指纹识别技术公司,成立于 1998 年。

  在 2000 年头,这两家公司分别做出了自家的指纹识别芯片,并都在手机上实现了量产。在接下来的几年,明显感觉到移动设备上选择 AuthenTec 芯片的产品比 FPC 家多了很多,在这种被压着打的窘况下, FPC 在 2005 年一度无法运营下去将要面临倒闭,好在后来接受了日本公司的投资才幸存了下来。

  这两家依旧在继续研发着指纹技术,在接下来的几年,指纹也一直不温不火,技术还停留在刮擦式级别,时间一溜达就到了2012年。

  12年初,AuthenTec 终于研发出来了正面按压式的指纹技术,并且向LG、富士、三星、诺基亚、苹果等大客户展示,然而最终只有苹果感兴趣。

  所以说,苹果做出首款按压式指纹有巧合的成份,但更多的是苹果对技术的敏锐嗅觉。

  这也是苹果老谋深算的体现,一看到这种按压式的指纹技术与之前的刮擦式在体验上有着天壤之别,结合自己独有的 Home 键可以做到完美融合,所以直接开价将其收归麾下。

  有意思的是,从 2000 年开始,在可移动设备的指纹技术领域,AuthenTec 一直是 FingerPrint Card 的死对头,它俩的市场差不多是 8 / 2 开。在技术实力上,AuthenTec 确实要更牛掰一些,所以 FPC 一直都处于被压制的地步。

  现在好了,AuthenTec 被苹果这么一收购,从今往后,FingerPrint Card 在指纹识别的市场上就是直挂云帆济沧海。

  没有了劲敌 AuthenTec,趁着手机指纹的热潮,FPC 加大研发投入,出货量猛增,股票价格在这几年间翻了几十倍。不过人家 1997 年进入这个行业,并在 2001 年开始在移动设备端研发并量产了指纹识别芯片,十几年的耕耘,终于赶上了好时代得以爆发也理所应当,这就是所谓的十年磨一剑。

  看到 FPC 现在的辉煌,不知 AuthenTec 作何感想,要是能回去,是不是就不会接受苹果的收购了呢。不过要是没有苹果的收购做出 Touch ID,也许就没有现在的指纹热潮,也许 AuthenTec 和 FPC 依旧过着结结巴巴的竞争生活。

  悲情英雄——富士通

  在手机的指纹识别技术推广中,日本的富士通做出了不可埋没的贡献。

  从 2003 年推出自己的第一款指纹机 F505i 到 2013 年这十年间,不间断地出了几十款带指纹的手机,这里随便列举一些: Fujitsu F505i 、F900i、F506i、F901iC、Genesis 、F902i、F903i、F904i、F1100、F905i、F-09A、F-01B、F-03B、F-01C……数量占当时指纹机总数的 70% 左右。

  一直采用 AuthenTec 的技术,由于采用刮擦式,指纹功能叫好不叫座,并没有引起同行的效仿和消费者的好评。但是坚持十年这一点值得敬佩,只有它在陪着技术供应商慢慢前进,不得不说是一个勇敢的探索者。

  只是令人唏嘘的是当体验发生翻天覆地变化的按压式指纹识别出时,谁还记得这个在指纹方面耕耘了十年却颗粒无收的家伙,甚至连富士通手机也渐渐淡出了人们视野。

  HTC One Max 2013 年 10 月

  HTC One Max 是继 iPhone5s 后关注度最大的一个带指纹识别的手机,因为苹果发布指纹之后,大家都在翘首期盼着其他厂家的跟进。

  其实这部手机的研发周期跟 iPhone5s 基本是同期,发布时间也就相差一个月,不幸的是在 Touch ID 所带来的巨大光环之下,Max 的指纹识别看起来就是一个笑话,甚至被评为鸡肋、垃圾。

  Max 的指纹技术来自美国的老牌触控 IC 供应商 Synaptics(Validity),依旧是刮擦式,相比 Touch ID 的按压式,刮擦式的方案还是上个世纪的技术,而且还在背面。

  在这之后也有不少国内厂家跟进了指纹识别,有 VIVO Xplay 3S(FPC 的后置刮擦式)、三星 S5(Synaptics 的前置刮擦式),好一点的是华为 Mate 7,采用了 FPC 的后置按压式,虽然是后置,但是相比不能用的刮擦式,后置的按压式至少可以用了。

  全面普及,指纹识别成为必备功能

  魅族 MX4 Pro 2014 年 12 月

  魅族 MX4 Pro 是一款划时代的产品,打破了 Touch ID 在正面按压式指纹识别上的垄断,给业界带来了另外一种可能。

  只是万万没想到的是,给魅族提供技术支持的是一家来自本土的厂商——Goodix(汇顶)。MX4 Pro 所带来的指纹体验几乎接近 Touch ID,同样的正面按压、带蓝宝石玻璃覆盖、支持指纹支付,这也令汇顶这个名不见经传的厂商开始被大家所讨论和接受。

  魅族在研发指纹的过程中,并没有外界想象的那么顺利。

  除了苹果,没有人做过正面按压,而且汇顶的技术也没有人用过,这个风险非常大,如果指纹没有做好,这条产品线就废了。

  汇顶为了做好 MX4 Pro 的指纹,把公司所有的技术人员都搬来了魅族驻扎了两个月,没日没夜地调试改进,最终实现的效果大家有目共睹,非常不错。这是两个中国科技公司联手缔造的一个励志故事,并不是所有核心技术都是外国的,一家中国的手机公司和一家中国的指纹技术公司,两者共同开发,缔造了一个业界传奇——安卓首款正面按压式指纹识别。

  Goodix 成为继苹果后第一家做出正面按压式指纹识别的公司,同样支持蓝宝石玻璃保护盖板,紧接着,FPC 和 Synaptics 也快速跟进了前置指纹芯片。

  三星 S6 2015 年 4 月

  三星作为一家手机巨头,在苹果的 Touch ID 出来两年多后,才做出一个跟 Touch ID 体验接近的指纹识别——三星 S6,有点说不过去。使用的技术仍然是三星老相好 Synaptics ,一雪 S5 上刮擦式指纹的前耻,终于做出了正面按压式。

  我们可以看到,三星手机的指纹全部来自这家 Synaptics,它的技术实力说实话跟 FPC 都有一点差距,指纹芯片表面无法做到蓝宝石,加之突起的按键设计,三星手机一直被人诟病指纹容易刮花。

  魅蓝 note3 2016 年 4 月

  如果说 2013 年苹果发布 Touch ID 是指纹元年的话,那么 2015 年是指纹的爆发年,进入到 2016 年,应该是指纹普及年了。

  魅族产品从上到下全线都配备了正面指纹,甚至连一款 799 的魅蓝 note3 都用上了,使用的是汇顶的指纹技术,表面覆盖了强化玻璃。

  从上图可以看出,指纹识别的手机在 2015 呈现爆发趋势,差不多是前十年的总和,这要得益于指纹识别芯片供应商技术日益成熟和产业链逐步完善。不出意外,2016 年的数量会再翻一番,指纹的功能也会越来越丰富,渗透到系统各个方面。

  说完了这些年指纹识别的发展,大家可以从上图看到,与以前大家只能做刮擦式不同,现在每一家都可以做到体验更好的按压式。

  这就是手机厂商和芯片公司相辅相成所推进的结果,只有手机厂商愿意用他们的芯片,他们赚了钱才能投入更多的研发去发展新技术。所以这个同业在这两年进步飞快,加速了指纹普及的进程,也造就了几大指纹芯片的供应商技术都开始趋同。

  值得庆幸的是在这些技术提供商里面,看到了像汇顶这样半路杀出来的黑马,打破了苹果的垄断;也看到了魅族这样的手机厂商在指纹方面激进的策略,带来了更好用的指纹手机。

  最后,回顾近 20 来年的手机指纹发展历程,我们应该记住西门子这样的开创性的公司,它带来了第一部带指纹的手机,让手机上实现指纹提供了可行性方案。

  我们也应该记住富士通,在指纹普遍不被人们看好的那十年间,它的不断坚持才给了芯片厂商继续研发下去的希望,才有了技术一代一代的更新。

  我们也要给苹果鼓掌,它真正带来了指纹识别的普世性,做出了好看又好用的指纹识别,推动了整个行业的快速进步。

  最最后,我希望指纹识别的最终形态是看不出是指纹识别,融合在前玻璃面板中。

  预告:

  在指纹识别技术开始进入稳健发展期之后,各家手机厂商在使用指纹技术上也有了不同的看法,像华为,一直采用背部按压式;小米则一开始在低端机上使用背部按压,最近发布的米5 又设计成前置;而 OPPO 跟小米一样,前后式摇摆不定。魅族则一直坚持使用前置按压。还有一些是直接放在侧边。

  在这五花八门的指纹方案中,前置好还是后置好,似乎从16年大家不谋而合开始使用前置来看,前置似乎成了一个趋势,雷军在发布会上甚至说:做好前置指纹非常难。

  那么,做好前置指纹到底难在哪里?

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