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金准产业研究 爆发的屏下指纹产业研究报告

发布日期:2019-05-13

前言

屏下指纹识别的爆发是全面屏大趋势下的必然,相比于人脸识别,屏下指纹拥有成熟度、用户习惯和价格等多重优势,未来二者有望维持长期并存的格局。并且,屏下指纹技术的成本和识别率在2018年取得巨大进步。

展望未来,屏下指纹识别作为OLED全面屏设计的“副产物”,金准产业研究团队认为未来的发展趋势将围绕OLED主线。随着大陆OLED产能的释放,OLED向中端机型渗透的趋势将更加确立。总体来说,屏下指纹的三大趋势——1、与人脸识别长期共存趋势;2、技术成本迅速下降;3、向中高端下沉——为屏下指纹手机全面爆发奠定了基础。

一、指纹识别的二次创新,屏下指纹识别迎来爆发期

指纹识别是生物识别中的一种技术路径,根据美国咨询与市场调研机构Lucintel的统计与预测数据,2017年全球指纹识别市场约为13亿美元,占生物识别市场份额为10.32%。预计2022年指纹识别市场将增长至28亿美元,占当年生物识别市场份额为8.62%。

金准产业研究团队认为,指纹识别未来将依然是生物识别领域的重要市场,行业复合增速16.59%,在智能终端保持创新的持续动力,屏下指纹的趋势正在引发行业发展的二次加速。

1.1FOD技术是被成熟,光学式具有较大优势

指纹识别技术最早发源于苹果在2013年推出的iPhone5S,当时随着智能手机用户粘性的迅猛提升,便捷的解锁方式是用户的一大痛点。因此指纹识别的问世,将苹果创新力推向新的高峰。然而,2017年苹果推出的十周年纪念机型iPhoneX中,却首次弃用TouchID,改为FaceID,主要原因在于苹果期望实现的全屏幕屏下指纹识别在当时的技术条件下不具备可行性。

屏下指纹识别是全面屏时代的必然,提升屏占比成为2018年创新的两条核心主线之一。刘海屏、美人尖、水滴屏、挖孔屏等等设计是对前置摄像头空间的挤占,而COF、FOD等新技术则是对边框和Home键的压缩。

不同于苹果,站在时代十字路口的安卓阵营对FOD(Fingerprint-on-display)屏下指纹识别表现出极高的兴趣,特别是人脸识别推出后并未得到消费者的一致认可。随着技术的发展,不仅使FOD成为一条硬件创新的高速通道,且可以取得创新的领先。2018年的CES大会上,vivo率先发布屏下指纹识别的旗舰机,开启了安卓阵营在屏下指纹识别的装备竞赛。

目前主流的FOD技术主要有光学式与超声波式:

光学指纹识别凭借更好的体验、成本优势以及相对更加成熟的供应链,取得了大部分的市场份额,根据金准产业研究团队预测,2019年光学式屏下指纹识别占比有望达到82%。三星在年初发布的基于高通超声波方案旗舰机型将贡献剩下18%份额中的主要部分。

1.2从生命周期来看,屏下指纹识别处于高速成长期

2018年是屏下指纹识别爆发的一年,在HOVM+魅族、一加等国产品牌显示出很高的搭载率,全年一共有近20款旗舰机使用屏下指纹识别。其中vivo一口气推出五代光电屏幕指纹技术,侧面反映了光学式识别技术成熟度的高速发展。

金准产业研究团队通过梳理最新2019年一季度屏下指纹识别的应用情况,不难看出当前屏下指纹还停留在高端旗舰的普及期,超声波指纹识别首次出现在高出货量旗舰机型。

从上一轮电容式指纹识别渗透的过程来看,当前时点的FOD指纹技术发展与电容式指纹识别在2014年的加速渗透非常相似。根据IHS统计数据,2018年屏幕指纹模组出货量仅3000万颗左右,2019年有望突破至2亿颗。金准产业研究团队预计2019年FOD指纹识别渗透率提升至22.9%,相比18年上升近20个百分点,预计2022年FOD指纹技术占有率将超越传统电容式。

二、长期视角看屏下指纹识别,新兴高成长创新赛道

金准产业研究团队梳理了vivo六代屏幕指纹识别的升级过程,自vivoX20PlusUD(2018.1.24发布)搭载第一代光学指纹技术以来,识别准确性、解锁速度有了大幅提升,其中vivoNEX(2018.6.12发布)精度相比前作提升50%,准确率达到支付安全级别,是屏幕指纹识别技术发展的重要里程碑。

Vivo针对光线穿透过程中发生的折射和散射现象,在NEX三代光电指纹技术中增加了“准直层”,很好的解决了感光元件在低透过率发光显示屏下感光不足的瓶颈,从而实现了准确率和解锁速度的大幅提升。

目前vivo光学指纹识别解锁速度已经达到0.29秒以内,传统电容式虽可以做到0.2秒以内,但对于用户而言体验差别并不大。屏下指纹技术成熟度在2018年取得巨大进步,为2019年渗透率的高速提升奠定了基础。

2.1指纹识别具有人脸识别无法取代的优势,共存是中长期趋势

屏下指纹识别与面部识别均是全面屏浪潮下的创新线索。特别是指纹识别转入屏下后,对屏占比的提升不再有任何影响。正如电容式指纹识别未能替代密码解锁一样,人脸识别的出现也不意味着指纹识别时代的落幕。

对比三种主流的生物识别技术,目前指纹识别依然是用户基数最大、用户习惯培养最好的识别方式。

2.2光学式屏下指纹技术升级,成本显著降低

2018年到2019年,光学式屏下指纹识别经历了一轮技术升级,由准直光方案变为小孔成像方案,最后变为摄像头模组方案,识别方案的改进使得模组价格显著下降。

2018年国产旗舰中,汇顶与新思的光学式指纹识别是通过OLED屏幕微孔,以微透镜阵列搜集光线成像,并识别指纹图像是否符合。

考虑到屏幕与玻璃盖板的厚度,光学式指纹技术在准直层的基础上,衍生出了小孔成像方案,将原先较厚的一块准直层拆分为两层薄的小孔板及中间的透光材料,能够降低厚度与成本、增加透光量和识别率。

为了降低屏下指纹的成本,以便未来增加识别覆盖区域,摄像头方案应运而生。通过安装屏下摄像头,以图像传感器识别手指反射的光线加以比对和识别。屏下摄像头方案的优势在于:

1)大幅降低贴合成本。由于无需将指纹模组与OLED屏幕贴合,避免了贴合良率带来的损失(可能使得屏幕也同样报废)。屏下摄像头模组固定在中框上。

2)成熟的模组。屏下摄像头模组制造较主摄像头简单许多,拥有成熟的摄像头供应链,因此成本更加低廉。

3)清晰的识别。屏下摄像头方案只需提升像素即可获得更清晰的成像,而不用因为准直孔径提升而被迫增加像素大小,降低清晰度。

屏下摄像头方案的好处是显而易见的,一代屏下指纹模组的成本通常在15-17美元(芯片8-9美元+模组7-9美元),二代屏下摄像头方案模组成本通常在8美元左右(芯片6美元+模组2美元)。当前屏下指纹成本下降主来得益于技术路径的变化,传统电容式指纹识别的价格下跌,则主要来自于行业竞争格局变化和8英寸芯片代工成本下降。

2.3屏下指纹由高端旗舰向中高端手机下沉是趋势

由于光学式指纹识别的原理是通过透光屏幕下方设置摄像头拍摄指纹图像,再以算法与储存的指纹信息进行比对。目前主流显示技术中,TFT-LCD由于是被动发光,TFT层透光性较差,因此屏下指纹传感器很难识别到指纹信息,而OLED面板具有透光性,因此当前的光学屏下指纹必须搭配OLED屏幕使用。

屏下指纹识别作为OLED全面屏设计的“副产物”,未来的发展趋势将围绕OLED主线。随着大陆OLED产能的释放,OLED向中端机型渗透的趋势将更加确立,这为屏下指纹在中高端机型的渗透奠定了基础。

屏下指纹将由高端旗舰向中端智能手机下沉,应用空间全面打开,有望复制传统电容式指纹识别的发展路径,创新成长性值得看好。

三、屏下指纹芯片是核心,国内供应商已位居前列

屏下指纹识别产业链比较简单,主要包括芯片设计、芯片制造、芯片封装、模组、方案商和终端应用。上游价值的重心在于识别芯片和算法,下游则由模组厂组装为成品,与传统电容式指纹识别相似。指纹识别芯片的价格决定模组价值量。

从屏下指纹模组的价格来看,2018年上半年与下半年差距较大,从15-17美元下降至8-9美元。前文所述,主要的原因在于技术路径的变化带来的成本下降。与电容式指纹识别因竞争格局恶化而导致的芯片价格快速下跌不同,从2018年至2019Q1,屏下指纹识别芯片价格比较稳定。

在屏下光学指纹识别芯片领域,已经形成国内企业为主导的竞争格局,超声波屏下指纹识别则形成以高通为首,国内企业加速追赶的局面。

我们对屏下光学指纹的主要供应商进行梳理,汇顶、思立微等国内企业具有较大竞争优势:

3.1 Goodix(汇顶)

汇顶是一家提供人机交互和生物识别解决方案的芯片设计与解决方案的公司,现已成为安卓阵营全球指纹识别方案第一供应商。产品和解决方案主要应用于华为、OPPO、vivo、小米、中兴、一加、魅族、Amazon、Samsung、Nokia、Dell、HP、LG、ASUS、acer、TOSHIBA、Panasonic等国际国内知名品牌。

公司在2019年一季度取得业绩大幅增长,实现营业收入12.25亿元,同比增长114.39%,实现归母净利润4.14亿元,同比增长2039.95%,超出此前预期。主要原因在于一季度HOVM等品牌推出大量新款旗舰手机,均标配屏下光学指纹方案,而汇顶凭借领先竞争对手的技术优势取得独家供应的市场份额。

3.2 Silead(思立微)

思立微由美国硅谷归国企业家程泰毅在2010年创立,总部位于上海,在深圳、北京、台湾地区等地均设有分部,现已拥有200余名员工,其中80%以上为研发人员。公司主营业务为生物识别传感器SoC芯片和解决方案的研制开发。思立微2011年推出首颗自主研发的多点触控芯片GSL1680,2014年推出国内首颗按压式指纹识别传感器GSL6162及一体化解决方案。2016年公司跻身全球指纹识别前三大供应商。

2018年,思立微抓住了屏下光学指纹的爆发机遇,成功切入OPPO、华为等头部品牌的供应序列,成为全球第二大光学指纹识别供应商。国内Flash与MCU龙头企业兆易创新以17亿元的对价对思立微发起收购。

根据CCID数据,思立微在指纹芯片领域出货量的全球排名由2016年的全球第6位提升至2017年的全球第3位,指纹识别芯片的出货量占比从2016年的1.50%上升至2017年的6.50%。

3.3 Egis(神盾)

EgisTec是台湾地区从事指纹生物识别和数据加密系统的主要供应商,2015年底在台股上市。公司核心业务为电容式指纹识别IC的设计、研发、测试和销售,不仅拥有IC设计研发团队,且拥有晶圆制程与封装技术的设计能力。指纹识别产品广泛应用于三星、中兴等手机品牌。

神盾2016年成为三星指纹识别方案供应商后,主要客户一直是三星(C系列、J系列等),曾给三星提供侧边框指纹识别模块。EgisTec在2018年底表示,2019年将量产新一代光学式指纹识别,识别范围可覆盖25%的屏幕面积,2020年则可能量产全屏幕指纹识别。

2019年4月17日三星在中国市场发布全新四款GalaxyA系列智能手机GalaxyA80、GalaxyA70、GalaxyA60和GalaxyA40,其中GalaxyA80与GalaxyA70均搭载屏下光学指纹识别技术。

3.4 Synaptics(新思)

1986年,费根和卡弗米德一起成立了Synaptics公司,总部位于美国加利福尼亚州圣何塞。Synaptics是一家全球领先的移动计算、通信和娱乐设备人机界面交互开发解决方案设计制造公司。上世纪末,公司主要为Dell等计算机制造商提供笔记本触摸板产品。

2002年Synaptics登陆纳斯达克。

凭借计算机时代的触摸技术积淀,Synaptics成为第一批电容式触摸屏智能手机的核心传感器供应商,例如全球首款电容式触控SamsungB310、首款电容式触摸屏手机LGPrada均采用Synaptics触控传感器。

2018年CES大会上,vivo展出的新款VivoX21UD,搭载的便是Synaptics最新FS9500ClearID™光学显示屏指纹传感器。同年发布的小米8探索版同样使用的是该系列光学指纹识别传感器。

从经营历史数据来看,2014、2015年是Synaptics移动端产品爆发的年份,这正是电容式指纹识别渗透率高速增长的年份,公司奠定了电容式触控全球领导企业的地位。2016年、2017年公司移动端产品收入略有下滑,反映了电容式指纹识别创新进入低谷。

3.5 Fingerprint Cards ABFPC

Fingerprint Cards是一家来自瑞典的生物识别公司,指纹识别产品全球领先。2014年指纹识别在安卓阵营兴起,当年9月华为发布Mate7,使用的就是FPC的指纹识别方案和产品。FPC凭借Mate7的热销切入安卓品牌供应链,实现了营收的快速增长。

2017年,国内指纹识别芯片方案商的崛起,对海外供应商形成了明显的替代。FPC股价自2017年以来持续下跌便是反映。

从经营数据来看,2017年一季度起,FPC的季度营收大幅下滑。Q1营收6.86 亿瑞典克朗(合人民币约5.36亿元),同比下滑54%,利润同比下滑88%。同时存货水平大增,也显示出产品积压的情况。

结语

金准产业研究团队认为,随着技术的发展,以苹果为代表的部分厂商选择了3D人脸识别技术,通过结构光构建人脸模型进行识别。但此类技术不可避免涉及到刘海屏问题。但以vivo等为代表的厂商选择了另一条路线,即屏下指纹解决方案。其优点在于能够避免刘海屏的出现。不仅如此,屏下指纹更拥有成熟度、用户习惯和价格等多重优势。随着屏下指纹技术的成本和识别率的进步,相信会出现屏下指纹和人脸识别平分天下的局面。屏下指纹识别符合全面屏发展趋势,其便捷性、安全性、以及创新属性已经得到消费者的广泛认可。终端品牌的应用已经由 vivo 主导向三星、华为、OPPO、小米延伸,技术路径由光学式屏下指纹向超声波式识别拓展。这将使得 2019 年将成为屏下指纹识别全面爆发的一年。