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【海通电子】深度讲演：指纹辨认迎产业链重构新机遇

2022-12-31 10:20| 发布者: fuwanbiao| 查看: 93| 评论: 0

放大缩小

简介：海通电子团队：陈平（微信18321518060）/谢磊/尹苓/张天闻自进入2017年之后，指纹辨认行业站到了“产业改造”的时间节点上。行业正发作“大变更”：1）以苹果为代表的正面指纹辨认计划最受欢送，安卓阵营开端“从后 ...

海通电子团队：陈平（微信18321518060）/谢磊/尹苓/张天闻

自进入2017年之后，指纹辨认行业站到了“产业改造”的时间节点上。行业正发作“大变更”：1）以苹果为代表的正面指纹辨认计划最受欢送，安卓阵营开端“从后向前”迁移；2）Home键易损坏、维修成本高、无法完成高质量防水、外观不够美观、屏占比低等缺陷，使得取消Home键成为行业展开的大趋向，因而，正面Underglass躲藏式技术开端取得关注；3）“超薄式”正面玻璃/陶瓷盖板指纹模组由于能够进步屏占比，也可能成为近期趋向之一。

我们经过本讲演，细致地剖析了电容式Under Glass和“超薄式”正面盖板指纹模组计划，进而发现，一旦电容式Under Glass成为近期主流，在硬件层面最显著受益的将是TSV先进封装和先进玻璃加工。能够嵌入玻璃的“超薄式”正面玻璃/陶瓷盖板模组的指纹辨认，能够有效进步屏占比，今年也可能被一些旗舰机型采用。要做到超薄，先进的TSV封装工艺也是不可避免的。

倡议关注，TSV先进封装范畴的华天科技（002185）、晶方科技（603005），先进玻璃加工范畴的星星科技（300256）、蓝思科技（300433），芯片设计端的汇顶科技（603160）。

投资要点：

指纹辨认迎来产业新改造。自进入2017年之后，指纹辨认行业站到了“产业改造”的时间节点上。在光学式和超声波式指纹辨认技术计划还不够成熟，既要完成正面躲藏式指纹辨认，又不得不采用电容式计划的背景之下，盲孔电容式指纹辨认就成为了近期最有前景的under glass计划。我们经过本讲演，细致地剖析了抢先者汇顶科技的IFS计划和苹果前后两代产品细节方面的不同，进而发现，一旦电容式Under Glass成为近期主流，在硬件层面最显著受益的将是TSV先进封装和先进玻璃加工，指纹辨认庞大的用户基础和手机厂商不时的创新动力，将为先进封装和盖板玻璃加工行业带来庞大的新市场。除了电容式underglass有望成为近期主流外，能够嵌入玻璃的“超薄式”正面玻璃/陶瓷盖板模组的指纹辨认，能够有效进步屏占比，今年也可能被一些旗舰机型采用。要做到超薄，先进的TSV封装工艺也是不可避免的。

指纹辨认行业正发作“大变更”。比较正面、背面和侧面这三种不同的计划，还是以苹果为代表的正面指纹辨认计划最受欢送，从2016年下半年开端，安卓阵营开端“从后向前”迁移；Home键易损坏、维修成本高、无法完成高质量防水、外观不够美观、屏占比低等缺陷，使得取消Home键成为行业展开的大趋向，因而，正面Underglass躲藏式技术开端取得关注；另外“超薄式”正面玻璃/陶瓷盖板指纹模组由于能够进步屏占比，也可能成为近期趋向之一。

电容式Under Glass和正面玻璃/陶瓷盖板“超薄式”计划有望成为近期主流。在基于电容式原理的三种躲藏式计划中，相比于 Under Cover Glass和In Glass计划而言，盲孔式Under Glass最具有可行性，由于Under Cover Glass超出电容原理极限，In Glass不具备量产条件。而采用盲孔式Under Glass计划的汇顶IFS技术曾经胜利商用到联想ZUK Edge和华为P10手机上，直接带来防水防尘和一体化盖板的效果。同时，“超薄式”正面玻璃/陶瓷盖板指纹模组能够进步屏占比，也可能被一些旗舰机型采用，成为近期重要趋向之一。

TSV先进封装与先进玻璃加工重要性凸显。在盲孔电容式Under Glass计划中，TSV封装将取代wire bonding成为必定之选，由于wire bonding的方式，由于打线有一定的高度，再添加塑封可能就会影响信号强度，TSV就能够处置此问题，使得封装更薄。与此同时，SiP（系统级封装）也是芯片小型化封装的大趋向。玻璃槽面的平整度、直角的弧度、锲边的垂直度关于指纹辨认的最终效果影响极大，这关于玻璃加工的请求十分之高。芯片设计和算法也是辨认效果的中心要素。另外，“超薄式”正面玻璃/陶瓷盖板指纹模组计划也将使得TSV封装产能愈加慌张。

行业“增持”评级，关注优势企业。近期来看，电容式Under Glass方式是大趋向，倡议关注，芯片设计端的汇顶科技（603160），TSV先进封装范畴的华天科技（002185）、晶方科技（603005），先进玻璃加工范畴的星星科技（300256）、蓝思科技（300433）。“超薄式”正面玻璃/陶瓷盖板指纹模组计划也是近期重要趋向之一，将有利于先进TSV封装行业。长期来看，光学式计划将为近红外LED光源、RGBIR滤色片、图像传感器带来新机遇，超声波计划将为压电陶瓷资料、MEMS制造带来新机遇。

风险提示：盖板玻璃盲孔式指纹辨认计划停顿过慢，用户体验不佳，玻璃加工良率过低；国内相关公司缺乏技术竞争力；光学式与超声波式指纹辨认技术成熟度不够。

【海通电子】深度讲演：指纹辨认迎产业链重构新机遇

1指纹辨认正在发作“大变更”，电容式Under Glass和正面盖板“超薄式”计划有望成为近期内主流

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从背面到正面，安卓机指纹辨认完成“大搬迁”

指纹辨认在手机上的位置，主流为正面和背面，个别计划是放在侧面。好比苹果iPhone系列与三星Galaxy S系列是集成在正面Home键里，小米Note 3、华为Mate 8等放在了手机背部，LG V10植入到手机侧面的电源键里，努比亚Z9也是放在手机侧面。

比较正面、背面和侧面这三种不同的计划，还是以苹果为代表的正面指纹辨认计划最受欢送，背面和侧面指纹辨认运用不够方便，用户体验不佳，需求先拿起手机才干操作。手机两侧来中止指纹辨认，很容易考证失败。由于往常的智能手机都以“薄”取胜，假如再将指纹辨认植入其中，意味着用来考证手指指纹的区域会很小，扫描过程中很容易构成考证失败。同时，背面的计划也存在运用不够方便的问题。

苹果自2013年发布5s以来，其指纹辨认一直位于正面Home键之下。由于AuthenTec被苹果收购之后中止对外效劳，因而安卓阵营的众多智能手机厂商只能寻觅其他指纹计划供给商，Synaptics新思（收购Validity）和FPC成为了主要的供给商，中国厂商汇顶科技近年来展开疾速。

由于AuthenTec在正面电容按压式指纹辨认范畴积聚了大量的中心专利，同时许多安卓智能手机运用的是虚拟Home键，不具有实体Home键，因而多数安卓智能机的指纹辨认是位于手机背面的，包含华为、OPPO、VIVO等主力手机厂。

在各大主力手机厂方面，苹果和三星不时是坚持在正面Home键之下集成指纹辨认。其中采用AuthenTec按压式指纹辨认计划的苹果，正面采用蓝宝石盖板，产品耐摩擦、质量好，具有最佳的用户体验；三星公司采用的是Validity的指纹计划，初期在S5和Note4等机型上采用的是划擦式计划，体验效果不佳，自S6开端也转向接触式计划。

安卓阵营手机厂指纹辨认开端“从后到前”迁移。安卓阵营的手机厂，好比华为、OPPO、VIVO等，大多数采用瑞典FPC公司的计划，由于安卓手机大多数不具备实体Home键，因而普遍采用背面Coating（镀膜）的方式集成指纹辨认。这种计划技术难度和成本低，但是芯片名义的镀膜在长时间运用之后会发作损坏，并且背面指纹运用不方便。因而华为自2016年11月的Mate9 Pro开端，转向正面Home键下的指纹辨认。

实践的统计数据也支持我们的推断，依据第一手机界研讨院的统计，从2016年3月到2017年1月，中国市场畅销手机TOP20中，搭载前置指纹辨认的机型从4-5款进步到9款，搭载后置指纹辨认的机型坚持在7款不变。前置指纹机型渗透率从35%到接近60%。

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取消Home键，完成Underglass是大势趋

手机能够说是最近二十年里最胜利的消费电子产品，而手机的展开史也随同着人机交互方式的变更。20世纪90年代“大哥大”电话采用古老的拨号按键；2000年之后，功用手机逐步配有小尺寸的显现屏幕，同时依托键盘式按键；2002年-2005年，全键盘手机和触控笔先后呈现；直到2007年苹果手机横空出世，其发明的“大尺寸触控显现屏+Home键”成为了里程碑式的产品。

尔后，智能手机全面进入Home键时期，在最近十年时间里，人机交互方式再未发作大的变更。而Home键也成为了智能手机的重要标记之一，相比于功用手机时期的键盘式外观，Home在操作性和时兴型方面极具优势。

但是，随着智能手机的提高，Home键的缺陷也逐步展示出来，如易损坏、维修成本高、无法完成高质量防水、外观不够美观、屏占比低等，这使得取消Home键成为行业展开的大趋向。

1）易损坏、维修成本高

依据纽约时报的报道，包含亚洲（主要是指中国）、巴西等国度和地域，不少iPhone用户不运用Home键，而是从系统设置中调出Assistive Touch，也就是虚拟的Home键来运用。原本它是作为辅助功用呈现的，但很多用户为了避免物理Home键损坏，转而运用虚拟按键。理由则是Home键容易损坏，维修省事，Home键不时是苹果手机中除屏幕外维修了最高的iPhone组件。

2）无法完成高质量防水

手机是人们生活中必不可少的工具，人们在生活中时辰接触到水，这就不可避免的产生诸如手机溅到水或者进水这样的意外状况。一旦进水，要面临昂扬的维修费用。正因如此，世界各大手机厂商敏锐的发现了手机防水的庞大需求市场，纷繁制造防水手机。索尼、三星、LG等手机大厂纷繁推出防水手机。

智能机时期，在触摸屏大行天下的年代，要做到手机防水并不容易。首先麦克风、摄像头、耳机接口、电源接口等直接裸露在外的接口极端容易进水。因而，大多数厂商将屏幕与机身用到密封胶处置，除了卡槽等用到橡胶圈防护，听筒则沿用第一代防水机用到的GORE-TEX薄膜防护。往常随着技术不时的进步，耳机接口和USB 端口都采用裸露式的防水设计，内置纳米涂层/“防雨薄膜”等。

但是，关于Home键而言，采用上述的防水措施依旧无法完成高质量的防水效果，主要缘由在于Home键承担按压启动和指纹辨认的功用，特别是物体实体Home键，防水胶和防水纳米资料效果普通。

3）外观不够美观

Home键的存在直接影响的是屏幕的屏占比，同时将手机正面中止了割裂，影响到手机的外观美感。在用户希望手机屏幕越来越大的背景下，Home键曾经到了需求被去掉的阶段。

近年来，随着安卓系统自身的快速展开及手机厂商设计的研发跟进，虚拟按键逐步大众化，各家手机都开端并热衷于虚拟按键的设计，好比华为最近一些手机都采用了嵌于屏幕中的虚拟按键设计，这种设计的益处是能够思索机身美感，分离手机屏幕全贴合技术，使手机正面有一种一体的工艺美，而且在横向运用手机时，能够感遭到手机屏幕的绝对居中，简约大气且具有科技冷漠美。

固然部分安卓手机厂商曾经将实体Home键变更为虚拟Home键，但是由于现行的绝大多数电容式指纹辨认必须处于手机的外名义。因而，各家厂商均将指纹触控放置在手机的背面，随之而来的是用户体验不如正面指纹辨认，同时手机背面的外观也不够美观。

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电容式Under Glass计划有望成为近期主流

往常的指纹辨认大多数都是相似于苹果iPhone系列的类型，采用通孔方式，要在正面玻璃挖个洞放置指纹辨认芯片，这样一来影响整部手机的外观，而且无法完成高质量防水。近年来，各大指纹辨认计划商处心积虑的结果只需一个，就是让指纹辨认在手机上做到文雅美观大方，而且又方便运用。

实践上，经过指纹大爆发之后，衍生出来的商机令各大指纹技术公司更热衷开发新技术。他们不时地向外界展示自家的新技术，也开端尝试指纹辨认的新可能——躲藏式指纹辨认技术。

2014年9月，汇顶科技提出躲藏式指纹辨认计划，IFS指纹辨认与触控一体化技术，与触控大厂TPK协作，经过在正面盖板玻璃的背面挖盲孔的方式，将电容式指纹辨认芯片置于触控面板之下，完成躲藏式指纹辨认；2015年7月，老牌生物辨认技术公司挪威IDEX开发出玻璃指纹技术，能够将指纹芯片做进玻璃中，完成指纹辨认与盖板玻璃的融合；2016年2月，FPC分离从事玻璃面板和层压技术的TPK，胜利地将FPC1268指纹传感器跟面板玻璃分离在一同；2016年5月，LG子公司Innotek向外界展示其融合了指纹功用的玻璃面板。汇顶科技、FPC和LG的计划均是在盖板玻璃下方挖槽（挖盲孔），使之最薄的中央仅为0.2-0.3mm厚，然后内置电容式指纹辨认芯片。

上述这些计划能够划分为三种：第一种（Under Cover Glass）是将指纹Sensor置于整个手机玻璃面板下面；第二种（Under Glass Cutout）则将玻璃面板开盲孔（有正面和背面两种）至0.2-0.3mm深，然后在玻璃之下放入Sensor（如汇顶IFS、FPC、LG Innotek的计划）；第三种（In Glass）更是将Sensor融合进玻璃之中（如IDEX的计划）。

第一种计划（Under Cover Glass）辨认精确存在较大的问题，超出电容原理极限，效果不理想。由于目前智能手机正面盖板玻璃厚度普遍超越0.5mm，假如是2.5D玻璃的话厚度超越0.7mm，而依据电容式指纹辨认的原理，假如在芯片上方存在的盖板玻璃厚度超越0.3mm时，其辨认精确度将大幅降低，由于信号在穿透玻璃时会发作激烈的衰减。固然多家厂商在算法方面极力优化，进步信号的信噪比，但是该计划依旧难以抵达理想的效果。

第三种计划（In Glass）具有十分高的技术难度，中短期内不具备量产的条件。需求将指纹辨认芯片集成在盖板玻璃内部，这需求芯片商与玻璃厂等多个环节的通力协作，中短期内大范围量产是不理想的。

在这三种计划中，第二种计划盲孔式Under Glass被普遍看好，具有较大的可行性。汇顶科技、FPC与LG Innotek等厂商的力推的本计划，是在盖板玻璃上方或下方挖槽，直接减薄玻璃的厚度至0.2-0.3mm，此时置于玻璃下方的指纹芯片，信号能够穿透玻璃，从而完成较高的辨认精度。相比于第一种计划，本技术计划辨认精度遥遥抢先，相比于第三种计划，本技术计划加工难度较低。

因而，在手机厂商出于防水、美观请求而努力于取消Home键的背景下，在光学式与超声波式指纹辨认计划还不成熟的状况下，盲孔电容式Under Glass计划有望在近期内成为指纹辨认的主流。

目前Under Glass计划的难点在于：首先玻璃自身十分脆弱，假如挖槽，会降低整块玻璃的强度，加大玻璃加工的难度，这对康宁、AGC、肖特等玻璃原资料供给商和蓝思、伯恩、星星科技等玻璃加工商而言，具有一定的应战性；为了进步信号的信噪比，减少信号在塑封资料中的损失，芯片的封装需求采用先进的TSV技术（可有效缩减芯片厚度）；盲孔的深度及平整度公差很难控制，而采用TSV的指纹芯片需求直接与玻璃贴合，因而关于玻璃加工而言有较高的技术请求。

2016年12月，采用汇顶IFS技术的联想ZUK Edge手机发布。2017年2月，华为发布全新旗舰机P10，部分手机采用了汇顶的IFS技术，这表明盲孔电容式Under Glass指纹技术曾经具备量产所需的成熟度。

来自韩国的CrucialTec公司，也在2016年的MWC会议上展示了自家的“Under Glass BTP”，运用了AGC旭硝子特制盖板玻璃，与汇顶科技的计划在原理上基天职歧，区别是汇顶是盖板玻璃正面挖盲孔，CrucialTec为盖板玻璃背面挖盲孔。

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正面盖板“超薄式”计划也是近期重要趋向之一

当然正如我们的剖析，目前电容式Under Glass计划在玻璃加工方面存在十分大的艰难，即便曾经有商业化的产品推出（如联想ZUK Edge和华为P10），但是产品的良率和成本问题依旧是很大的瓶颈。

与此同时，基于往常主流的正面开通孔式计划的升级产品——能够嵌入玻璃的“超薄式”正面玻璃/陶瓷盖板模组的指纹辨认，由于能够进步屏占比，今年也可能被一些旗舰机型采用，也是重要趋向之一。

采用“超薄式”正面玻璃/陶瓷盖板的指纹辨认模组，能够有效减少整个模组的体积，特别是厚度，从而使得整个模组的厚度不超越盖板玻璃。这样的话，手机的显现屏幕便能够向下拓展，与指纹Home键的距离愈加紧密（以至能够掩盖Home键位置），从而大幅提升整个屏幕的屏占比。

目前，该计划曾经开端在多家手机厂商测试，有望成为今年的趋向之一。由于传统的wire bonding封装是难以有效缩减芯片厚度的，采用TSV封装能够处置该问题。

2指纹辨认产业链迎来“新机遇”，TSV封装与玻璃加工重要性凸显

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电容式Underglass指纹辨认典型计划剖析——汇顶IFS

2014年9月，国内指纹辨认计划佼佼者——汇顶科技发布了号称全球首创的“IFS（Invisible Fingerprint Sensor）指纹辨认与触控一体化技术”。相关于传统的电容式指纹辨认技术来说，手机厂商无需在手机前面板或后壳上开通孔，放入指纹传感器模块，而是将指纹传感器躲藏于TP面板之下，可支持玻璃面板也可支持蓝宝石面板。

IFS技术的难点在于，相比外挂式指纹辨认技术，由于其躲藏于TP之下，无法直接与手指相接触，所以其信号强度衰减很大，关于指纹检测芯片的硬件电路设计以及图像预处置和匹配算法提出了更高的请求。同时，采用盖板玻璃开盲孔的方式，将芯片正面的玻璃减薄，从而进步信号强度，因而对玻璃加工和芯片封装的请求高。

2016年12月，联想发布全新旗舰手机“ZUK Edge”，除了86.4%的屏占比、74.5毫米的宽度以及7.68毫米的厚度等优势之外，最值得关注的还是躲藏式U-Touch指纹辨认设计。ZUK Edge是第一款采用盲孔工艺的IFS指纹辨认手机，组件躲藏在正面玻璃下方，支持指纹手势自定义，最快解锁0.09秒。依据手机报的剖析，此款IFS指纹芯片计划来自汇顶科技IFS技术，星星科技提供玻璃盖板，深越光电和欧菲光合提供指纹模组。（联想ZUK Edge完成了汇顶IFS技术的商业化，但是由于在玻璃加工方面的庞大艰难，其并未完成盖板玻璃一体化的理想状态，而是对指纹膜组上方的玻璃中止了挖槽处置）

2017年2月，华为在MWC会议上发布了全新旗舰机P10和P10 Plus，在硬件配置、徕卡双摄、电池及快充等方面对比去年的P9手机完成了全面升级。

在指纹辨认方面，运用的是汇顶公司的IFS指纹辨认技术。IFS指纹辨认模组直接贴合在触控屏玻璃面板下方，无需在手机正面或背面挖通孔，既便于终端厂商圆满保存原有的外观设计作风，又能满足时下最盛行的窄边框设计，更能起到防水防尘的效果，为终端用户带来更美观的视觉享用和更牢靠方便的指纹辨认体验。

联想ZUK Edge和华为P10手机的推出，表明汇顶IFS技术曾经在技术上成熟。下面我们对汇顶IFS技术中止细致剖析，正如我们前文的剖析，IFS（Invisible Fingerprint Sensor）技术与传统电容式指纹辨认技术（Coating镀膜和正面蓝宝石/玻璃/陶瓷盖板）相比，最大的区别是其能够完成UnderGlass，行将指纹芯片置于正面盖板玻璃之下。

目前智能手机正面盖板玻璃厚度普遍超越0.5mm，假如是2.5D玻璃的话厚度超越0.7mm，而依据电容式指纹辨认的原理，假如在芯片上方存在的盖板玻璃厚度超越0.3mm时，其辨认精确度将大幅降低，由于信号在穿透玻璃时会发作激烈的衰减。因而，汇顶的IFS计划采用盖板玻璃开盲孔Under Glass方式，行将指纹芯片正面盖板玻璃中止减薄处置，使之厚度在0.2-0.3mm，抵达信号有效穿过玻璃的目的。

计划的艰难之处是显而易见的，对玻璃的强度和玻璃加工的请求十分高，特别是在整块玻璃盖板上，在10*10mm左右的方形面积之内，将0.5mm厚的玻璃减薄至0.2-0.3mm，同时保障盲孔名义的平整度和周围的垂直度，这对玻璃加工的请求极高，产品良率较低。

同时，由于电容信号依旧需求穿透0.2-0.3mm的玻璃，信号的衰减和信噪比问题依旧是十分的艰难。依据汇顶公司的说法，基于电容触控的Coating指纹辨认驱动IC，与普通的Touch IC相比，灵活度要高大约3倍，而采用蓝宝石盖板后，与Coating相比，驱动IC灵活度再提升约20倍。而IFS方式比蓝宝石盖板指纹辨认还难，需求的驱动IC灵活度比蓝宝石计划还要至少高出3倍。

因而，2014年9月汇顶发布IFS技术，并推收工程样机，直到两年之后，在2016年12月才呈现第一款搭载IFS的商业化手机，汇顶IFS技术阅历了长达两年的成熟期。而手机大厂华为采用汇顶IFS技术，愈加表明了其技术水平曾经抵达大范围商业化量产的地步。

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电容式Underglass计划与正面盖板“超薄式”计划产业链剖析

现阶段，开通孔的指纹辨认计划依旧是主流，依照正面盖板资料的不同，能够分为Coating（镀膜）、蓝宝石盖板、玻璃盖板和陶瓷盖板四类。

Coating计划是直接在芯片正面镀膜（高光涂料），信号强，成本低，缺陷是容易损坏，不耐磨；蓝宝石计划美观，耐磨，但是加工难度大，成本高，用于中高端手机上；玻璃计划被众多中低端手机所采用，成本比蓝宝石低许多；陶瓷（氧化锆）计划最近开端盛行，与蓝宝石相比其强度大，成本低，产能良率还存在一定问题。

从产业链结构方面来说，上述四种计划是相似的，区别就在于盖板资料的不同。我们以蓝宝石计划代表——iPhone5s的指纹辨认为例来阐明，主要的模组结构分为：蓝宝石盖板、金属环、粘合资料、传感器芯片、触控开关、电路板等。

依据我们前文的剖析，电容式Under Glass指纹辨认计划相比于目前的指纹辨认会有十分大的变更。不需求特地的蓝宝石、玻璃、陶瓷等盖板资料，不需求金属环，不需求触控开关，不需求芯片正面的粘合资料；芯片制造并不会发作大的变更，目前的8英寸0.18um工艺能够满足需求；但是芯片设计和芯片封装，以及玻璃加工的重要性越发明显。

2.2.1芯片封装位置提升，TSV封装将成为必定之选

2014年苹果iPhone5s搭载指纹辨认，主要采用的是“trench+ wire bonding（深坑+打线）”的工艺中止芯片级的封装。

依据Chipworks对iPhone5S的指纹辨认芯片的拆解，能够看出在die的上下边沿都各有一个“暗色”区域，实践上那是被部分深反响刻蚀构成的“深坑（trench）”，经过RDL工艺，将Pad置于trench内，用于打线（wire bond）使指纹芯片与外界相连。之所以将Pad做在trench内再打线，而不是直接在名义做Pa打线与外界相连，是由于这样能够不占用名义的空间，以使得指纹信号感测芯片与蓝宝石片直接键合，从而最小化手指指纹和感测芯片的距离，为芯片提供更强的电容信号。

苹果iPhone5s的指纹辨认做trench+RDL的工艺在台湾精材和苏州晶方中止，芯片做完RDL后，再由日月光完成wire bonding以及SiP模组的制造。

事实上，采用wire bond（打线）的封装工艺需求中止塑封，这将使得芯片的厚度增加，关于寸土寸金的智能手机而言，特别是在各大手机厂商竞相“求薄”的背景之下，wire bond并不是最佳计划。同时，固然iPhone5s分离了trench+ RDL+ wire bond的封装工艺，来减少芯片尺寸，减少信号损失，但是随着更优的封装计划TSV的崛起，苹果在随后的iPhone6s和iPhone7中，果断将指纹辨认封装切换至TSV计划，由台积电提供封装效劳。

好像SITRI对苹果iPhone7的指纹芯片拆解，采用TSV（硅通孔）封装技术之后，芯片的有效探测面积大幅增加，芯片的厚度和模组厚度都完成了缩减。第一代Touch ID Sensor（iPhone5s/6采用）为88 x 88像素阵列，第二代Touch ID Sensor（iPhone6s/7采用）为96 x 112像素阵列，足足进步了近40%，像素的大幅提升带来辨认精度的提升。

关于指纹辨认而言，可用于辨认的特征是指纹皮肤生长中随机产生的，所以特征的总量的概率希冀值和指纹面积成正比。特征信息的随机散布性会招致数据源具有信息量拐点特性，大致来说，手指中心和指尖区域，面积不应低于20平方毫米，称为拐点1；手指侧面和指节左近的区域，面积不应低于24平方毫米，称为拐点2。在信号的辨认精度方面，拐点2远高于拐点1。

受限于Home键的尺寸，Touch ID Sensor的芯片面积只能做到6.1mm x 6.5mm左右。但芯片上除了传感器像素，还需求有配套的电路，所以传感器像素面积又小于芯片面积。第一代Touch ID Sensor的像素面积是4.4mm x 4.4mm，面积19.36平方毫米，略小于拐点1。第二代的像素面积是4.8mm x 5.6mm，面积26.88平方毫米，曾经明显超越拐点2。因而第二代Touch ID大幅度进步保险性和运用体验。

事实上，苹果公司在指纹辨认范畴是走在最前列的，无论是第一代Touch ID Sensor采用的trench+wire bonding工艺，还是第二代Touch ID采用的TSV工艺，在技术上都是十分先进的，都是十分紧缺的封装资源，当然成本也十分高。关于除了苹果之外的手机厂商而言，无论是出于成本方面的思索，还是资源方面的思索，指纹辨认芯片封装采用TSV工艺的比例还是十分少的，大多数厂商采用的是wire bonding工艺。

目前，大多数指纹辨认计划，芯片采用wire bonding工艺中止封装，技术成熟，成本低。由于名义需求与盖板资料贴合，因而在芯片的正面会中止塑封处置，将金属引线掩埋起来，构成平整的名义。塑封的存在会影响信号辨认的精度，同时增加芯片的厚度，但是关于往常主流的开孔指纹方式来说，问题并不大，由于芯片+盖板资料（或Coating）直接与手指接触，依旧能够完成较好的指纹辨认体验。

2016年以来，一些手机厂商开端向苹果学习，对指纹辨认芯片中止小范围的trench或TSV封装，如华为Mate9 Pro采用的是trench+TSV封装工艺（比直接TSV工艺容易一些）。由于先进封装直接的益处就是信号变强，指纹辨认精度体验更佳，更重要的是芯片厚度变薄，从而缩减指纹模组的高度，能够扩展屏占比。

采用“超薄式”正面玻璃/陶瓷盖板的指纹辨认模组，能够有效减少整个模组的体积，特别是厚度，从而使得整个模组的厚度不超越盖板玻璃。这样的话，手机的显现屏幕便能够向下拓展，与指纹Home键的距离愈加紧密（以至能够掩盖Home键位置），从而大幅提升整个屏幕的屏占比。由于传统的wire bonding封装是难以有效缩减芯片厚度的，采用TSV封装能够处置该问题。因而，该计划今年也可能被一些旗舰机型采用，也是重要趋向之一。

该计划与目前主流的正面盖板开孔式计划在产品结构方面基天职歧，最大的区别在于出于模组减薄的思索，芯片的封装方式将由传统的wire bonding改为TSV封装，这将利好TSV封装产业。

电容式Under Glass计划将成为指纹辨认的重要趋向，目前有两种计划——在盖板玻璃的正面或背面开盲孔，芯片是直接内置于盖板玻璃之下的，原本电容信号穿透玻璃就曾经存在较大艰难，假如还有塑封资料的话，信号质量将愈加堪忧。假如不采用塑封的话，wire bonding的键合线直接裸露在外，会招致芯片正面不够平整，是无法与盖板玻璃紧密贴合的。因而，我们以为，在电容式Under Glass计划大势所趋的背景之下，TSV封装将取代wire bonding成为必定之选。

与此同时，SiP（System In a Package系统级封装）依旧是手机端芯片封装的大趋向，未来的指纹辨认整体封装还是需求SiP的参与。出于减少体积、减薄厚度、减少功耗、提升性能等方面的目的，SiP封装曾经越来越多的被各大厂商所注重。

SiP封装进入消费电子范畴主要靠的是苹果的推进，在iPhone和applewatch上都能够看到SiP技术的身影。在iPhone上面，指纹辨认就采用了SiP封装技术，在体积小巧的applewatch上，中心芯片S1和射频T/R都用到了SiP封装。

从封装展开的角度来看，因电子产品在体积、处置速度或电性特性各方面的需求考量下，SoC曾经被确立为未来电子产品设计的关键与展开方向。但随着近年来SoC消费成本越来越高，频频遭遇技术障碍，构成SoC的展开面临瓶颈，进而使SiP的展开越来越被业界注重。

与在印刷电路板上中止系统集成相比，SiP能最大限度地优化系统性能、避免重复封装、缩短开发周期、降低成本、进步集成度。相关于SoC，SiP还具有灵活度高、集成度高、设计周期短、开发成本低、容易进入等特性。SiP封装技术不只能够普遍用于工业应用和物联网范畴，在手机以及智能手表、智能手环、智能眼镜等范畴也有十分宽广的市场。

所以，综上所述，我们以为，在电容式Underglass计划与正面盖板“超薄式”计划大势所趋的背景之下，TSV封装将取代wire bonding是必定的，“TSV+SiP”的封装工艺将成为整个指纹芯片的关键，具备先进的TSV和SiP封装工艺的厂商将受益。

2.2.2玻璃加工至关重要，工艺难度大，良率问题是瓶颈

关于电容式Under Glass指纹辨认，目前十分大的艰难在于玻璃挖槽的良率问题，由于现往常的手机正面2D玻璃十分薄（0.5mm左右），2.5D玻璃为0.7-0.8mm，直接中止挖槽的话，极容易构成玻璃的损坏。

手机越来越薄是趋向，这也是手机的重要卖点，因而各大厂商竞相追逐愈加薄的盖板玻璃，目前普通的手机2D盖板玻璃厚度在0.5mm左右（2.5D玻璃为0.7mm左右）。依据我们前文的剖析，假如采用玻璃挖盲孔（正面或背面）的方式来完成指纹辨认的话，为了保障电容式指纹辨认的效果，需求将玻璃挖出0.2-0.3mm的方形盲孔，同时，玻璃在减薄之后，剩下的部分厚度仅为0.2-0.3mm，玻璃槽面的平整度、直角的弧度、锲边的垂直度关于指纹辨认的最终效果影响极大，是最关键的几个要素，这关于玻璃加工的请求十分之高，远高于目前玻璃加工企业的良率保障水平。

对手机玻璃中止开孔和磨边的主要设备是CNC精雕机，目前大多数CNC产品的尺寸精度为0.01mm，崩边量不大于0.01mm，如此的精度关于玻璃挖盲孔而言是不够的。

3D玻璃遭到追捧，曾经开端大范围应用。智能手机外壳资料阅历了塑料、金属、玻璃的展开过程。目前主流的旗舰手机大多正面采用2D/2.5D玻璃、背面为金属机身。三星2016年发布的Galaxy S7 Edge采用了3D曲面玻璃的外观设计，被称为是当前颜值最高的手机，并遭到了市场的热捧，一季度Galaxy S7/Edge销量抵达1000万台。

2D玻璃盖板或外壳是普通的平面玻璃，而2.5D玻璃盖板或外壳正面是平的，但边沿部分向下凹陷成一个弧形，3D玻璃盖板或外壳的整个正面都会发作弯曲，凸出向外。

关于2.5D和3D来说，在玻璃上挖盲孔是愈加艰难的。普通的2D玻璃是完整平面的，而2.5D和3D玻璃时经过热弯处置之后，玻璃的厚度曾经变的不平均，在这种状况下，继续中止挖孔的话，愈加难以控制槽内的平整度和垂直度。

综上所述，我们以为，在电容式Under Glass计划中，玻璃加工的重要性越发的明显，玻璃加工的良率将直接影响指纹芯片的效果和成本，具备高质量、高技术玻璃加工的公司将显著受益。

2.2.3芯片设计和算法是辨认效果的中心要素

由于电容式辨认计划在原理上，其信号是难以穿透玻璃的。固然指纹辨认芯片设计公司详尽一切措施（包含胜利添加射频功用），使得指纹信号勉强能够突破0.1mm厚度的蓝宝石/玻璃/陶瓷，但是检测到的信号是十分弱的，辨认的算法依旧是至关重要的。

关于电容式Under Glass计划而言，指纹信号需求穿透的玻璃厚度为0.2-0.3mm，传统的电容式算法是无法回收足够信噪比的信号。除了要提升驱动IC的信噪比外，软件算法的know how更重要。算法方面的另一个难点则是由于图像距离变远，图像是比较虚的，如何让图像变得更明晰？这里触及图像预处置的问题；另一个则是图像匹配的问题，由于图像质量比前一代的要差，图像匹配就会变得更艰难，这里算法就更复杂了。

例如，国内的汇顶科技，就针对IFS计划特地开发了自顺应深度传感技术和可变增强图像处置技术。

因而，全新的计划需求指纹辨认芯片设计与算法公司，在信号处置、信噪比改善方面破费十分大的肉体和投入，才能够保障辨认的效果和体验。

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未来光学式指纹辨认产业链剖析——红外LED光源+CIS为中心

关于未来的光学式Under Display指纹辨认计划，产业链与电容式计划将大为不同。出于信号信噪比的思索，为了与手机显现屏中的RGB可见光相分辨，同时减少环境光线的干扰，光学式指纹辨认将采用近红外光的光源。相似于虹膜辨认、主动式人脸辨认的产业链结构，整个产品的中心除了算法之外，在硬件端最重要的变更，就是多了近红外光源、光学器件（RGBIR滤色片）、图像传感器等。

例如，与新思协作的上海箩箕技术有限公司，目前在光学式指纹辨认方面走在前列，其推出的TOT超薄光学按压式传感器，相比于传统的棱镜式全反射指纹传感器，愈加合适智能手机，并且未来有望成为光学式Under Display指纹辨认的佼佼者。其中，在硬件方面最大的变更就是多了背光源和基于玻璃基板的光学传感器。

因而近红外LED光源提供商、光学滤色片供给商和光学图像传感器厂商将显著受益于本计划。

关于愈加高端的In Display光学式计划，产业链将发作更大的变更，此时将不再需求指纹辨认芯片这个概念，由于指纹辨认传感器曾经于显现屏幕融合为一体。

正如我们在前文的剖析，苹果公司曾经计划在OLED和MicroLED显现屏幕的发光层内参与具备指纹辨认功用的传感器，构成“交互像素”，即在每一个传统的RGB像素点旁边添加指纹辨认像素点（包含近红外发射与接纳），构成单个像素点为RGBIRSIR的结构。此时，整个产业链将构成以显现屏幕制造商为中心的格局，由显现屏幕制造商，分离近红外光源供给商和图像传感器厂商，共同完成“RGBIRSIR交互像素”显现屏幕的消费。

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未来超声波式指纹辨认产业链剖析——压电陶瓷与MEMS为中心

整个超声波指纹辨认产业链能够划分为三大部分：算法、硬件和模组制造。

（1）算法方面

成熟的技术计划主要控制在少数大厂手中，如高通旗下的Ultra-Scan，与苹果协作的Sonavation，芯片大厂Invensense，国内公司还不具备相应的技术实力。

（2）硬件方面

主要包含MEMS超声波传感器、ASIC芯片、柔性PCB板和IC分立器件等。其中，MEMS超声波传感器主要部件为超声波发射层与接纳层（压电资料）和TFT（薄膜晶体管）电路层。

1）压电资料

目前，高通采用的是PVDF有机聚合物压电资料，InvenSense采用的是AlN压电陶瓷，Sonavation采用的也是压电陶瓷资料。PVDF的功耗低，合适移动终端，但是效率和频率都低于压电陶瓷资料，器件性能普通。而压电陶瓷资料，如AlN、PZT、ZnO等，产业链相对成熟，器件的响应效率高。其中，AlN声速高、热导率高、损耗低、能够与CMOS工艺兼容，因而比较利于完成声名义波器件的高频化、高功率化、高集成化，是潜力资料，往常的问题就是相比于PZT、ZnO的压电系数偏低。

在压电陶瓷资料方面，国内公司有三环集团、捷成科创等，其中在最佳的AlN压电资料方面，目前国内参与的公司或机构较少，清华大学微电子学院在AlN方面具备一定实力，北京中科汉天下正在树立AlN消费线，计划用于FBAR滤波器。

2）MEMS制造

MEMS超声波传感器是由大量的超声波传感器阵列构成，技术难度大，壁垒高，主要经过MEMS和CMOS工艺分离的方式中止制造和封测。因而具备MEMS设计、制造和封测技术的厂商将显著受益这一些市场。

目前Invensense的MEMS超声波传感器主要是新加坡IME+格罗方德代工，其中新加坡IME担任AlN压电陶瓷的研发，格罗方德担任MEMS的量产。

3）ASIC芯片

由于具备3D指纹图像信息采集，以至有望完成皮肤组织结构和血管内血流信息采集，因而超声波指纹辨认对图像的处置请求更高，这使得高通等公司直接在其技术计划里集成了专用的ASIC芯片。

（3）模组制造方面

由于超声波指纹辨认技术还没有大范围商业化提高，高通的技术计划刚刚被小米采用。因而，在模组制造方面，国内公司还不具有相关阅历。但是，在电容式指纹辨认范畴，国内公司舜宇光学、欧菲光、丘钛科技、硕贝德等曾经积聚了丰厚的指纹辨认模组制造阅历，有望在未来的超声波指纹辨认市场中受益。

3受益标的剖析

1

汇顶科技——全球IFS计划领军者，控制中心技术

公司于2002年成立，现已展开成为全球人机交互及生物辨认技术指导者，目前已在包含手机、平板电脑和可穿戴产品等在内的智能移动终端范畴构筑了抢先优势。公司先后推出全球抢先的单层多点触控芯片、全球首创的触摸屏近场通讯技术Goodix Link、全球首家应用于Android手机正面的指纹辨认芯片、全球首创的Invisible Fingerprint Sensor(IFS)、全球首创支持玻璃盖板的指纹辨认芯片、全球首创应用于移动终端的活体指纹检测技术Live Finger Detection等。其中，公司的IFS和Goodix Link斩获2016 国际消费电子展（CES）两项创新大奖，成为首个在CES上取得嵌入式技术创新奖项的中国芯片设计公司。

公司在指纹辨认范畴异军突起，成为全球主流供给商。公司于2014年第四季度进军指纹辨认范畴，在短短三年内，疾速卡位市场，在非苹果系的智能手机范畴，市占仅次于FPC，位居第二。公司在切入指纹辨认初期，就推出了指纹传感器技术、指纹匹配算法两项中心技术，并应用这两项技术研发出业内抢先的指纹芯片产品GF9系列，主要应用于智能手机等终端。公司推出了市场抢先的全系列指纹芯片产品，并胜利应用于中兴、乐视、魅族、维沃、金立等知名品牌手机客户。

全球首发IFS指纹辨认计划，完成精准卡位，具备先发优势。公司于2014年推出的IFS（“Invisible Fingerprint Sensor）技术，十分具有前瞻性，代表着近期内指纹辨认行业未来的方向。经过两年多时间的打磨，目前公司计划曾经成熟，并胜利商用在联想ZUK Edge和华为P10手机上。未来，有望借IFS技术成为全球指纹辨认的领头羊。

风险提示：指纹辨认范畴替代电容计划的新技术加速商用。

2

华天科技——控制先进TSV+SiP封装技术，具备丰厚的指纹辨认封装阅历

华天科技主要从事半导体集成电路、MEMS、半导体元器件的封装测试业务。公司具有1000多家海内外客户，是国内客户资源最多的封测厂商。Aptina、海力士、意法半导体以及国内的展讯、格科微等知名厂商均是公司客户，目前已完成天水、西安、苏州三地规划。

2015年公司完成定增募集20亿元，投向SiP、TSV、MEMS、BGA等先进封装产品。用于集成电路高密度封装扩展范围项目（华天天水实施）、智能移动终端集成电路封装产业化项目（华天西安实施）、晶圆级集成电路先进封装技术研发及产业化项目（华天昆山实施）。募投项目产品涵盖MCM（MCP）、QFP、QFN、DFN、BGA、SiP、MEMS、Bumping、TSV等系列产品，契合行业的展开趋向。

华天指纹辨认芯封装胜利供货FPC和汇顶科技，控制TSV+SiP的先进技术。指纹辨认方面，公司自2014年底开端量产，昆山子公司能够完成指纹辨认芯片的trench深化蚀部分，控制高端工艺，指纹辨认芯片和ASIC等芯片组成SiP模组的才干能够在华天西安子公司中止。公司控制的TSV和SiP封装工艺，是未来躲藏式指纹辨认的中心技术，公司采用自主研发的TSV+SiP系统级封装计划，先在昆山做TSV晶圆级中道工序，后交由西安完成系统级封装。公司同时具备了指纹辨认芯片大范围封装的阅历，指纹辨认业务有望在未来完成快速扩张。

风险提示：半导体停顿低于预期，扩产加剧行业竞争。

3

关注：晶方科技——具备先进的trenth+TSV封装技术

晶方科技是目前中国大陆第一，全球第二家能大范围提供晶圆级芯片尺寸封装量产技术的高科技公司。影像传感芯片、环境光感应芯片、医疗电子器件为公司主要产品，这些产品应用于消费电子、医学电子、背光源和照明(绿色能源)、电子标签身份辨认等诸多范畴。

公司曾为苹果iPhone5s的指纹辨认提供trenth+RDL的封装技术，控制先进的封装工艺。公司将自身的IP技术与智瑞达的模组技术中止融合，突破了trench、TSV、LGA等技术，后续将瞄准国内品牌手机指纹辨认市场，提供多样化的技术与全计划效劳才干。公司开发出ETIM (Edge Trench Interconnect Module) 技术，是目前十分先进的指纹传感器模块封装技术。

在图像传感器芯片封装方面，晶方具备一批国际知名半导体厂商组成的客户群，并与其树立了长期的协作关系。公司积极整合与优化收购的智瑞达资产相关业务，分离开发Flip chip、Fan-out、SiP等传感器系统级封装技术，积极规划高端手机摄像头封测业务。

风险提示：客户认证进度低于预期；新产品研发进度低于预期。

4

关注：星星科技——控制先进玻璃加工技术

公司成立于2003年9月，目前主要盘绕智能手机、平板电脑等移动互联网终端产品，紧跟产业展开的最前沿技术需求，积极组织开发、消费和制造各种视窗玻璃防护屏、触摸屏、触摸显现模组、新型显现器件及相关资料和组件。

公司成立以来，不时以国际国内高端客户市场为目的，走国际化协作道路。先后经过了微软、诺基亚、黑霉、摩托罗拉、索尼、亚马逊等国际知名品牌的认证，同时与多家国内知名的制造业巨头，如联想、华为、酷派、小米、步步高等等树立了长期稳定的协作关系，质量抵达国际同类产品先进水平。

公司在玻璃加工方面走在行业前列，曾经提早规划多项2.5D和3D玻璃的加工技术，并取得多项专利。目前公司的3D盖板玻璃技术在国内同行业中居于抢先位置，公司在3D盖板的成型、曲面印刷、曲面贴合等工艺上都有充沛的技术贮藏，同时不时优化自身在丝网印刷、CNC加工、搬运叠加等工序的技术水平和自动化水平。华为P10的IFS指纹辨认由公司提供盖板玻璃加工，这表明公司在先进玻璃加工方面的技术才干得到的客户认可，未来有望率先受益于行业的爆发。

风险提示：市场竞争加剧；重组整合存在不达预期。

5

关注：蓝思科技——全球顶级手机玻璃加工供给商

公司紧跟消费电子产品技术升级带来的整机更新热潮，积极跟踪各大品牌对上游技术请求的展开动态，抢先开发和率先投入，延伸产业链。目前公司业务曾经掩盖视窗防护玻璃，触摸屏单体，触摸屏模组，摄像头，按键，陶瓷，金属配件等。产品普遍应用于手机、平板电脑、笔记本电脑、数码相机、播放器、GPS导航仪、车载触控、智能穿戴、智能家居等方面。

公司是苹果和三星智能手机盖板玻璃的中心供给商，在玻璃加工方面具备全球抢先的技术水平。公司早在2014年便开端规划曲面玻璃相关工艺及设备开发，曾经开发出完好消费线，具备曲面玻璃量产才干。目前公司曲面玻璃产品包含周围弧面玻璃、两边弯曲玻璃、桥面玻璃、双弯玻璃等。

公司同时深度规划高端玻璃加工工艺，强化竞争优势。公司已具备冷磨、热压、热熔等工艺来满足市场需求，同时申请多项设备专利包含热弯整机、模具、抛光、丝印、磨砂等坚持自身竞争优势，稳定行业抢先位置。作为行业龙头企业之一，随着背面盲孔式指纹辨认的快速展开，公司仰仗先进的玻璃加工工艺，有望深化获益。

风险提示：蓝宝石产品渗透率低于预期；3D玻璃渗透率低于预期。

6

光学式指纹辨认受益标的

关于未来的光学式Under Display指纹辨认计划，产业链与电容式计划将大为不同。相似于虹膜辨认、主动式人脸辨认的产业链结构，整个产品的中心除了算法之外，在硬件端最重要的变更，就是多了近红外光源、光学器件（RGBIR滤色片）、图像传感器等。

1）近红外光光源方面，采用近红外LED是比较可行的计划，国外公司处于抢先的位置，包含欧司朗、EPITEX、晶电等公司。国内在近红外LED范畴，倡议关注有所规划的公司：三安光电（600703）、旭晟股份（837094）。

2）在图像传感器方面，主流的供给商包含索尼、三星电子、意法半导体等，国内方面，倡议关注北京君正（300223）（拟收购豪威科技、思比科）、格科微电子。

3）在滤色片方面，倡议关注国内公司群居网光电（002273），具备国际抢先技术水平。

关于愈加高端的In Display光学式计划，产业链将发作更大的变更，此时将不再需求指纹辨认芯片这个概念，由于指纹辨认传感器曾经于显现屏幕融合为一体。整个产业链将构成以显现屏幕制造商为中心的格局，由显现屏幕制造商，分离近红外光源供给商和图像传感器厂商，共同完成“RGBIRSIR交互像素”显现屏幕的消费。

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超声波式指纹辨认受益标的

整个超声波指纹辨认产业链能够划分为三大部分：算法、硬件和模组制造。

1）在算法方面，成熟的技术计划主要控制在少数大厂手中，如高通旗下的Ultra-Scan，Sonavation，以及Invensense，国内公司还不具备相应的技术实力。

2）在硬件方面，超声波计划中心部件为基于MEMS工艺和压电陶瓷资料的超声换能器（pMUT），国外方面比较抢先的公司有新加坡IME、格罗方德、Invensense、台积电等，倡议关注国内潜在受益标的，三环集团（300408）、捷成科创（824951）、耐威科技（300456）、华灿光电（300323）、苏州固锝（002079）。

3）在模组制造方面，由于超声波指纹辨认技术还没有大范围商业化提高，因而，在模组制造方面，国内公司还不具有相关阅历。国内公司欧菲光（002456）、舜宇光学（2382.HK）、丘钛科技（1478.HK）、硕贝德（300322）等曾经积聚了丰厚的指纹辨认模组制造阅历，有望在率先受益，倡议关注。