匯頂科技屏下光學指紋規模商用，中國芯的一次超越
來源：內容由 微信公眾號 半導體行業觀察 （ID：icbank） 李壽鵬 原創，謝謝。
在過去十年的智慧手機時代，匯頂科技憑藉著在電容觸控晶片和指紋識別晶片的獨到慧眼和堅持投入，推動公司一步步前進。根據旭日大資料釋出的資料顯示，今年年初，匯頂科技的指紋晶片出貨量已經成功超越了去年國內的出貨之冠瑞典名企FPC，成為名副其實的指紋識別之王。公司也在這個超越的過程中，順利在2016年上市。
但在今年上半年，匯頂科技卻迎來了業績大滑坡，據公司財報顯示，匯頂科技上半年營收13.88億元，同比下滑24.45%；淨利潤1.12億元。這主要是由兩個方面的原因造成的：
一方面，中國手機市場整體出貨量同比下降 17.8%，使公司的營運動能受到一定程度的影響；另一方面，公司正在加大新技術和新領域的投入。資料顯示，匯頂科技 2018 年上半年研發支出為 3.33 億元人民幣，較 2017 年上半年 2.17 億元增加 53%，研發開支佔銷售收入比重為 24%。
面對這種情況，匯頂科技CEO 張帆先生日前在接受媒體訪問時表示：“雖然上半年是公司近幾年營利下滑最嚴重的一次，但是我們上半年做成了一件非常有成就感的事，我們推動了屏下光學指紋技術的規模商用”。“在過去這麼多年以來，在手機主要新功能的上面，大家看到的都是蘋果、三星以及國外的企業引領。然而屏下光學指紋匯頂是領導者。”張帆先生進一步強調。
三次轉型：從追隨者到行業龍頭
在積體電路領域，中國廠商在過去一直都是追隨者。一般都是國外廠商開發了相關技術，然後有中國廠商跟進，再以價格優勢搶佔市場。但大多數情況下中國廠商只能在低端、低利潤的市場混戰，無緣高階市場。但匯頂科技的這次屏下光學指紋識別方面的出擊，卻顛覆了這個“慣例”。
回到2013年，當時蘋果公司推出了其新一代手機iPhone 5S。在這款新旗艦上面，蘋果破天荒地將之前應用在筆記本和其他場景的指紋識別技術應用到手機，帶來了更高階的安全防護和手機解鎖方式。這種革命性的創新，也吸引了安卓陣型廠商的效仿。龐大的市場潛力也讓眾多的晶片廠商投身到指紋識別晶片的研發當中。在他們的共同努力下，接下來的短短几年裡，無論是幾百元的手機，或者是數千元的安卓機，都搭載了這個功能。在這個過程中，匯頂科技的功勞毫無疑問是最大的。
成立於2002年的匯頂科技最初是從事固定電話晶片的研發。到了2006年，公司基於之前研發電話晶片的經驗，開發出了電容觸控按鍵晶片，這是公司的第一次轉型；在接下來的2007年，匯頂科技開始電容屏觸控晶片的研發，並順利在2009年研發出工程樣片，2010年國內首家、全球領先的10點電容觸控式螢幕晶片量產成功，2012年成為全球領先的觸控晶片供應商這是第二次轉型。在這兩次轉型過程中，匯頂科技順應時勢，抓住智慧手機爆發的機會，打破Atmel、 Cypress和Synaptics等美國企業的壟斷，一躍成為國內領先的電容觸控屏晶片供應商。
據賽迪顧問2014年的統計資料顯示，匯頂科技是2014年國內電容屏觸控晶片市場前五大廠商中唯一一家大陸企業，市場排名第二，其他企業分別是 Focaltech（敦泰科技）、 Mstar（晨星臺灣）、 Synaptics（新突思）和 Cypress（賽普拉斯）， 均為美國和臺灣企業。在觸控晶片取得優異成績的基礎上，匯頂科技並沒有停下創新的腳步，而是謀劃第三次轉型，於2012年進入移動終端指紋識別晶片研發。
當時的指紋識別晶片市場的龍頭是瑞典FPC。憑藉著先發的技術優勢，當時的FPC是國內幾乎旗艦手機的選擇。如華為在2014年推出的爆款手機Mate 7用的就是FPC的指紋識別晶片。也就是在這一年，匯頂科技推出了他們的指紋識別晶片產品，並功應用到魅族MX4 Pro。2015年，又被樂視、中興、vivo和金立等納為供應商。2015 年度指紋識別晶片和模組收入佔公司營業收入的比重已經上升至 23.31%，日益成為公司營業收入的重要組成部分。隨著後續的發展，匯頂科技的指紋識別晶片幾乎打進了每個國產旗艦手機的供應鏈，自2017年以來，成為安卓陣營指紋識別解決方案全球第一供應商。
但正如匯頂科技CTO皮波博士所說，從2017年開始，電容指紋已經飽和，公司開始步入了黑暗的時刻。事實上，和過去一樣，依託敏銳的戰略目光，匯頂科技從五年多前就開始對屏下光學指紋識別技術進行佈局。
屏下光學指紋識別：一場有計劃的反超
智慧手機過去十年的發展，從電阻屏走向電容屏，從LCD走向LED、從2D屏走向曲面屏、從單攝像頭走向雙攝像頭甚至多攝像頭。我們可以看到，每一次的更新，廠商們都在給消費者提供一些創新的體驗，屏下指紋識別，則是廠商們瞄準的其中一個發力點。
近年來，全面屏幾乎成為所有旗艦手機的標配,為了兼顧全面屏和安全，廠商們想出了屏下指紋識別這種解決方案。具體來說就是為了實現正面前面屏，放棄之前的HOME鍵方式的解鎖方式，通過螢幕玻璃下方“感應”完成指紋識別解鎖的過程。按照皮波博士的說法，目前主流的兩種屏下指紋識別方案分別是超聲波和光學兩種。但在他看來，無論是在綜合性能上還是成本上，光學都有明顯的的優勢。
“光學方案比超聲波方案有非常大的優勢：一方面，光學方案採用了屏體分離的設計，降低了生產成本；另一方面，超聲波需要新建工廠去做，這就使得其在面對千萬級的出貨時，挑戰非常大，光學方案採用的是完全成熟的產業鏈，匯頂科技從五年前開始就已經投入到了光學相關技術的研發中去。”，皮波說。
但這並不代表屏下光學指紋識別方案能夠一蹴而就。
正如匯頂科技創始人張帆所說，因為這種方案的指紋感測器是放在OLED屏下方，透光性有限，對指紋感測器的紋路解析要求很高。為了解決這些問題，匯頂科技的研發團隊在過去一年投入了大量的人力物力到相關技術的攻關。據張帆介紹，為了提升屏下光學指紋識別方案在如室外陽光照射條件下和幹手指等極端使用條件下的效能，匯頂科技已經投入了400多人，圍繞光學指紋的光學系統設計、影象感測器和演算法三個方面進行研發。從他的描述中，我們可以看到匯頂科技在新技術開發上的艱辛。
張帆回憶道，從指紋匹配演算法的改進、曾經有三個月一點進展都沒有（18年上半年），大家非常揪心，希望推動問題解決，客戶也在催。但經歷了一段艱苦的研發之後，匯頂科技終於取得了成功，推出了成熟穩定的屏下光學指紋識別方案。現在無論是從大資料監控，或者是客戶評價來看，匯頂新一代的屏下光學解決了大部分問題。在其中還有一項很重要的創新，那就是改變了屏下光學指紋識別方案的構造。
“原本的方案需要把光學模組貼在屏下，這樣做就會增加生產流程管理以及生產成本。而我們獨創的分離式設計是把模組與屏分離，模組直接交給整機廠商，大大減輕了商用難度，降低了生產的隱形成本，廣受廠商好評。”張帆說。
在識別時間方面，匯頂的這個方案已經達到0.35秒的解鎖速度，即使面對千萬級出貨也沒有問題，且還有進步空間。但這方面主要在於匯頂本身演算法的優化以及客戶系統的優化。
張帆告訴記者：“匯頂的屏下光學指紋大規模商用的效能表現已經達到電容指紋的水準，通過大資料監測，解鎖速度、解鎖體驗已經和電容指紋一樣，對於這項技術的大規模商用我們已經具有了充分的信心。”在這個過程中，匯頂科技也為屏下光學指紋識別技術申請、獲得國際、國內專利270多項。他強調。
目前華為、OPPO、vivo和小米也都在屏下光學指紋識別和匯頂有深入的合作，匯頂方面也希望向三星等客戶拓展，尋求更多的機會。
智慧移動終端、IoT、汽車：匯頂的新徵程
匯頂科技除了推動指紋識別方案從電容方案向屏下光學方案過渡外，他們還正在投入3D結構光和TOF的研究，且年底會推出3D結構光的產品，為客戶提供多樣化的選擇。
“雖然多種生物識別技術的組合應用是未來的趨勢。但匯頂的優先順序是屏下光學優先”，張帆強調。
以上都是匯頂在智慧移動終端方面的投入。但正如文章開頭所說，移動終端市場正在面臨下滑的挑戰。作為一個善於把握機會的廠商，匯頂科技也正在為他們準備更多的“籌碼”，IoT和汽車電子就是他們壓下的賭注。
據瞭解，匯頂現在正在汽車門把手、start engine按鍵等方面探索使用指紋產品；在汽車觸控式螢幕上使用觸控晶片，他們通過這些合作來擴充套件其的產品線。在物聯網方面，匯頂科技也有很多技術的整合。他們對感測器、MCU、低功耗通訊和安全技術等方面，都有投入研究，希望能打造有核心技術支撐的平臺。
“IoT應用非常廣，我們希望建立IoT應用平臺，幫助各行各業使用者應用這些新的技術為他的客戶提供服務”，張帆說。
為了打造更強大的物聯網產品線組合，匯頂科技在今年早些時候宣佈收購了德國協議棧技術公司CommSolid，涉足NB-IoT領域。據瞭解，該公司提供的半導體蜂窩IP結合匯頂美國的RF團隊，能夠形成匯頂的核心技術，為日益增長的全球物聯網市場提供差異化的蜂窩物聯網解決方案。
按照張帆所說，現在的匯頂科技在物聯網方面擁有其獨特的優勢：
首先 IoT是全新的技術，為此匯頂不會在起跑時就輸給別人；第二，中國是很大的IoT市場；第三，匯頂在NB 協議棧，RF，安全技術，有競爭力的團隊，有獨立的研發體系，他們對解決這個領域的技術問題更加有信心。
中國積體電路“第一次”背後的啟示
張帆和皮波在受訪的時候都提到，匯頂屏下光學指紋識別方案的實現領先於全球的，對於中國積體電路來說，匯頂的這次量產也具有重要的意義：中國晶片首次沒有“借鑑”國外產品，而真正獨立研發出來的產品。按照他的說法，在這個過程中，創新發揮了很重要的作用。
從張帆方面看來，創新就是在黑暗中摸索，並沒有任何訣竅可言，唯一有的是隻有不停的做實驗，不停的摸索。在這個過程中，需要有遠大的目標和戰略，通過時間、人、資金的投入，持續吃苦。更可怕的一點，在黑暗中摸索，等待到的也許會是失敗。但為了更好地成功，我們需要從各個方面保護“創新”，尤其是智慧財產權的保護。因為如果沒有智慧財產權的保護，創新是不可能的。
對商人來說也一樣，如果巨大的投入不能通過商用產出回報的話，創新的積極性也就會被打擊。為此，張帆表示，我們需要更好的保護創新，使之更好地推動產業建設。這樣做的話必然會有更多中國工程師和創新型的公司取得更多的成果。
他也強調了獎勵在中國積體電路建設中的重要性。
“現在大都是80後的年輕工程師，他們有熱情、有能力、為中國的IC設計產業的推動起到了重要的示範作用。公司會對做出重要貢獻的研發人員進行大力獎勵，肯定他們的卓越貢獻，並激勵其他團隊在更多領域做出更多卓越的產品。”張帆說。
匯頂在接下來的市場競爭中會有怎樣的表現？拭目以待！