产研|风光不再，指纹芯片能否重回巅峰？

半导体产业纵横 2022-04-30 18:00

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指纹芯片行业能否重回巅峰？取决于头部厂商是否能够转型成功。

来源：与非网

由于IC设计产业属于高度技术密集和资金支持行业，具有“一代拳王属性”，应用型产品往往周期2-3年后进入衰退期。近年来，受到疫情影响以及全球智能手机出货量的逐年下滑，曾经风光无限的指纹芯片行业正遭遇阵痛。根据ABIResearch的最新报告，受疫情影响，智能手机出货量下滑，加上接触式识别带有传播新冠病毒的风险，预计到今年年底，全球指纹识别收入将下降22%，至66亿美元。

从电容到光学、超声波回顾指纹芯片技术发展史

上世纪80年代，首个指纹传感器专利被注册，随后基于指纹的信用卡诞生。

1998年，西门子推出世界上首款有指纹识别技术的原型机。刮擦式的指纹识别采用一维的线性传感器，需要手指从传感器上缓慢划过，之后再被拼接成完整的指纹进行识别。虽然该手机当时并没有量产，但也算是开创了手机的指纹识别时代。

2013年，全球首款安卓手机富士通迪士尼F-03F上市并搭载指纹滑动传感器。

2014年，华为Mate7作为全球首款采用触控指纹传感器的安卓智能手机搭载了瑞典FPC公司的1020传感器。

作为第一代指纹识别技术，刮擦式指纹识别属于电容式指纹识别类。在之后的十几年里，各家手机厂商推出的含指纹识别技术的手机均使用的是电容式指纹识别。不过该技术不能让手机在手上有水或者有污渍的情况下进行解锁，对使用者而言还是有不便。

转折点来自于2013年，苹果收购AuthenTec研发的正面按压式指纹识别技术，在那之后，安卓系统决定于2015年正式从系统端原生地支持指纹识别。这也让指纹识别应用得到了快速增长。

指纹识别芯片设计是屏下指纹识产业链上游核心环节，通过合理的算法和结构提高识别的准确性和速度。整体上游环节芯片成本占比超过50%，较中游指纹识别模组议价能力较强。同常规芯片产业相似，指纹识别芯片盈利模式侧重点在于技术优势的先发及终端客户需求的精准把控与紧密配合。

之后众多的国产芯片厂商也纷纷杀入指纹芯片市场，而且数量众多。目前国外的指纹识别厂商主要有AuthenTec（2012年被苹果收购）、FPC、Synaptics等几个国际大厂，以及神盾、义隆、敦泰、茂丞等台湾厂商之外，国产指纹识别芯片厂商主要有汇顶、迈瑞微、费恩格尔、信炜、芯启航、贝特莱、兆易创新（思立微）、集创北方、比亚迪等十多家企业。

随着技术的发展，屏下光学指纹识别开始出现，并在2018年开始得到量产。不同于传统电容式指纹识别，光学指纹识别利用OLED屏幕发出的光线将手指区域照亮，通过亮光反射成像辨认用户指纹。该方法解决了前者不能湿手情况下解锁的问题，同时光学指纹识别的低成本、高穿透性，外加手机全面屏的盛行，逐渐使其成为了最为主流的技术方案。自2018年光学屏下指纹识别价格下降79%，目前批量报价在1至2美元之间。上游芯片成本价格下移，有望带动光学屏下指纹识别向中低端手机设备渗透。

不同屏下指纹识别方案比较，来源：公开资料整理

现而今比较主流的屏下指纹方案有超声波屏下指纹、光学屏下指纹、电容指纹。

光学屏下指纹识别

光学屏下指纹借助屏幕的光作为光源，当用户手指按压屏幕时，反射光会通过像素间隙到达屏幕下方的传感器上，传感器采集的图像与数据库中的图像进行对比分析，具有较不受环境光干扰、成本低、技术成熟、供应链完整等优点。但其存在识别率不高，屏幕的识别区域容易老化等问题。

超声波屏下指纹

超声波式屏下指纹识别技术基于超声波，通过传感器先向手指表面发射超声波，并接受回波。利用指纹表面皮肤和空气之间密度不同构建出一个 3D 图像，进而与已经存在于终端上的信息进行对比，以此达到识别指纹的目的。

超声波式屏下指纹识别的优势在于具有较强的穿透性，抗污渍的能力较高。即使是湿手指与污手指的状况依旧能完美识别。此外，依靠超声波极好的穿透性，其还支持活体检测。由于能够得到 3D 指纹识别图像，安全性相较于其它屏下指纹识别方案更高。但超声波屏下指纹识别方案也存在成像质量低、技术不够成熟、量产难度大等缺点。

电容指纹

电容式屏下指纹识别方案是在电容式指纹识别方案基础上，通过将传统的硅基指纹识别传感器换为透明的玻璃基传感器，并将其直接嵌入到 LCD 面板中，来实现屏下指纹识别。电容式屏下指纹识别适用于 LCD 屏幕，价格便宜。但存在触控信号和屏下指纹识别信号互相干扰的情况。

来源：CINNO Research

现在的屏下指纹识别解锁也多利用的光学指纹识别技术，主导的供应商有汇顶科技、兆易创新（思立微）等，之后还出现了由高通主导的超声波式指纹识别。据CINNO Research预测，屏下指纹技术作为OLED屏主流指纹技术，随着OLED渗透率进一步提高，预计中国市场智能手机屏下指纹技术有望在2024年渗透率提升至70%左右。预期2024年，指纹识别手机出货量将达42770万台。

OLED光学屏下指纹手机出货量预测（单位百万部），来源：CINNOResearch

因智能手机硬件以摄像头模组、电池、处理器等为核心，从空间利用和机身重量等考虑，屏下指纹和侧边指纹是提升屏占比的优选，但由于屏下指纹识别只支持OLED屏，因此侧边指纹识别更便于在各类显示屏中普及。且相比于光学指纹方案，侧边指纹皆采用集成于电源按键的设计，用户无需关注屏幕解锁位置，按键唤醒即解锁的体验更佳。同时，现有侧边指纹也已经从最初的满足侧边应用场景和基本功能要求，向更小尺寸更快解锁更安全等方向发展。

中国市场智能机侧边指纹识别渗透率，来源：CINNOResearch

据CINNOResearch月度中国市场手机销量监测数据显示，中国市场智能机搭载侧边指纹识别技术的渗透率在2021年第2季度同比提升16个百分点至38%，超越同期搭载屏下指纹识别的的智能机市占率，首次登顶，逐渐取代后置指纹识别市场份额。CINNOResearch预测，2024年全球市场智能机侧边指纹搭载量将有望增长至约6.4亿部，年复增长率将达52%。

盘点主流指纹芯片玩家

根据与非研究院统计，目前全国共有1780家指纹产业链相关企业，其中指纹芯片企业超过600多家。其中汇顶科技独占了智能手机市场指纹芯片70%的市场份额。从指纹芯片统计数量上看，除了北京、上海、深圳等传统设计企业聚集地外，无锡、成都、苏州、合肥等城市的设计企业数量都超过100家，西安、南京、厦门等城市的设计企业数量接近100家，天津、杭州、武汉、长沙等地的设计企业数量也有较大幅度的增加。

目前全球主流的指纹芯片玩家主要有30多家，下面就来为大家一一介绍：

主流指纹芯片玩家介绍，来源：与非研究院

汇顶科技

汇顶科技成立于2002年，作为全球指纹识别芯片的龙头，几乎所有的安卓阵营的手机厂商都是其客户。最辉煌的时候，曾在2016年上市至2020年2月之间创下了超过20倍的市值涨幅。目前汇顶已在包括手机、平板电脑和可穿戴产品等在内的智能移动终端领域构筑了领先优势，先后推出全球领先的单层多点触控芯片、全球首创的触摸屏近场通信技术GoodixLinkTM、全球应用于Android手机正面的按压式指纹识别芯片、全球首创的InvisibleFingerprintSensor(IFSTM)、全球首创支持玻璃盖板的指纹识别芯片、全球首创应用于移动终端的活体指纹检测技术LiveFingerDetectionTM、全球首创的显示屏内指纹识别技术等。在技术创新和市场方面也不断取得突破，成为了目前业界唯一能够提供镀膜、盖板（玻璃、蓝宝石、陶瓷）、隐藏式（IFS）、活体指纹检测全系列芯片的公司。

AuthenTec

AuthenTec成立于1998年，一直是全球感应性指纹识别传感器最大供应商，其指纹识别组件很多年前就被嵌入了Windows笔记本。

在2012年被苹果收购之前，AuthenTec就已经成为世界领先的指纹传感器及芯片与模组、身份识别软件和加密安全方案的供应商。

2012年7月苹果公司斥资3.56亿美元收购了AuthenTec公司，AuthenTec开始停止向第三方销售指纹芯片。2013年苹果iPhone5s TouchID芯片便是AuthenTec的产品，得到市场一致好评，也掀起了指纹识别热潮。

FPC

FPC是一家瑞典生物识别传感器科技公司。早在2013年的时候FPC也开始大举进军智能手机市场。得益于AuthenTec只对苹果提供产品和技术，FPC曾经一度成了非苹果手机阵营的老大。

国内第一款带有指纹识别的手机康佳K5，以及韩国第三大手机供应商泛泰最新款5.5英寸旗舰机和平板电脑都搭载了FPC划擦式指纹传感器。在2013年10月，日本富士通公司发布带FPC划擦式指纹识别传感器的4款安卓智能机和2款安卓平板电脑。2014年华为Mate7采用了FPC触触式指纹识别传感器。随后，国内的小米等品牌都有开始采用FPC的触触式指纹识别传感器。

高通

在2015年的MWC展会上，高通发布了SenseID3D超声波指纹识别技术。相比按压电容传感器捕捉的是2D指纹图像，而SenseID的超声波扫描可以穿透手指的外层皮肤，捕捉到指纹脊和汗毛孔等独特特征，从而识别出用户指纹独特的3D特征。这样能够产生细节丰富，难于仿制的指纹表面图。

它最大的特色在于，不需要电容传感器或者按钮，可以隐藏于多种材质表面之下，比如玻璃、塑料甚至金属。同时，扫描指纹的精度也不受手指污垢、油脂以及汗水的影响，这一点是苹果TouchID无法做到的。不过，目前高通的超声波技术只支持高通骁龙系列平台。

敦泰

敦泰作为触控行业的龙头企业，虽然很早就进入了指纹识别领域，但是却真的是起了个大早，赶了个晚集。2014年9月24日敦泰与挪威指纹辨识厂IDEX合作（IDEX专注指纹辨识技术开发，拥有多达200多项专利权，其中包括与AuthenTec有专利交叉授权），共同开发滑条式指纹感测器，抢攻指纹辨识市场。2014年底敦泰正式发布了完整的指纹识别方案，随后基于敦泰FT9200指纹识别方案的智能手机也于2015年2月正式上市，但是之后敦泰的指纹业务差不多就陷入了停滞。据了解，敦泰正积极研发超薄及大面积等两种新技术，并与智能手机客户联手开发，于2021年开始量产出货。

神盾

神盾股份有限公司（EgisTec）是台湾指纹生物识别和数据加密系统的主要芯片供应商，专门提供整合的系统解决方案，设计重点在Senser的性能和软件可用性。2015年底神盾在台湾上市，神盾宣称是全球唯一的被动式指纹识别芯片厂商，其产品已被三星等国际大公司和国内中兴等手机品牌公司采用，神盾产品在全世界拥有超过60种专利，在全球无专利困扰。

神盾长期在指纹芯片市场布局，先是大客户三星采用，进入2020年后，更成功以光学指纹芯片拿下OPPO、Vivo等客户订单，出货表现相当亮眼。神盾与力旺强强联手，将指纹识别软件技术和非挥发性记忆体(Non-volatilememory,NVM)硬件技术完美结合，成功展现类比AI芯片的优势(耗能低，容易与成熟制程的指纹芯片整合)。类比运算技术提高了以玻璃基板制作的大面积指纹辨识准确度，类比非挥发性记忆体则省去了为了使用数位存储所需要的ADC、DAC、SRAM、NVM，有助于各自的市场拓展。

义隆电子

义隆电子成立于1994年，是台湾一家IC设计公司，主要以研发和营销集成电路产品为主。2001年9月，义隆电子在台湾集中市场挂牌上市。

虽然义隆电子2014年才开始正式布局指纹识别芯片，但在此之前，义隆电子对于指纹芯片就早有研究。义隆电子的第一代指纹识别芯片是分辨率176*176的大尺寸芯片，主要用于信用卡，随后推出用于手机的指纹识别芯片是其第二代指纹识别芯片，并于2015年下半年量产。

义隆在指纹芯片领域目前主要瞄淮笔电市场为主，虽然仅是电容式指纹芯片的解决方案，但产品由于整合人工智慧（AI）演算法，因此供应链认为辨识能力具有不输苹果推出的指纹辨识解决方案，产品单价更是比拟光学指纹芯片产品。

迈瑞微

苏州迈瑞微电子有限公司成立于2014年，是一家专注于半导体指纹传感器的设计和应用解决方案的公司。由中星微做了15年副总裁的郭小川和在指纹算法和芯片领域有十年经验的李扬渊联合创立。

迈瑞微最初在指纹门锁市场获得了成功，积累了一定的经验和技术。随后便开始积极投入面向智能手机的微型触控式指纹传感器以及应用解决方案的研发。2014年底，当时在网上引起极大关注的“国产iPhone6”，其采用的正是迈瑞微的指纹识别芯片，达到了与iPhone6指纹识别相近的水平。同时，迈瑞微也采用了“C-Q-T”架构的指纹识别实现方式，避免开了专利的隐患。这也使得迈瑞微的指纹识别技术获得了业内的一定认可。

信炜

信炜科技由前敦泰科技副总莫良华先生于2015年创立，在公司成立之初就定位于指纹识别芯片领域，彼时已经有很多的芯片厂商已经进入到了这个领域，信炜科技可谓是指纹识别芯片领域的新兵，是一个后来者，但是信炜科技的核心研发团队却都是芯片领域的老兵。很多核心骨干都具备了十多年的传感器及芯片设计经验。这也使得信炜短时间内就很快发展了起来。

芯启航

深圳芯启航科技有限公司成立于2015年7月成立，主要从事生物识别安全芯片研究、开发与销售。产品主要应用于指纹支付安全认证、信息安全认证和指纹门禁等。据介绍，芯启航目前拥有50多件芯片设计、算法、封装的专利，其中发明专利20件。

据介绍，芯启航指纹产品在解锁速度、盖板穿透力、低功耗、安全指标、ESD性能方面有着突出的优势，尤其最近推出的产品在0.12s内解锁，全球第一的解锁速度。凭借优异可靠的产品性能及综合优势，已成为多家知名手机品牌厂商的指纹芯片供应商之一。此前，在中兴通讯2016年指纹IC选型招标当中，芯启航CS2511P和CS2816就一举中标。

贝特莱

深圳贝特莱电子科技有限公司成立于2011年7月，是一家高端集成电路设计国家级高新技术创新型企业。专注于消费类电子的IC设计，在触控、AMOLED驱动、指纹识别及生命感知产品领域。目前主打触控IC、指纹识别、生命感知（可穿戴）、MCU四条产品线。

2013年贝特莱开始指纹芯片研发，是国内较早推出小面阵指纹识别传感器的企业，并于2014年开始出货滑动式指纹识别sensor。随后又推出了压力指纹识别芯片，由于盖板方案良率相对偏低，所以这块贝特莱选择主推的是coating方案。

此外，贝特莱还与全球知名指纹识别算法厂商PreciseBiometrics(简称PB)已达成深度战略合作，能提供快速、精淮、安全的用户身份认证。

据介绍，贝特莱的指纹芯片采用0.18um数模混合工艺，除了能够做到快速熄屏解锁、超低功耗、干湿手指自适应外，还具有面积很小、工艺要求简单，成本较低等特点。并且，贝特莱指纹传感器还集成了多种技术，如True-Print射频识别技术，像素自校正技术等。通过这些新技术，贝特莱号称可实现高达99.9%的手指识别率，杜绝假手指。

兆易创新（思立微）

上海思立微电子科技有限公司成立于2011年1月，主要从事多点触摸传感器、指纹传感器、集成电路芯片和产品及相关电子元器件的研发等。早在2014年5月，思立微推出国内首颗按压式指纹识别传感器GSL6162及其一体化解决方案。

目前思立微已经拥有coating指纹识别方案、陶瓷鳄玻璃鳄蓝宝石盖板指纹识别方案，不过主推的还是背面的coating指纹识别方案。

2019年，兆易创新并购思立微，由此进入了指纹传感领域。

集创北方

北京集创北方科技股份有限公司成立于2008年，是一家专注于平面显示技术的芯片设计公司，产品涵盖各类驱动及触控芯片。自2015年，集创北方也开始进入指纹识别市场。

目前集创北方的指纹识别芯片产品覆盖齐全，可同时支持coating和玻璃、陶瓷、蓝宝石等多种盖板方案。产品具有低功耗、功能完备等技术优势。此外，集创北方还计划推出Un诶erglass方案。

算法方面，2016年3月集创北方与瑞典指纹识别算法厂商PB达成合作协议。集创北方可以使用PB授权的全套算法，技术成熟，安全性、可靠性高，无专利纠纷。

比亚迪微电子

深圳比亚迪微电子有限公司于2004年成立，初期主要承担公司集成电路及功率器件的开发、整合性晶圆制造服务的生产任务。2014年开始布局指纹识别芯片领域。

2015年5月，比亚迪在深圳召开发布会，正式发布了适用于手机的三款指纹识别芯片：BF6611A、BF6621A和BF6631A。其中，BF6611A是盖板方案，BF6621A和BF6631A则是Coating方案。

同时，为了进入指纹识别领域，比亚迪是申请了90件以上相关专利，其中发明专利在80%左右。据介绍，比亚迪拥有自己核心专利的指纹识别算法，通过潜心搭建算法架构，优化图像处理细节和比对策略，结合自身的传感器芯片，技术指标已达到：拒真率小于百分之一，认假率小于十万分之一，比对时间小于100毫秒。

目前比亚迪的指纹检测方案包括主动式和被动式，在被动式检测方案上，也可以做到在应用设计上完全不需要金属环。不过在出货量方面，目前还比较少。

茂丞科技

台湾的茂丞科技（J-Metrics）成立于2008年，从事多种微控制器、指纹识别传感器及相关运用软硬件、模块之研发，以及其相关衍生系列产品。早在2014年8月，就发布了一款基于主动式垂直射频技术的新型指纹识别传感器。

据介绍，茂丞还拥有自主研发的封装材料的创新技术以及影像自动调整技术。所谓封装材料创新是指，一般的树脂比较脆弱，于是茂丞自己加入一些特殊材料去固化它，同时再填充进二氧化硅玻璃球，让芯片得到坚固的保护。而影像自动调整技术是指，在主动电容式指纹识别芯片方面，遇到干手指时芯片会自动进行调整，增加电荷发射量，让手指带有更多的电荷，使识别到的影像更加清晰；当遇到湿手指时识别到的影像是一片黑影，这时芯片就自动调整减少电荷的发射量，得到更加清晰的影像。

此外，茂丞还拥有自己的指纹识别算法，同时还与义隆电子、星友，敦泰、映智、IDEX等厂商有策略联盟。不过目前茂丞在国内的出货似乎还非常少。

图正

上海图正信息科技股份有限公司成立于2013年1月，主要从事信息科技、生物识别科技、电子科技、系统解决方案专业领域内的技术开发等。旗下有指纹识别品牌贝尔赛克，可提供指纹识别芯片、指纹识别算法、指纹识别算法芯片及指纹模组。

据介绍，贝尔赛克最早从1997年开始就从事指纹识别算法研究。随后曾为TIFDK5515提供指纹识别技术应用方案，被全球最大的智能锁和安防解决方案供应商亚萨合莱、全球挂锁和便携式安全产品的最大制造商MasterLock、国内三大智能门锁生产商之一科裕、全国规模最大的保险柜生产企业艾谱采用。

随着指纹识别在智能手机市场的迅速增长，图正也开始布局手机指纹识别市场。目前有Coating方案和盖板方案，主要针对的是需求高性能、低成本的市场。

据了解，图正的指纹识别芯片也完全是自主设计，由联电代工，在国内进行封装。

利润下滑，指纹芯片的转型之路

自2018年开始，安卓手机出现了全面屏趋势、取消指纹识别按键成为潮流和趋势。屏下指纹解决方案迅速成为安卓阵营旗舰机的标配，形成了一条与苹果的FaceID（脸部识别）不同的技术路线。通过押宝光学屏下指纹技术取得技术突破，汇顶顺利赶上并享受了行业红利，成为安卓阵营全球指纹识别方案第一供应商。

汇顶科技曾经的成功，主要源于其对于屏下指纹解决方案的押注，但也正是因为依赖核心产品、业务结构单一，为其衰退埋下伏笔。在指纹识别爆发的2014年，汇顶单颗指纹识别芯片的价格是61.1元，到了2015年这一价格已经下滑到了22.8元，下滑幅度达到63％，2018年屏下指纹识别芯片还未量产之前，汇顶单颗芯片的价格已经跌到了6.33元，差不多跌了90％左右。在这种毛利率不断被挤压的趋势之下，最后只会出现强者越强，弱者越弱的局面，唯有占据更大的市场份额才能抵消毛利润下降所带来的消极影响。

2020年，汇顶科技的净利润、毛利率、净利率都表现出现了明显下滑。而盈利能力下滑背后，是其严重依赖的生物识别芯片业务正面临激烈竞争，在技术迭代面前有心无力。思立微、神盾科技、高通等越来越多的掠食者的加入，导致汇顶科技不得不以更低的利润率来稳住市场份额。除了现有产品的激烈竞争，高通的超声波指纹识别技术、TCL华星等厂商正在研发的全屏多点屏内指纹技术，都在给汇顶科技施加压力，甚至是降维打击。有内忧也有外患。苹果的FaceID一旦将指纹识别淘汰，以后各家手机指纹识别减少，FaceID成为趋势。本来国内智能手机出货量增速已经放缓，造成终端对指纹识别的需求减少，如果未来人脸识别成为主流，给企业带来的压力也会越来越大。

因此，指纹芯片企业也在积极探索手机之外其它赛道的发展方向：

智能门锁

根据《葵花大数据：2021中国智能家居行业白皮书》，2021年中国智能门锁的整体销售量大约是1300万套，同比增长62%；预计2022年中国智能门锁的整体销售量大约是1900万套，同比增长46%。目前，智能门锁的识别技术仍以指纹为主，主要包括光学指纹识别和半导体指纹识别，中高端产品会加入人脸识别和其他技术，不过价格相应也会高出很多。智能门锁电容指纹芯片单价也是手机的2倍以上。

在智能门锁市场，汇顶的“安全MCU+活体指纹”创新智能门锁方案已在ASSAABLOY、云丁科技、小米等知名智能家居品牌的多款畅销智能门锁上获得商用，以高安全性和创新力斩获GSMA2019全球移动大奖。根据旭日大数据发布的“2021年智能门锁指纹芯片TOP10”榜单，瑞典FPC公司在该领域排名第一，剩下9家全部是中企，汇顶科技、比亚迪之外，还有贝特莱、兆易创新、集创北方、迈瑞微、芯启航、迪安杰、邦融微等诸多企业。

车用市场

考虑到车规级芯片的通过周期较长，目前能够进入车用市场的指纹芯片玩家还不多。据了解，目前汇顶的相关产品已在吉利、长安、奇瑞规模商用，并已导入国际一线车企。2020年3月18日，领克汽车发布具备多项黑科技的05车型。其中，在整个汽车行业首创应用于智能座舱的车规级指纹识别方案就来自于汇顶。

此外，除了现代Genesis 车款外，神盾的解决方案也将应用至起亚(Kia) 最高规格的旗舰房车K9，用于汽车启动/解锁，取代原先使用的密码模式，并支持Kia Pay 支付。据了解，比亚迪也在积极拓展指纹芯片在汽车领域的市场。