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指纹识别芯片技术分析及其应用

  苹果公司的在全系列手机及后续的IPAD系列产品都内建了精美的按压式指纹传感器,其带动了手机的安全保护,电子支付及个性化服务,也带动了用户体验新浪潮,此指纹传感器不仅为个人的私密装置带来安全保护,更带来用户使用的方便性,科技发展始终来自人性。


  苹果公司的在全系列手机及后续的IPAD系列产品都内建了精美的按压式指纹传感器,其带动了手机的安全保护,电子支付及个性化服务,也带动了用户体验新浪潮,此指纹传感器不仅为个人的私密装置带来安全保护,更带来用户使用的方便性,科技发展始终来自人性。


  由于指纹识别技术满足了以下几项特点:1.器件成本低;2.鉴定率较高;3,应用领域广;4.技术发展稳定;5.市场接受度高。未来指纹特征识别技术与密码加密技术相融合,其所产生的生物特征识别加密技术,将成为互联网IT产业加密保护应用领域的新方向。此技术已经带来今后几年IT产业的重要革新,而安卓的系统也自HTC及三星的引领跟上这股浪潮,指纹识别传感器或将成为手持装置必须的基本配备功能。


  新型指纹识别芯片技术应用及解析

  国际在线支付平台贝宝(PayPal)总裁戴维·马库斯(DavidMarcus)也预测说:“在未来两年内,绝大多数的高端智能手机都将具有生物识别技术功能,而且基本上都附有指纹登录功能。这对于手机支付而言将是非常有用的。”相信通过指纹加密应用,在移动通信网路上的电子交易会更加安全,指纹识别技术于移动终端设备的应用将会更为普及。


  台湾的茂丞科技(J-Metrics)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,是少数能提供按压式与滑动式全系列指纹传感器与软硬件一步到位的供货商之一。

  最新一代的指纹传感器是采用主动式垂直射频技术,其利用半导体感面积型测接收器,接收微小的人体手指发出指纹影像讯号,使能侦测手指3D影像,以辨识表面指纹的脊和谷的深度3D图形。这种技术可以补捉到皮肤活体层底下,轮廓鲜明及清晰的指纹影像。与光学式、热感应式、被动电容式相较,其优点为可以读取到皮肤活体层的指纹,提供质量较佳的影像及保护涂层,以防止硅胶假指纹膜的破解,达到高精度防伪功能。

  此类传感器的封装形式采用环氧树脂与高密度二氧化硅融合的聚合物材质进行保护封装,厚度>130um;表面硬度可达7H,并且通过具有活性硅烷基团和氟改性有机基团的涂料进行镀膜处理可提升到9H的硬度,具备防污、疏水、疏油性、防止指纹残留、抗墨水污渍、抗静电、耐刮、耐磨、耐酸碱、表面光滑及美观的各类颜色等特性,使用环境可承受-20~70℃范围内温差中正常使用,提供了最佳的手指接触面与紧密无缝的封装设计,可用于全平面的手机面板表面设计,甚至可隐藏在玻璃盖板底下,使产品更加美观、耐磨、耐刮及耐敲打,几乎不损坏,使用寿命较长,更适用于移动便携的终端设备上使用。


  主动式垂直射频技术的指纹传感器,可设计成按压式及滑动式两种应用方案,依据成本考虑或在特殊需求模式及尺寸要求限制下,亦可设计成滑动与按压双模并行方案供客户采用。由于芯片设计具备有高速的射频瞬间发送及接收能力,其高性能滑动扫描速度超过35cm/sec,对指纹影像特征点可快速精准的完整采集存储,同时在芯片内部运算技术采用了自动图像校正功能,针对各类手指,如干手指、湿手指及不同深浅纹路等特殊手指,都能够精确地提取指纹影像特征点对其辨识与比对,起到良好的用户体验效果。


  指纹识别技术应用是一个复杂的系统工程,除了感应芯片本身的高度集成SOC(系统单芯片)整合设计外,必须在完整的成像模式下低能耗使用,同时还要在休眠待机唤醒省电功能时保持最低功耗,才能广泛地应用在手持移动设备上。除此之外,芯片厂商必须具备有在各种主控芯片上的驱动调试能力,搭配成熟稳定的识别算法开发包,并编写相关的应用软件,应用于Windows及Android等各种系统操作平台上,如此才能真正使用于终端设备上,成为一款可销售的商品。对于一般的芯片设计公司或软件集成商而言,这是一种具有相当高度门槛的系统挑战工程,没有雄厚的软件基础实力和长期的算法研究以及不同市场的验证经验,很难建构成一套完整的解决方案。

  从2013年9月至今,通过苹果(Apple)和三星(Samsung)等公司,对于指纹识别的应用形成了造浪效应,目前手机行业对于指纹识别的应用需求,已经行成一股新浪潮。预计在明年将有三分之一以上的手机,会采用指纹识别芯片作为开关机、个人私密信息与图片的加密保护。未来会有更多软件如手机游戏、手机购物、手机银行等应用软件,通过指纹加密来进行安全支付认证。

指纹识别功能在手机安全应用的普及,以及新一代高精度防伪的指纹识别传感芯片出现后,人们将会再度信任指纹识别技术的可靠性以及便利性,届时指纹识别应用商品将会出现在日常生活常见的应用上,例如:即时通信软件;邮箱密码取代;公/私有云密码登入;个人文件、图片保密;网路电子支付等等…。此外,集成微处理器的独立识别指纹模组,将会因为整合度高;体积缩小;制作简易;价格低廉等优势而大量应用于生活家电及安防领域,届时你每日生活的信息安全就能任由双手掌握。


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