四大主流手機(jī)指紋識(shí)別方案對比-技術(shù)方案

精品文檔-下載后可編輯四大主流手機(jī)指紋識(shí)別方案對比-技術(shù)方案紋識(shí)別其實(shí)不是新技術(shù)，早在2022年MOTOAtrix4G就已經(jīng)有指紋識(shí)別解鎖功能，但由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)所限，其指紋識(shí)別的成功率并不能讓人滿意，2022年蘋果在iPhone5S上加入了TouchID指紋識(shí)別功能，隨著技術(shù)以及指紋識(shí)別功能的加入，其他廠商也在手機(jī)中加入指紋識(shí)別功能。這些指紋識(shí)別功能是否真的好用？正面識(shí)別與背后識(shí)別有什么差異？接下來我們就來談?wù)勥@些問題。

手機(jī)業(yè)界常見的指紋識(shí)別解決方案

筆者的同事曾在《指紋識(shí)別媲美蘋果？魅族MX4Pro深度評測》一文中為大家整理出來了現(xiàn)階段手機(jī)業(yè)界常用質(zhì)問識(shí)別解決方案，筆者在其基礎(chǔ)之上進(jìn)行了完善。

從表中我們可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在主要的解鎖方式有正面按壓、背面按壓、正面滑動(dòng)、背面滑動(dòng)以及背面按壓這幾種方式，這幾種方式孰優(yōu)孰劣筆者在后面會(huì)進(jìn)行詳細(xì)的測試，首先，筆者跟大家聊一聊這幾個(gè)指紋識(shí)別供應(yīng)商。

一、AuthenTec（美國）

簡介：AuthenTec是的PC、無線設(shè)備以及訪問控制市場指紋傳感器和解決方案的提供商。而在2022年7月27日，蘋果以3.56億美元收購了該公司。從此AuthenTec隸屬于蘋果。

其所研發(fā)的指紋識(shí)別傳感器是基于電容和無線射頻的半導(dǎo)體，傳感器是與iPhone和iPad的Home鍵相結(jié)合，上層為藍(lán)寶石蓋板。該傳感器是由臺(tái)積電完成晶圓代工，臺(tái)灣精材、晶方科技完成晶圓級封裝，日月光負(fù)責(zé)后續(xù)封裝與測試以及SiP模組制作。

面向?qū)ο螅禾O果旗下的手機(jī)以及平板產(chǎn)品，不向同行業(yè)廠商提供任何產(chǎn)品以及技術(shù)，但是對銀行安全以及管理業(yè)務(wù)可以提供（筆者感覺像是為ApplePay做鋪墊）。

二、新思SynapticsValidity（美國）

簡介：Synaptics是的移動(dòng)計(jì)算、通信和娛樂設(shè)備人機(jī)界面交互開發(fā)解決方案設(shè)計(jì)制造公司。其成立于1986年，總部在美國。2022年10月17日時(shí)，其以2.55億美元的價(jià)格收購了生物ID識(shí)別公司Validity,正式進(jìn)軍指紋識(shí)別領(lǐng)域。

面向?qū)ο螅喝荊alaxyS5以及去年發(fā)布的HTCOneMax都是采用的Synaptics的設(shè)計(jì)方案，不過稍顯不同的是，S5采用的是正面與Home鍵結(jié)合，而HTCOneMax則采用背面置于后蓋的方案，雖說在指紋識(shí)別的位置上有所不同，但是方案確實(shí)一樣的。

三、FingerprintCardsAB（FPC）

簡介：FPC致力于開發(fā)、生產(chǎn)和銷售生物識(shí)別元件和技術(shù)，幫助通過分析和比對個(gè)人獨(dú)特的指紋確認(rèn)用戶的身份，總部在瑞典哥德堡，并在納斯達(dá)克上市。其推出使用Android智能手機(jī)和平板的電容式觸摸指紋傳感器-FPC1020。

面向?qū)ο螅浩涿嫦虻膶ο笥泻芏啵蠹宜熘木褪莢ivoXplay3S、華為Mate7以及OPPON3,這兩個(gè)都是將傳感器置于背部，不過解鎖方式稍微有所不同。

四、Goodix匯頂科技（中國）

簡介：匯頂科技成立于2022年，于2022年開始進(jìn)軍觸控行業(yè)。匯頂科技立足于的人機(jī)交互技術(shù)研發(fā)及芯片設(shè)計(jì)，匯頂科技現(xiàn)作為MTK戰(zhàn)略合作伙伴，具有豐富的電容觸摸芯片的量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)并擁有完善的觸控測試系統(tǒng)和測試標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)擁有電容觸控技術(shù)超過30項(xiàng)。

面向?qū)ο螅耗壳笆謾C(jī)市場上只有魅族MX4Pro，這也是國內(nèi)手機(jī)廠商首創(chuàng)正面按壓式指紋識(shí)別方案，對此筆者感到驕傲，國內(nèi)的科技公司能夠做到這點(diǎn)真的是很難得。

各個(gè)手機(jī)指紋識(shí)別原理

對于四家公司，筆者已經(jīng)為大家簡單介紹了一下，接下來就iPhone6、魅族MX4Pro、三星Note4、華為Mate7、OPPON3這幾款機(jī)器指紋方案的具體實(shí)現(xiàn)原理。下圖是指紋識(shí)別過程簡單的過程，而每個(gè)手機(jī)在指紋識(shí)別方案上是具體實(shí)現(xiàn)，由于華為Mate7與OPPON3采用的是同一家的方案，N3是Mate7方案的升級版，在實(shí)際的原理是相同的，因此筆者在下文放在一起講解。

iPhone5S/6指紋識(shí)別原理：

iPhone5S/6的TouchID指紋傳感器被放置在Home鍵中，Home鍵傳感器表面由激光切割的藍(lán)寶石水晶制成，能夠?qū)崿F(xiàn)聚焦手指，保護(hù)傳感器的作用，并且傳感器會(huì)在此時(shí)進(jìn)行指紋信息的紀(jì)錄與識(shí)別，而傳感器按鈕周圍則是不銹鋼環(huán)，用于監(jiān)測手指，激活傳感器和改善信噪比。隨后，軟件將讀取指紋信息，查找匹配指紋來解鎖手機(jī)。

其中指紋傳感器部分在開始表格中提到的基于電容和無線射頻的半導(dǎo)體傳感器，這位指紋讀取做了兩層驗(yàn)證。層是借助了一個(gè)指紋電容傳感識(shí)別器來識(shí)別整個(gè)接觸面的指紋圖像。第二層則是利用無線射頻技術(shù)并通過藍(lán)寶石片下面的感應(yīng)組件讀取從真皮層反射回來的信號，形成一幅指紋圖像。

電容傳感識(shí)別：手指構(gòu)成電容的一極，另一邊一個(gè)硅的傳感器陣列構(gòu)成電容另一極，通過人體帶有的微電場與電容傳感器間形成微電流，指紋的波峰波谷與感應(yīng)器之間的距離形成電容高低差，從而描繪出指紋圖像的

無線射頻識(shí)別：將一個(gè)低頻的射頻信號發(fā)射到真皮層。由于人體細(xì)胞液是導(dǎo)電的，讀取真皮層的電場分布而獲得整個(gè)真皮層真皮層，并且通過讀取真皮層的電場分布而獲得整個(gè)真皮層的圖像，而TouchID外面有一個(gè)驅(qū)動(dòng)環(huán)，由它將射頻信號發(fā)射出來。

經(jīng)過對指紋圖像的紀(jì)錄，將其數(shù)據(jù)錄入到數(shù)據(jù)庫中，然后TouchID在指紋驗(yàn)證過程中，獲得指紋掃描圖像之后，其能夠?qū)χ讣y進(jìn)行360°全方位的掃描并且與數(shù)據(jù)庫指紋數(shù)據(jù)進(jìn)行比對判斷。當(dāng)新的指紋圖像與數(shù)據(jù)庫樣本指紋互相匹配成功，該指紋圖像就能夠用于加強(qiáng)和完善數(shù)據(jù)庫的樣本信息，這樣能夠使得更多的樣本信息被紀(jì)錄了，提高指紋識(shí)別的成功率以及能夠在各種角度成功的識(shí)別指紋。

魅族MX4Pro指紋識(shí)別原理

魅族認(rèn)為背部的指紋識(shí)別體驗(yàn)不好，因此魅族在時(shí)刻選擇了匯頂，MX4Pro采用的是匯頂科技GT6618/28指紋識(shí)別模塊，下圖為該模塊的具體參數(shù)。其中工作模式中的FingerFlash模式是匯頂?shù)募夹g(shù)。

在FingerFlash模式下，魅族MX4Pro可以實(shí)現(xiàn)從息屏到亮屏然后到喚醒解鎖這樣的一體化操作。在鎖屏狀態(tài)下，用戶通過按壓HOME鍵點(diǎn)亮屏幕并在Home鍵上停留一會(huì)就可以實(shí)現(xiàn)解鎖，這與iPhone6在鎖屏狀態(tài)下采用的解鎖實(shí)現(xiàn)方案是一樣的，此外在屏幕點(diǎn)亮的情況下，兩者均可實(shí)現(xiàn)輕觸HOME鍵解鎖。匯頂?shù)闹讣y識(shí)別與蘋果的iphone5s一樣都是采用基于電容觸摸的原理。這樣的話豈不是匯頂科技侵權(quán)了？

匯頂科技是否侵權(quán)？匯頂科技董事長張帆表示，匯頂認(rèn)為不存在侵權(quán)。副總經(jīng)理龍華解釋，其一是IC的一般保護(hù)的是芯片的layout,也就是實(shí)現(xiàn)方案，雖然實(shí)現(xiàn)原理一樣，但是實(shí)現(xiàn)的方式不一樣，就不是侵權(quán)。其二，這里另一個(gè)重要的技術(shù)是指紋識(shí)別芯片的封裝與模組形式，匯頂花了大量的時(shí)間研發(fā)封裝技術(shù)，形成自己獨(dú)有的。并且不會(huì)找蘋果的封裝廠商，也不會(huì)像他們那樣使用很復(fù)雜的封裝方式。

筆者個(gè)人覺得，蘋果是一個(gè)很注重的公司，匯頂科技如果真的是侵權(quán)蘋果的話，蘋果應(yīng)該不會(huì)輕易放過他們，但是到魅族發(fā)布至今，蘋果并沒有什么發(fā)表任何聲明，由此可見，匯頂科技應(yīng)該是不存在侵權(quán)行為的。

華為Mate7指紋識(shí)別原理

華為Mate7采用瑞典FPC公司的FPC1020指紋識(shí)別方案,該方案是將傳感器置于手機(jī)后蓋中，雖說是按壓式指紋識(shí)別技術(shù)，但是它應(yīng)該屬于接觸式。只需要對將手機(jī)輕輕放在解鎖區(qū)域，就能夠進(jìn)行解鎖。

華為Mate7指紋傳感器上覆蓋一層銀色的鍍膜，指紋識(shí)別區(qū)域和后殼之間還有一圈環(huán)形金屬狀，類似于包裹住iphone5s指紋感應(yīng)區(qū)的不銹鋼探測環(huán)（Stainlesssteeldetectionring），這個(gè)金屬環(huán)除了充當(dāng)指紋觸發(fā)器感覺還可以有很多功能。此外成熟的FPC1020的識(shí)別的面積是現(xiàn)階段其他手機(jī)的面積中的。

oppoN3所使用的方案

oppoN3使用的是FPC1020的升級版-FPC1021。兩者差異性并不大，所以筆者就不進(jìn)行贅述了，不過FPC1021相較于FPC1020小30%，但是相對于iPhone的TouchID依然還是有點(diǎn)大，放在Android手機(jī)正面，不太合適，因此，OPPON3將它放在了背面。

華為Mate7與OPPON3采用背部指紋識(shí)別方案原因

1.設(shè)計(jì)與美觀

華為Mate7與OPPON3的操作順應(yīng)安卓的變化，采用虛擬按鍵的方式，EMUI是在屏幕內(nèi)部設(shè)置了虛擬按鍵，如果為了指紋識(shí)別而在正面下巴安裝一個(gè)指紋識(shí)別傳感器，這對手機(jī)整體外觀而言會(huì)大打折扣的，OPPON3雖在屏幕面板外設(shè)置虛擬按鍵，但如果在Home鍵的位置進(jìn)行安裝指紋識(shí)別傳感器的話，這與OPPO的設(shè)計(jì)語言有很大出入，所以沒有必要這樣做。

2.Sensor大小

由于Sensor大小的原因，在正面指紋識(shí)別的Sensor所占據(jù)的面積會(huì)比較大，對華為Mate7以及OPPON3的窄下巴進(jìn)行挑戰(zhàn)，而放在背部則也能實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別功能，方便性與實(shí)用性上也不太差，并且能夠保證正面設(shè)計(jì)的完整性，自然會(huì)選擇背部指紋識(shí)別。

筆者個(gè)人認(rèn)為華為與OPPO將指紋識(shí)別Sensor放在背部，主要由于用于在使用手機(jī)的時(shí)候，眼睛更多的是在正面，而背面的關(guān)注則少了很多，那么給用戶一個(gè)漂亮的正面，將指紋識(shí)別Sensor放在背部，也是基于用戶考慮的。至于放在背部與放在正面除了這方面的原因，筆者會(huì)在后文為大家介紹兩者的優(yōu)劣的。

三星Note4指紋識(shí)別方案原理

三星Note4指紋識(shí)別傳感器跟蘋果一樣，同樣選擇集成在Home鍵之下，不過三星Note4采用的是SynapticsValidity的方案，屬于摩擦類型，在解鎖菜單設(shè)置過程也和iphone5s類似。

三星GalaxyS5滑動(dòng)式指紋識(shí)別必須從上向下滑動(dòng)，當(dāng)手指劃過傳感器的時(shí)候，會(huì)對手指進(jìn)行逐行掃描，這樣就要要求你必須固定姿勢，固定方向并且手指覆蓋整個(gè)Sensor才可被識(shí)別。這樣要求你固定姿勢的劃擦，相對而言，用戶體驗(yàn)就會(huì)變得差很多了。

三星為什么沒有使用按壓式指紋識(shí)別？

首先，按壓式指紋識(shí)別方案在匯頂出現(xiàn)之前，AnthenTec獨(dú)享了這項(xiàng)技術(shù)，三星用了第二大的Validity,Validity到現(xiàn)在為止只有劃擦式的指紋識(shí)別功能，而三星為什么沒有選擇匯頂，各位覺得三星會(huì)選擇一個(gè)國內(nèi)還在發(fā)展中的科技公司么？

其次，瑞典的FingerprintCardsAB的FPC1020方案中的Sensor體積太大了，與三星的Home鍵大小會(huì)沖突，Home鍵的尺寸與Sensor的大小不合適，如果在下面重新設(shè)計(jì)Home鍵那就不是三星的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)語言了。這對于三星來說，這是難以接受的。

筆者個(gè)人感覺如果三星不改變Home鍵的設(shè)置的話，那么就必須等到按壓式指紋識(shí)別技術(shù)更加成熟，使得Sensor能夠做到很小的話，這樣才能使用按壓式的指紋解鎖方案了。但是到了那個(gè)階段，三星跟進(jìn)的話，那就顯得有些遲了。

介紹完手機(jī)指紋方案的公司以及各公司不同解鎖方式的原理，接下來筆者將與大家聊聊關(guān)于指紋識(shí)別安全性、實(shí)用性以及未來發(fā)展方面，在這些方面，讓用戶感受一下那些方案是比較好的方案。

對于安全性方面的問題，相信是每個(gè)人都特別關(guān)心的問題，隨著指紋技術(shù)的加強(qiáng)，在安全性方面各個(gè)公司又是如何實(shí)現(xiàn)的呢？其采用的安全處理方案之間是相互獨(dú)立還是相互之間有聯(lián)系的呢？

各方案安全性解析

蘋果TouchID安全性

蘋果技術(shù)實(shí)力是毋庸置疑的，正是由于其技術(shù)實(shí)力，在iPhone上使用的是由蘋果單獨(dú)設(shè)計(jì)的SecureEnclave模塊，據(jù)安全手冊上描述，SecureEnclave是一個(gè)建在蘋果的單芯片系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)部的協(xié)處理器。

其與應(yīng)用處理器不同，該協(xié)處理器處理安全時(shí)會(huì)啟動(dòng)序列碼和軟件更新機(jī)制，專門負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)保護(hù)加密操作的關(guān)鍵操作以及數(shù)據(jù)保護(hù)完整的流程。只有SecureEnclave能夠訪問用戶指紋信息，蘋果公司也無法獲知，也不會(huì)傳到iCould上面。而SecureEnclave是基于ARMTrustZone技術(shù)的，相當(dāng)于是蘋果定制了一個(gè)高度優(yōu)化的TrustZone版本，TrustZone安全系統(tǒng)是由硬件和軟件分區(qū)來成就的。

不管是硬件還是軟件中，都有兩個(gè)區(qū)，一個(gè)是安全子系統(tǒng)，一個(gè)是正常的區(qū)。TrustZone可確保正常區(qū)組件不訪問安全區(qū)的數(shù)據(jù)。而那些敏感的數(shù)據(jù)就放在安全區(qū)，來防止許多可能的攻擊。當(dāng)有安全驗(yàn)證的需求時(shí)，Moniter模式就會(huì)自主進(jìn)行兩個(gè)虛擬處理器的切換，有針對性地工作。

魅族mTouch安全性

對于魅族mTouch的安全性，我們不防來看看其網(wǎng)站對mTouch的描述，其也是從軟件和硬件方面對指紋進(jìn)行安全保障，其保障的方式，也是采用的ARMTrustZone的技術(shù)，首先來看看軟件方面。

軟件方面魅族采用的是Tiny算法對指紋進(jìn)行加密，并且在Flsh芯片上也進(jìn)行了AES128的加密算法進(jìn)行加密，多重的加密算法能夠限度的保證你指紋識(shí)別的安全。

而硬件方面，魅族mTouch與蘋果一樣都運(yùn)用了ARMTrustZone技術(shù)，也就是可信計(jì)算方面的技術(shù)，因此兩者的安全性是一脈相承的，雖說蘋果經(jīng)過了自己的定制，但筆者覺得兩者之間的差異并不會(huì)相差太多，我們可以認(rèn)為魅族即使沒有達(dá)到蘋果的安全水平但也是相差不遠(yuǎn)了吧。

Mate7指紋識(shí)別安全性

華為是基于芯片硬件的安全解決方案。指紋加密，存儲(chǔ)，校驗(yàn)的程序是運(yùn)行在海思芯片里物理隔離的安全OS中，安卓環(huán)境下的程序無法直接訪問，即使手機(jī)被root后，這部分仍然不能被訪問和篡改。

手機(jī)并不會(huì)保存指紋圖像，只會(huì)去保存提取后的模板信息，當(dāng)然通過指紋模板是不能還原出指紋圖像的。在所錄入的所有指紋模板信息在手機(jī)中是手機(jī)本身利用AES256算法進(jìn)行加密的，每個(gè)芯片都有的密鑰，這個(gè)密鑰在芯片出廠時(shí)就是被性熔斷寫入的，根本無法從外部讀取和修改。指紋模板數(shù)據(jù)只能寫入和刪除，無法讀取和修改，自然也不會(huì)上傳任何服務(wù)器，更不會(huì)被任何第三方程序讀取。

指紋安全程序?qū)ν馓峁┙?jīng)過簽名的驗(yàn)證結(jié)果，整個(gè)過程通過RSA2048簽名保護(hù)，無法被仿冒和篡改。支付寶就是通過這個(gè)結(jié)果來判斷是否要付款的，并且付款的指紋只有一個(gè)。其他的是不可以實(shí)現(xiàn)的。

ARMTrustZone的運(yùn)行機(jī)制

ARM的TrustZone技術(shù)簡要來講就是屬于ARM為了保護(hù)指紋、密碼信息所構(gòu)建的一個(gè)安全體系，這個(gè)安全體系是從根本上（硬件上）就已經(jīng)開始隔離SoC與所有軟件，其屬于獨(dú)立自主的一個(gè)體系。這個(gè)就是說，在這個(gè)體系中，即使用戶將iOS設(shè)備越獄、Android設(shè)備root，這對它來說是沒有任何影響的，他是獨(dú)立于系統(tǒng)與應(yīng)用軟件之外的一個(gè)個(gè)體。

筆者未能找到關(guān)于三星Note4的指紋識(shí)別方案為了保證安全是如何處理的，不過由于采用系統(tǒng)以及硬件方面都是大同小異，相信Note4的指紋識(shí)別方案與魅族華為的都差不多，硬件上都是基于ARMTrustZone技術(shù)，軟件加密上雖說不同但實(shí)際效果上還是大同小異的。

背部識(shí)別與正面識(shí)別對比

指紋識(shí)別方案越來越成熟，不僅是在指紋識(shí)別方案的選擇上是不同的，在指紋識(shí)別Sensor的位置的選擇上有一定差異，現(xiàn)在對于正面識(shí)別與背面識(shí)別很多人都持有不同意見，筆者就來先梳理一下兩者（主要是MX4Pro與華為Mate7）優(yōu)缺點(diǎn)吧。

1.正面識(shí)別方案將指紋識(shí)別Sensor集成在Home鍵中，在交互上，能夠更加直觀的看到手指是否按壓到Sensor上，而背部則是人眼無法直接看到的，不過筆者進(jìn)行試驗(yàn)之后，在次可能需要適應(yīng)，而后來由于Sensor是內(nèi)凹進(jìn)去，所以比較容易觸摸到，也不會(huì)有很差的體驗(yàn)。

2.當(dāng)單手持握的時(shí)候，手大的朋友在正面或者背面解鎖上都比較容易。而背面解鎖一般會(huì)在攝像頭下部，對于手小的用戶而言其手指無法觸摸到背部Sensor的位置，這就需要他們調(diào)整自己的握持姿勢了，正面則就不會(huì)出現(xiàn)這種問題了。

所以，筆者個(gè)人覺得，對于大多數(shù)人而言，背部觸摸并不比正面按壓要來的復(fù)雜，由于華為Mate7的解鎖速度上是要快于iPhone的，別看這一點(diǎn)小小的進(jìn)步，這對于用戶而言，用戶體驗(yàn)的提升是巨大的。

從視頻中大家可能會(huì)看不出太大的區(qū)別，但在實(shí)際體驗(yàn)過程中還是有所不同的，MX4Pro與iP