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本文援引于报告《2020年中国屏下指纹行业概览》,首发于头豹科技创新网(www.leadleo.com)。
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中国屏下指纹渗透率持续提升,发展前景广阔
伴随全屏智能手机成为市场主流,传统电容式技术市场空间被挤压,光学式屏下指纹技术有望成为未来指纹解锁方案主流。
2020年6月7日,欧菲光表示,由于技术原因,目前屏下指纹仅可在OLED屏幕上实现,伴随OLED渗透率的提升,屏下指纹的需求将被进一步激发。
2020年6月5日,OPPO在线上新品发布会上正式发布Reno4系列手机,该系列产品搭载了汇顶科技的超薄屏下光学指纹、智能音频放大器和语音增强解决方案。
2020年6月3日,苹果表示将变更其解锁逻辑,iPhone 12将首次引入屏幕指纹解锁技术。
2020年3月9日,小米旗下的Redmi系列手机已实现LCD屏幕指纹解锁,且具备可量产性。LCD屏幕指纹解锁的成功商用意味着屏下指纹识别技术正逐渐向中低端市场渗透。
中国屏下指纹技术源于指纹识别技术,发展至今已有逾20年的历史,受益于智能手机发展红利,预计未来屏下指纹规模将进一步扩大。
屏下指纹主要利用光学、超声波等穿透原理达到指纹识别目的
伴随手机全面屏概念的流行,市场主流手机开始采用屏下指纹识别技术。屏下指纹识别技术是通过屏幕玻璃下方完成指纹识别解锁过程的新技术,主要利用超声波、光学等技术,穿透各种不同的材质,从而达到识别指纹的目的。按照技术原理,屏下指纹可分为光学式与超声波式:(1)光学屏下指纹识别的原理为当手指按压OLED屏幕后,OLED屏幕的RGB像素发出光线穿透盖板至屏幕表面,将指纹纹理照亮。指纹反射光线传递至屏下传感器,传感器将根据反射光线形成指纹图像达到解锁目的;(2)超声波指纹模组技术通过超声波传感器向手指表面发射超声波,并接收反馈,再利用指纹表面皮肤和空气之间密度不同构建出一个3D图像,以此达到识别指纹的目的。超声波指纹技术的成本较高,技术尚未成熟。相较而言,光学式屏下指纹厂商与客户众多,技术相对成熟,产业链配套完善。
OLED手机屏幕行业发展、智能手机屏幕最大化需求为屏下指纹市场的持续性增长带来巨大驱动力
2015-2019年,中国屏下指纹市场规模(按屏下指纹手机出货量计算)从390.7万台增长至6,056.8万台,年复合增长率为98.4%。中国屏下指纹市场规模保持增长的原因有:(1)OLED屏幕或成为未来手机屏幕的主流,目前中国OLED屏幕市场渗透率不足50%,仍有大量上升空间,OLED屏幕的发展将进一步带动光学式屏下指纹市场;(2)智能手机用户对于屏幕最大化视觉效果的青睐使得全面屏手机迅速渗透市场,全面屏手机主要采用的屏下指纹技术也有望得到大规模的普及。多种因素叠加推动中国屏下市场规模持续性增长,预计未来市场规模将进一步扩大。
全面屏趋势的加强与技术成本的降低为屏下指纹方案带来增量需求
智能手机全面屏趋势带动屏下指纹解锁技术需求
由于全面屏可有效提升用户使用体验,其渗透率得到快速提升。2018年全球全面屏手机实现全面量产,出货量达9.1亿部,且在智能手机中的渗透率达到44.5%。智能手机的全屏化趋势意味着传统电容指纹识别方案逐步被淘汰,屏下指纹因更高的技术成熟度和性价比被视为现阶段较为理想的全屏手机指纹解锁方案,可享受到全面屏发展的红利,实现大规模普及。另一方面而言,目前的智能手机、指纹锁等设备宣传的全面屏是指屏占比达到80%以上的设计,大多中高端机型可达到该比例要求,市场剩余的机型仍未能达到此要求,采用指纹识别依然会占据设备一部分面积。因此屏下指纹识别可进一步提升屏占比,促进全面屏的真正普及。
屏下指纹渗透至中低端机型
自2017年以来,指纹识别逐渐下沉至中低端手机市场,2017年一季度小米手机指纹识别渗透率高达78%,OPPO、vivo、分别为74%、73%。伴随光学屏下指纹技术不断发展成熟,产业链上下游参与者数量增长,思立微、芯启航、费恩格尔等企业相继进入市场,光学屏下指纹市场竞争已进入白热化,汇顶科技等产业链老牌头部厂商掀起降价潮,产品价格成为最有效的竞争方式,推动指纹识别芯片成本进一步降低。自光学屏下指纹开始大规模商用至今,光学屏下指纹技术方案成本已下降约70%,目前部分指纹芯片供应商报价已低至1.5美元/颗以下。指纹芯片的成本下跌带动屏下指纹方案向中低端手机设备渗透。屏下指纹方案设备价格呈现逐年下沉趋势,部分技术已下沉至3,000元以下设备。
5G智能手机与LCD屏幕为屏下指纹技术打开新的发展空间
5G智能手机空间限制催生超薄屏下指纹解锁方案需求
现阶段,光学式屏下指纹的指纹模组厚度较大,因此模组在安装时需与电池交错分布,才可将足够光路空间预留给透镜。因此,该指纹方案的安装位置大多接近设备下方,且会压缩电池空间。5G时代下,智能手机搭载的5G芯片功率较大,射频前端等器件用量与电池容量的提升导致手机内部空间将更加紧凑,对于智能手机设备的零件空间要求较为苛刻。超薄光学式屏下指纹技术可有效满足5G智能手机的模组搭载的厚度要求,未来渗透率有望进一步提高。
低成本LCD屏幕实现屏下指纹解锁
从整体市场情况来看,LCD屏幕仍为大众手机市场的首选屏幕类型。由于LCD屏体结构较为复杂,透光性较差,光线难以穿透成像,且LCD液晶分子无法自发光,需背光光源辅助发光,而背光易干扰光学指纹识别,目前市场暂无LCD屏下指纹技术。另一方面,OLED屏幕具备自发光、面板薄、透光性好等特点,因此目前发展迅速的光学式屏下指纹技术仅适用于OLED屏幕。发展LCD面板屏下光学指纹方案将全面打通智能手机屏下光学指纹的渗透空间。现阶段,以汇顶科技、信炜科技等为代表的技术企业已成功实现光学方案对于LCD屏幕的支持,并预计于2020年投入量产。LCD屏下光学技术的突破、升级持续优化该方案性价比,屏下光学指纹终端渗透率有望进一步提升。LCD屏幕的成本低于OLED,若未来LCD屏下指纹识别技术成功量产上市,渗透率将有望在中低端机型快速提升。
深度见解:屏下指纹行业参与厂商众多,产品价格与技术水平成为各企业竞争核心,目前中国市场以本土企业为主导的竞争格局已形成
现阶段,众多指纹芯片企业着重布局光学式指纹,大多于2019年下半年实现商业化量产,且该指纹识别技术有望成为未来屏下指纹方案的主流。光学式屏幕指纹识别单价大约为目前传统电容式指纹的3-5倍,该技术目前穿透性不理想,且很易被光源与屏幕颜色所影响。相比之下,超声波技术可穿透表皮层,探测真皮层的指纹图像,因此可辨别活体,安全性更高,且不易受污渍或强光干扰,无需考虑光路设计,模组厚度薄,因此具备技术优势。但超声波指纹技术门槛高,目前多数市场方案仍处于试验阶段。
伴随屏下指纹概念热度高涨,众多屏下指纹厂商加入市场,屏下指纹价格也快速下滑,截至2019年,屏下指纹价格已跌去约70%,且市场已形成本土企业为主导的竞争格局:(1)以汇顶科技、思立微等为代表的第一梯队,汇顶科技、思立微企业旗下的光学式屏下指纹技术难度与成本较低,目前多被中高端手机采用;(2)以神盾、新思、高通为代表的第二梯队,该梯队企业市场占比较少,部分企业客户源较为单一,因此出货量相对受限。新思的光学式屏下指纹芯片出货迅速,但不具备本土优势。高通旗下的超声波指纹识别方案为市场龙头,技术难度及成本较高,被少数定位高端的机型所采用;(3)以迈瑞微、比亚迪、敦泰为代表的第三梯队瓜分剩余市场份额,该梯队企业出货量较小,客源较为单一,技术方案仍具备发展空间。伴随全球消费电子产业链不断深入中国市场,市场竞争与资本投入持续推动本土企业技术创新与迭代,中国屏下指纹行业目前已具备从关键零部件到模组的基本自制能力。伴随中国本土市场企业的不断集中,高性价比的屏下指纹方案渗透率将持续提升。