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全屏幕手机与生物识别技术正成为手机的创新技术点之一

半导体观察IC 2018-06-07 16:28 次阅读

据EETimes Taiwan,近几年来,手机产业缺乏颠覆式创新,苹果(Apple)开启的智能手机软硬件生态模式成长也逐渐趋缓,业界迫切需要寻找新的应用来刺激消费需求。在5G商用之前,全屏幕手机与生物识别技术正成为手机的创新技术点之一......

近几年来,手机产业缺乏颠覆式创新,苹果(Apple)开启的智能手机软硬件生态模式成长也已逐渐趋缓,业界迫切需要寻找新的应用来刺激消费需求。在5G商用之前,全屏幕手机,以及生物识别技术正成为智能手机的创新技术点之一。

为了实现真正的全版屏幕,可以采用“浏海”造型屏幕去掉指纹识别模块,或是选择屏幕下的 (Under Display)隐形指纹识别途径;而苹果手机引领的脸部解三星手机的虹膜识别…等生物识别功能,也同样引发其他手机制造商争相仿效。

2017年第四季全球智能手机前五大业者出货量、市占率、年成长率初步统计资料。(数据源:IDC,单位:百万支)

新功能刺激出货量

事实上,手机产业整体出货量已从过去的爆发性成长,开始逐渐走缓。根据IDC的统计数据显示,2017年第四季全球智能手机出货量达4.035亿支,较2016年同期少了约6.3%,从全年出货量统计来看,智能手机在2017年全年出货量为14.72亿支,相较2016年全年出货量14.73亿支,虽然只是略少些微,但仍是走下坡的态势。

IDC并解释,2017年虽有苹果推出10周年纪念机种iPhone X,三星(Samsung)与其他Android阵营亦推出新手机,但由于消费者对这些价格令人“咋舌”旗舰机种的换机兴趣不大,因此较无法在出货量或销售量上有较佳的表现。

但在苹果与三星等业者将更多的生物识别功能加入智能手机后,状况可能将有所改变。TrendForce表示,苹果iPhone X加入人脸识别功能,将掀起生物识别市场的新波澜。另外,除生物识别,扩增实境(AR)/虚拟现实(VR)相关应用、人工智能(AI)、全屏幕、功能更强的拍照应用、屏幕下指纹识别…等将成为未来智能手机的新发展方向。

Arm资深市场营销总监Ian Smythe表示,手机市场除了2017年第四季表现较原先预期弱之外,Arm与分析师们认为在未来几年,仍会持续成长。原因在于,接下来几年会看到许多新的使用情境,如VR、AR和AI…等,以及全新外型设计的高阶智能手机出现。

目前在高阶手机上看到进阶的显示技术和配置将会渗透至主流设备,推动其更新周期,在下一年,将会看到5G导入手机市场,并且随着时间,该功能将从高阶手机拓展到主流设备上。不仅如此,AI也将会更为普及,现在已经可以看到手机拥有在终端设备加速AI的功能,也期待看到开发者带来全新基于AI功能的用户情境与经验,同时以此推动手机销量。

生物识别相关技术的创新能让人们的生活变得更简单,并带动手机的“更新率”。Smythe指出,现在已能看到指纹解锁的价格逐渐降低,并看到进阶的脸部识别/脸部解锁正在崛起。未来,将可能看到其他的生物相关技术,如声音签名(voice signature)或是心电签名(ECG signature)等解决方案出现。

脸部识别成后起之秀

拓墣(TRI)预测,智能手机已成为指纹识别最大的应用市场,脸部识别可望成为下一个在智能手机发光发热的生物识别技术。

该研究单位并预估2018年智能手机生物识别技术的发展趋势。2018年可见Android阵营搭载光学指纹识别技术的新机种,以及该阵营与高通(Qualcomm)搭配的3D感测技术,以脸部识别取代指纹识别的行动支付智能手机也将问世,此外,Android阵营也可望发布支持光学和超声波式的显示区指纹识别技术的机种;而苹果于2018年即将推出的3支智能手机产品中,预期也将有两款将以Face ID取代指纹识别。

2018年生物识别技术,包含指纹与脸部识别,在智能手机的渗透率大约为56%。值得注意的是,2018年将是指纹识别技术于智能手机市场采用率首度出现下滑的一年,不过2018~2019年整体智能手机上的生物识别主流技术仍将为电容式指纹识别,高阶机种才会内建3D感测人脸识别及显示区内指纹识别。

新挑战出现

生物识别进驻手机之后,不仅对手机设计、各部分零件的功能需求产生新的变化,也为相关组件商带来新挑战。

还记得苹果发布Face ID机种时,网友们有许多“有趣”的说法一箩筐的“倒”在网络上。例如,Face ID能否在一个人化妆前后、双胞胎…等“特殊”状况下正确识别?最终的使用结果说明了,网友的想象无界限,但技术的进展也是有目共睹,得以顺利解决上述“有趣”的问题。

若要提升脸部识别的正确性,不仅算法需要强化,也需增强现有手机相机模块的能力——3D摄影机应运而生。3D摄影机采用先进信号处理技术,甚至能比人类更有效地解读和诠释3D影像,从而可实现脸部识别功能,让设备的拥有者只需轻松地看着屏幕就能为设备解锁。

过去脸部识别验证曾经遭受无端的批评,但必须强调的是,如今它已不再是传统的脸部识别技术。以数学途径实现精确的深度感知技术意味着,无论是从使用者脸部拍摄的一张照片、视讯或甚至是面具都无法用于解锁,只有真真实实的使用者自身才能解锁。

这意味着,现今的3D脸部识别技术已有能力区别真正的脸和2D影像。此外,脸部识别认证也变得更加准确,因为不仅拥有x轴和y轴的脸部细节,还提供了深度方面的细节,供算法进行更精确的运算。

值得注意的是,透过3D脸部识别进行身份认证,还能让移动设备制造商以更多屏幕取代目前设备中被指纹扫描仪所占用的空间。加上认证的过程已变得更透明化,也就是说,用户只需要像以往一样与设备互动,不再需要任何触控,便利性更佳,因此也促使脸部识别技术越来越受到手机制造商的青睐。

Smythe认为,由于技术的成熟,除指纹识别外,脸部识别功能正广泛被运用在智能手机上,而Arm的合作伙伴在嵌入式语音及声音识别和认证也已推出相关产品。

安全性仍为一大重点

用自己的身体作为密码非常安全,是吗?的确,以每个人的身体特征作为解开手机或是进行动支付交易的认证密码,“理论上”不仅便利也相当安全,但是,凡事总有例外。

举例来说,Yole Développement在生物识别开始受到重视时,即提出了一个观点——指纹识别技术不可能完全取代密码——因为全球有2%的人口没有指纹。此外,纽约大学坦登工程学院(New York University Tandon School of Engineering,NYU Tandon)与密歇根大学(Michigan State University)的研究人员也发现,只要指纹有一部份的相似性,对于智能手机与其他电子产品所使用的安全识别系统来说就足以开机解锁,也就是说,安全漏洞在于以指纹为基础的认证系统搭配了无法撷取使用者完整指纹的小型传感器,因此不同人的部份指纹间可能存在某种相似性,足以创造出所谓的“万能指纹”(Master Print)。

脸部、声纹或瞳孔,抑或其他生物识别技术也可能面临类似的问题,并不是说和人们指纹线太淡而导致没有指纹,或生理特征太过相似的情况,总是会有扫不出确切生物信息的状况发生,甚至就如电影情节一般,透过复制生理特征的方式来解锁。

此时,一般人可能会认为,透过更高分辨率的3D摄影机、更好的麦克风,以及更强大的算法就可以解决问题,但现今的黑客,技术也持续「与时并进」,无论这些影像或声纹需要透过网络传递到云端做运算,还是利用手机内部强大的处理器进行识别,黑客总是能够找到漏洞。

有鉴于此,Arm提出生物认证需要可信任执行环境(Trusted Execution Environment,TEE)和安全执行环境(Secure Execution Environment)来强化安全性。Smythe强调,Arm藉由其许多IP技术,以及韧体,让合作伙伴的芯片设计能够在智能手机中提供TEE和SEE。除了IP之外,Arm亦发布架构规范,阐述建立基于Arm IP安全平台的最佳方式。

不只生物识别——未来手机样貌「超乎想象」?

生物识别相关技术的创新能让人们的生活变得更简单,并带动手机的换机率,因此该功能得以迅速被手机市场所接受。不仅如此,现在指纹解锁的价格已经开始降低,且进阶的脸部识别/脸部解锁功能正在萌芽。Smythe表示,其他的生物相关技术,例如声音签名或是心电签名等解决方案也可能出现,目前Arm也与相关合作厂商合作,以期可为手机业者及消费者带来嵌入式生物认证、语音及脸部识别方案。

未来的手机除了生物识别、AI…等新功能的进驻外,还会有什么样的新变化?Smythe认为,手机全新的功能与设计,将为消费者带来更身历其境的体验,以及更多的行动生产力,且AI即便在没有联机到云端的情况下,在设备上仍能拥有更平顺自然的运作,同时将其辅助功能带到新境界。

在手机外型方面,Smythe指出,Arm虽然期望未来手机在显示器及安全认证上,也能和手机功能一样有更多的创新,如可弯曲、可折迭或多屏幕显示器设计,以及更进阶的安全与认证技术,促使智能手机可用于更高价值的交易行为,但这些都还是需要手机制造商、半导体电子组件供应商的努力或认同,才有可能实现。

原文标题:生物识别技术---智能手机未来的关键创新技术点

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