3C王者

指紋識別傳感器已不再是高端旗艦手機的專屬，大多數低端手機也采用瞭這種技術。該技術從早期到現在發展瞭許多，能夠更快、更準確的識別人的指紋。在其中也包括不同的類別，比如光學指紋傳感器、電容式指紋傳感器以及超聲波指紋傳感器。而這也讓我們在選購手機時產生困惑，為此，我們不妨來瞭解它們的工作原理及區別。

首先是光學指紋傳感器，它是捕獲和比較指紋最古老的方式。顧名思義，這種技術依賴於捕捉光學圖像（本質上是一張照片），然後，它利用算法，通過分析圖像中最亮和最暗的區域，檢測表面的獨特圖案，如脊線或標記。

如同智能手機的相機一樣，這些傳感器的分辨率是有限的。而分辨率越高，傳感器就可以辨別出關於手指的更多細節，從而提高瞭安全級別。當然，這些傳感器捕捉到的圖像對比度要比普通攝像頭高得多。光學指紋傳感器通常每英寸有非常多的二極管，可以近距離捕捉這些細節。但是，當手指放在傳感器上遮擋瞭光，因此，傳感器需要LED燈作為輔助，在識別時能夠清晰地捕捉到指紋細節。不過，這樣的設計對於智能手機來說有點笨重，所以智能手機上並沒有單純采用這一技術。

光學指紋傳感器的主要缺點是很容易被“忽悠”。由於該技術隻能捕捉二維圖像，所以假肢甚至質量好的圖片都可以用來騙過它而解鎖設備。就像早期的電阻式觸摸屏一樣，現在除瞭很便宜的硬件外，基本上很少見到純光學指紋傳感器。隨著人們對安全性的要求越來越高，智能手機大多采用瞭性能更好的電容式或者光電混合式指紋傳感器，並且隨著技術成本的下降，一些中端手機也用上瞭這些技術。

然而，隨著全面屏手機的趨勢，更小的光學模塊可能會卷土重來，它們可以嵌入屏幕的下方，並且隻需占用很小的的空間。比如Synaptics公司就推出瞭Natural ID FS9100光學指紋傳感器，它可以在1毫米的玻璃下以及濕手的情況下成功識別指紋。

其次是電容式指紋傳感器，它也是目前最常見的指紋傳感器之一。它可以集成在智能手機的HOME鍵，也可以放置在背面，還能夠存在於屏幕下方。電容式指紋傳感器之所以能嶄露頭角，和它的安全優勢有很大關系。

電容式指紋傳感器不是創建一個傳統的指紋圖像，而是使用一系列的電容電路來收集數據。由於電容器可以儲存電荷，將它們連接到傳感器表面的導電板上，就可以用來追蹤指紋的細節。當手指的脊線放在導電板上時，儲存的電荷會發生輕微變化。相反，谷線將使電容處的電荷保持不變。然後用一個集成器電路跟蹤這些變化，並由轉換器記錄下來。

一旦捕捉到這些數字數據，就可以對其進行分析，以尋找與眾不同的獨特指紋屬性。然後可以將它們保存起來，以便日後進行比較。這種設計聰明的地方在於，它比光學掃描儀更難被“忽悠”，因為不同的材料會記錄電容器處略微不同的電荷變化。唯一真正的安全風險來自於黑客對硬件或軟件的攻擊。

創建一個足夠大的電容陣列，通常在一個傳感器中有幾百個甚至上千個電容，這樣就可以通過電信號來創建一個高度詳細的指紋脊和谷的圖像。就像光學指紋傳感器一樣，更多的電容可以帶來更高的分辨率。這在一定程度上提高瞭安全水平。然而，高密度也意味著生產成本要高很多。

由於檢測電路中的元件數量較多，電容式掃描儀以前的價格相當昂貴。一些早期的實施方案試圖通過使用 "刷卡 "式指紋傳感器來減少所需的電容器數量。它們會在手指觸碰傳感器時快速刷新結果，然後從較少數量的電容器元件中收集數據。然而，正如當時許多用戶所抱怨的那樣，這種方法非常不可靠，往往需要多次嘗試才能正確識別。

最後是超聲波指紋傳感器，它首次被應用於2016年發佈的樂視手機Max Pro上，高通及其Sense ID技術提供瞭主要支持。而現在，高通正在進行第二代超聲波指紋傳感器技術的開發，並宣稱將擁有更大的讀取區域和更快的識別速度。

為瞭正確捕捉指紋的細節，硬件由超聲波發射器和接收器組成。超聲波脈沖對著放在掃描儀上的手指進行傳輸。部分脈沖被吸收，另一部分脈沖被反彈回傳感器，這取決於每個指紋特有的脊線、毛孔和其他細節。

然後，一個能夠檢測機械應力的傳感器被用來計算掃描儀不同的超聲波脈沖強度。掃描的時間越長，就越能捕捉到額外的深度數據，這讓指紋可以以更詳細的3D呈現。這種采集技術的3D特性使其成為電容式掃描儀的更安全的替代品。

但超聲波指紋傳感器也有缺點，即它還沒有其他掃描儀那麼敏捷。這是由於它的工作原理造成的。不過，高通正在通過第二代技術來解決這個問題。超聲波技術還不能很好地與一些屏幕保護膜配合使用，尤其是較厚的保護膜，它們會限制傳感器正確讀取指紋的能力。

當然，想將指紋傳感器隱藏在顯示屏中，超聲波指紋掃描儀並不是唯一的選擇，光電感應式指紋傳感器也可以實現。光學電容式傳感器修補瞭以往光學設計的一些安全問題。它們將電容式傳感器的 "真實觸摸 "要求與光學設計的速度和能效相結合。這種技術是通過在顯示屏下方插入傳感器來嵌入的，它可以檢測到指紋通過OLED顯示屏的縫隙反射回來的光。這還需要一些工作來與顯示屏進行整合，但它的效果相當好。

相比之下，超聲波指紋傳感器在實現和調整其位置以適應任何手機方面要容易一些。0.2毫米厚的微小傳感器位於屏幕後面，將其超聲波通過顯示屏傳遞到你的指尖。雖然這對開發來說是很好的，但它也導致瞭一些自身的安全問題。這兩種技術都有各自的優點和缺點，在未來幾年內可能仍然是屏內指紋傳感器的可行選擇。然而，超聲波指紋傳感器制造成本仍居高不下，可能需要很長時間才能被用到更多的智能手機上。