买不到就自研？华为新传感器专利曝光！最快年底落地！

自2023年8月29日，华为Mate 60 Pro系列手机未发先售以来，华为手机“王者归来”，销售数据节节攀升。

据知名市场机构IDC统计数据显示，2023年前三个季度，华为手机销量排名还是“Others”。到了2023年第四季度，华为销量同比增加达到36.2%，市场份额占比13.9%，成为该季度国内市场第四位，重返前五。

此后，在2024年前两周，华为重回国内手机市场销量冠军宝座。

据华尔街见闻从供应链独家消息披露，截至3月1日，华为Mate60系列和Mate X5（折叠屏）两款机型销量合计已突破1000万台。

▲来源：网络

华为Mate 60系列手机突破了高制程处理芯片、5G通信等关键卡脖子技术，从而热卖并受到市场广泛关注。然而，在看不见的隐秘角落，华为手机——或者说国产科技，仍存在不少卡脖子技术。

其中，备受争议、对用户使用体验影响较直接的，莫过于生物识别安全解锁功能，华为Mate60系列手机全系均使用了短焦指纹识别传感器，这引发了网友的吐槽和“对战”：

▲来源：网络

为什么网友这么反感华为Mate 60系列手机上使用的短焦指纹传感器？

先说结论，因为这是目前使用效果较不理想、成本较低的指纹识别传感器方案，一般被用在中低端手机中——网友期待能在华为旗舰手机中看到最先进的指纹传感器技术。

哪种指纹传感器技术最先进？

指纹识别传感技术现阶段大致可分为电容式、光学式，以及超声波三种，从苹果推出带有电容式指纹识别功能的手机后，指纹识别传感技术被大规模应用，目前仍是市场主流手机生物识别技术之一。

电容式指纹传感器需要开孔，早期手机的正面指纹解锁按键，以及后来的侧面解锁/开关机按键，均是电容式指纹传感器。其原理是利用硅晶圆在和我们皮肤上电解液接触的时候后形成电场，同时指纹在微观上是高低不平的（肉眼不可见），这时候传感器就可以记录下指纹的形状，以供解锁使用。

▲来源：中关村在线

光学式指纹传感器本质上是一个“图像传感器”，借助光线在指纹表面的反射和散射来生成图像，然后进行识别，我们日常上下班的打卡机或门禁等，都采用了光学指纹识别技术。这个方案又分为超薄屏下指纹（光学透射式）、短焦屏下指纹（光学投射式）两个分支。

▲来源：中关村在线

超声波指纹传感器则是利用超声波脉冲感应指纹特有的孔和脊，并形成3D深度数据，相比光学方案，由于能够识别指纹的三维形貌——这是目前唯一一种能形成指纹3D数据的主流指纹传感器方案，因此也具备更高的安全性。超声波具有穿透性，显示屏幕无需开孔。而且即便是湿手或有污渍的情况下，在识别率、灵敏度等方面受到影响的概率也相对更低。

此外，因超声波指纹显著较光学指纹薄 (约为光学的1/10)，故为折叠式手机未来关键零组件之一。

▲来源：中关村在线

因此，无论是安全性、识别率、灵敏度等各方面，对用户来说，超声波指纹传感器使用体验领先于电容式、光学式指纹传感器。而超声波指纹传感器也是成本最高的指纹识别方案，目前大多是旗舰手机采用。

成本太贵，华为手机用不起？

显然不是。

超声波指纹传感器方案最先由高通于2015年推出，当前高通是全球超声波指纹传感器独家供应商——高通是全球唯一一家拥有成熟的超声波指纹识别传感器芯片解决方案的供应商。

我国指纹识别传感器龙头企业汇顶科技，也在2023年推出了自家的超声波指纹传感器方案，有望在2024年大批量出货，客户包括Vivo等手机巨头，打破了高通在超声波指纹传感器的垄断地位。

然而，受地缘政治因素印象，华为无法向高通或者汇顶科技购买超声波指纹传感器，前者是一家美国公司，而汇顶科技的超声波指纹传感器方案并没有完全绕开高通的专利，华为也没法使用。

所以现在市场上，华为采购不到不受限制的超声波指纹传感器产品，应用于自家的旗舰手机上。

既然买不到，华为又发挥了他的看家本领——自研，自己设计（甚至是制造）完全自主知识产权的超声波传感器。

3月9日，据数码博主定焦数码透露，华为正在研发超声波指纹传感器方案。

据国家知识产权局专利介绍资料显示，这是一项发明名称为“一种超声波指纹识别模组、系统及电子设备”的专利。

专利摘要显示，本申请实施例提供一种超声波指纹识别模组、系统及电子设备。实施本申请实施例可以提高识别指纹信息的准确率。专利描述当前超声波指纹识别模组也有存在以下的问题：

一个问题是当前超声波指纹识别模组发送的超声波的穿透能力不足，尤其是应用于带有钢化玻璃膜的屏幕的终端时，钢化膜会影响超声波的穿透，从而使得超声波反射回的回波信号量大小，导致超声波指纹识别模组无法准确有效地识别指纹信息。另外一个问题是，超声波指纹识别模组紧贴于屏幕下方，回波信号中会带有大量的其他器件反射回的信号，造成当前指纹图像对应的原始信噪比(Signal‑to‑noise ratio，SNR)较小，从而也导致超声波指纹识别模组无法准确有效地识别指纹信息。

该专利于2023年7月4日申请，2023年11月14日对公众公布。相关分析称，华为的超声波指纹识别专利或将绕开现有专利限制，并进一步提高超声波指纹传感器的灵敏度和准确率。

▲来源：国家知识产权局

定焦数码同时透露，华为自研超声波指纹传感器预计会在2024年末到2025年中量产发布，按华为旗舰手机发布规律展望，P80 系列手机有望搭载自研超声波指纹传感器，带来更好的指纹解锁体验。

激光雷达、图像传感器、毫米波雷达、MEMS传感器……投研并用，冰山之下，华为大力布局传感器赛道

超声波指纹传感器并不是华为少数自研的传感器技术，事实上，作为信息技术的基础、物理世界连接数字世界的桥梁，华为一直以来重视传感器技术的发展和自研储备。 2023年10月份，就有媒体曝出华为正在自研全新的CMOS图像传感器，并且涉及从晶圆制造到芯片设计全流程。相关信息参看《从晶圆开始，这个传感器又要自研了！》 多年以来，华为通过投资、自研并用的方式，大力布局了多条关键传感器赛道。 早在2016年，就有传闻华为以20亿美金的价格，欲收购消费电子MEMS陀螺仪供应大厂应美盛（InvenSense），但最终未能达成。 2018年，华为在法国东南部城市格勒诺布尔设立在法国的第五家研发中心，主攻传感器和软件研发。

2019年9月，华为发布了首款光纤传感产品OptiXsense EF3000，进军光纤传感赛道，成为其企业光网络服务的重要一环。相关信息参看《华为发布两款光纤传感器产品！》 2019年10月，在世界智能网联汽车大会高峰论坛上，华为轮值董事长徐直军明确表示，华为要造激光雷达、毫米波雷达等智能汽车核心传感器。 此后，在2020年12月，华为正式发布车规级高性能激光雷达产品——96线中长距激光雷达；2022年3月，在2022华为全屋智能及全场景新品春季发布会上，华为发布了首款毫米波AI超感传感器。 除了在光纤传感器、激光雷达、毫米波雷达等传感领域的自研外，华为还大力投资了多家传感器上下游企业，包括了激光器、CMOS图像传感器、TOF传感器、MEMS陀螺仪、旋变传感器等多条赛道（可上下滑动查看）：

纵慧芯光：提供高功率以及高频率垂直腔面发射激光器（VCSEL）解决方案，生产VCSEL芯片、器件及模组等产品，可应用在3D感知、虚拟现实、增强现实、自动驾驶、生物医疗传感器和高速光通信等领域。同时，纵慧芯光也是华为手机ToF光源的主要供应商。2020年6月获华为哈勃投资。

思特威：主营方向是CMOS图像传感器集成电路芯片的研发、设计和销售，芯片主要用于安防监控，汽车车载和人工智能等领域。2020年8月获华为哈勃投资。

炬光科技：主要从事激光行业上游的高功率半导体激光元器件、激光光学元器件的研发、生产和销售，拥有车规级汽车应用（激光雷达）核心能力，正在拓展面向智能驾驶激光雷达(LiDAR)、智能舱内驾驶员监控系统(DMS)等汽车创新应用场景的车规级核心能力。2020年9月获华为哈勃投资。

南京芯视界：芯视界在单光子直接ToF（SPAD dToF）技术和应用落地上处于领先地位，是全球率先研究单光子dToF三维成像技术的先驱之一。公司拥有芯片级的光电转换器件设计和单光子检测成像技术，主营基于单光子探测的一维和三维ToF传感芯片。芯片产品广泛应用于扫地机、无人机和手机等诸多消费类电子领域，以及AR/VR、智能家居和自动驾驶激光雷达等应用。2020年9月获华为哈勃投资。

长光华芯：长光华芯也是研发VCSEL的企业，已推出距离传感器、结构光（SL）、飞行时间（ToF）三大类产品，标准产品的波长包含808 nm、850 nm、940 nm等，是全球少数几家研发和量产高功率半导体激光器芯片的公司。2019年4月获华为哈勃投资。

聚芯微电子：拥有智能音频、3D视觉、光学传感和触觉感知等多条产品线布局。其中用于3D成像的飞行时间（Time-of-Flight）传感器采用了背照式（BSI）技术，具有高精度、小像素尺寸、高分辨率、低功耗、全集成等特点，打破欧美国际厂商的垄断，可广泛应用于人工智能、人脸识别、自动驾驶、AR/VR、3D建模、动作捕捉、机器视觉等领域，在手机、安防、汽车等主流市场拥有光明的商业落地前景。

睿芯微电子：睿芯微电子拥有全球领先的超低噪声芯片技术、光谱图像传感器芯片技术和音频芯片技术，芯片广泛应用于智能手机，通讯，安防， 支付和音频市场

曼光信息：是光电应用软件研发商。公司业务面向5G、光通信、光电传感、光计算、工业物联网、国防安全等领域，主要涵盖电磁场仿真与测量两大业务。

中电仪器：主要从事微波/毫米波、光电、通信、基础通用类测量仪器以及自动测试系统、微波毫米波部件等产品的研制、开发和批量生产，并为军、民用电子元器件、组件、整机和系统的研制、生产提供检测与应用，具有较强的研发、生产、测试和试验验证能力，达到国内领先、国际先进水平。

深迪半导体：主营业务为MEMS陀螺仪系列惯性传感器芯片，为消费电子及汽车电子市场提供商用MEMS陀螺仪芯片，以及为客户提供全面的应用解决方案。2021年8月获华为哈勃投资。

华旋传感：是一家专业致力于车用旋变传感器研发、生产和销售的企业，主要应用在新能源汽车主驱系统、智能转向、刹车系统以及机器人领域。2022年12月获华为哈勃投资。

结语

从4G旗舰手机到短焦指纹旗舰手机，在严厉的技术制裁下，在短暂时间内，华为不得不拿出折中的产品方案，因此也备受争议。 一段时间后，通过技术自研，攻克卡脖子技术难点，华为再次拿出“遥遥领先”的产品，却也显示出华为的技术实力，展现中国企业的成长韧性，令人钦佩。 未来，面对复杂的国际形势，如传感器这样的敏感硬科技产业，坚持国产自主研发才是硬道理！ 审核编辑 黄宇