2020年中國屏下指紋識別行業(yè)市場供需現狀分析及預測：屏下指紋需求旺盛[圖]

    屏下指紋識別產業(yè)鏈主要包括芯片設計、芯片制造、芯片封裝、模組、方案商和終端應用。上游價值的重心在于識別芯片和算法，下游則由模組廠組裝為成品。與傳統(tǒng)電容式指紋識別相似，指紋識別芯片的價格決定模組價值量。

屏下指紋識別產業(yè)鏈

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    1、需求分析：屏下指紋加速滲透，技術和方案持續(xù)升級

    1）生物識別大勢所趨，應用范圍廣，且技術持續(xù)升級

    智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國屏下指紋識別產業(yè)運營現狀及發(fā)展前景分析報告》數據顯示：相較傳統(tǒng)身份鑒定方法，生物識別更具保密性和防偽性，因此是目前最為方便與安全的識別技術，在消費電子終端和各種物聯網場景廣泛使用。已有的生物識別方式主要包括指紋識別、人臉識別、聲音識別和虹膜識別等。綜合考慮功能、成本和量產能力，指紋識別應用最為廣泛，且技術不斷迭代升級，人臉識別也在加速滲透。智能手機出貨量大，且零組件集成度高、輕薄化要求高，因此是當前生物識別最大的應用市場。

    2013年蘋果發(fā)布iPhone5s，搭載前臵電容式指紋識別技術，掀起指紋識別風潮；2017年vivoX20Plus成為首款使用光學屏下指紋的手機；2018年華為、OPPO、小米和三星相繼推出搭載屏下指紋的手機產品；2018年蘋果發(fā)布iPhoneX，首次以人臉識別取代指紋識別，開啟刷臉時代。

2019年全球智能手機、PC、平板、汽車出貨量

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傳統(tǒng)電容式指紋識別、屏下指紋識別和人臉識別模組及代表機型

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    2）智能手機全面屏化，人臉識別+指紋識別雙保險

    自2016年小米MIX全面屏概念手機發(fā)布以來，高屏占比成為智能手機一大賣點；2017年蘋果劉海屏iPhoneX第一次取消實體Home鍵，引領手機屏幕的變革，全面屏成為智能手機發(fā)展的趨勢之一。雖然全面屏手機在內部結構設計等方面的要求更高，但隨著產業(yè)鏈共同推動，目前在主流手機品牌中，全面屏已經從中高端機型逐步下探到低端千元機型。

全面屏類型

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    針對全面屏手機，由于取消Home鍵盤，傳統(tǒng)電容式指紋無法應用，生物識別迎來挑戰(zhàn)和機遇。蘋果目前使用3DSensing方案，2018年發(fā)布的iPhoneX，采用人臉識別代替指紋識別；安卓系則使用3DSensing與3DTouch相結合的方案，即ToF人臉識別+屏下指紋。從消費者需求看，單純的人臉識別適用場景有限，尤其是保密環(huán)境下手機前臵攝像頭被遮掩或者人臉因特殊需求被遮擋，都對單純的人臉識別提出挑戰(zhàn)。因此，從當前趨勢看，人臉識別+指紋識別雙結合的方案有望成為主流趨勢。

    2020年蘋果或將在新款手機中搭載屏下指紋功能，旗下指紋傳感器子公司AuthenTec正推進相關技術研發(fā)和專利認證。

全面屏滲透率

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屏下指紋與電容指紋滲透率及預測

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2019上半年中國市場屏下指紋識別手機出貨

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    目前屏下指紋識別在安卓的旗艦機和高端機中都已經成了標配，中低端市場也在加速滲透。2018年屏幕指紋模組總出貨量達到3000萬片。2019年屏幕指紋出貨量預計增長6倍達到近1.8億片。2019年上半年，中國市場共銷售搭載屏下指紋技術的智能手機4390萬臺，出貨量前五名依次為OPPO、華為、vivo、小米、魅族，其中OPPO以1880萬臺高居第一。2019上半年，中國智能手機出貨量為1.8億臺，經測算可得中國屏下指紋手機滲透率為24%。因此當前屏下指紋滲透率較低，未來增長空間巨大。從進度上看，由于屏下指紋模組價格持續(xù)下探，目前已經在千元低端機型中開啟應用，因而滲透進展有望進入加速度。

    2、供給分析：光學指紋技術應用最廣，新產品持續(xù)迭代

    1）光學方案占屏下指紋市場80%以上，且被替代性小

    主流屏下指紋技術包括光學、超聲波和TFT光學大面積三種。其中，光學指紋方案相對成熟，生產成本低且量產能力大，成為最主流方案，廣泛應用于華為、OPPO、vivo和小米各類新機型。2019年光學指紋方案約占整體屏下指紋市場的82%。在現有技術能力下，超聲波和TFT光學大面積方案的替代可能性較小。一方面，使用超聲波方案的三星GalaxyS10及GalaxyNote10系列一度出現資料和資金外泄等安全性問題；另一方面，TFT光學大面積技術成熟度和量產工藝都相對滯后。

不同屏下指紋識別方案比較

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    光學指紋識別技術歷史最久遠，最早在考勤機、門禁等就已廣泛使用。它主要利用光的折射和反射原理，將手指放在光學鏡片上，內臵光源從底部經棱鏡射出光線，在手指凹凸不平的線紋形成差異化的折射角度和明暗不同的反射光線，棱鏡將其投射在電荷耦合器件（CMOS/CCD）上，形成脊線數字化的、可被算法處理的圖像電信號，然后經由處理器芯片進行指紋的對比與驗證。此前由于光學傳感器體積過大，此前一直無法應用到手機。2016年以來新思和匯頂等芯片商相繼發(fā)布新一代光學指紋識別方案，同樣基于光的折射和反射原理，疊加小孔和透鏡成像功能，實現小型化和高精度。

傳統(tǒng)光學指紋識別原理

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光學式屏下指紋示意圖

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    超聲波指紋識別技術由高通主推，其原理是透過傳感器向手指表面發(fā)射超聲波，利用指紋表面皮膚和空氣密度的不同，構建3D圖像，傳感器再接收超聲波回波訊息后，通過計算距離還原指紋的形貌，比對指紋信息，實現指紋識別。該方案的優(yōu)點在于穿透性更強，能夠進行深層的皮下指紋識別且能夠辨別活體，因而安全性更高，同時不易受到油漬和水漬以及強光的干擾，解鎖更加穩(wěn)定可靠。缺點在于制造工藝非常復雜，對鋼化膜的選擇要求較高，必須與顯示面板廠商密切合作，成本較為高昂。

    TFT光學大面積指紋識別技術原理為將整張TFT（ThinFilmTransistor，薄膜晶體管）光學傳感器貼合在OLED屏幕下方，通過光線感應實現指紋識別，由于薄膜的面積可以做得很大，因而能夠滿足大區(qū)域甚至全屏幕指紋識別。缺點在于技術工藝尚不成熟，除了TFT光學傳感器的貼合問題，還要相應的軟件驅動配合。因而目前僅在小米、OPPO和vivo等少數概念機型中使用。上海OXI（籮箕）是該技術主要供應商。

高通SenseID超聲波指紋識別原理

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大面積指紋識別技術工作原理

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    2）技術持續(xù)升級，5G超薄和LCD光學指紋產品相繼成熟

    手機顯示面板主要有OLED和LCD兩種類型，已有的光學屏下指紋產品只適用于OLED而非LCD。主要原因是光學指紋方案CMOS傳感器需放在顯示面板下方，為了能有效接收指紋反射光線，顯示面板需具備透光性。LCD顯示面板不能主動發(fā)光，需背光模組，并在背光LED下面增加導光板以增加屏幕亮度，因而透光性不好。而OLED顯示面板無需背光模組具有自發(fā)光特性，更薄且透光性更好，易于CMOS傳感器接收光信號。屏下指紋在OLED智能手機的滲透率飛速提升，2019Q2達到86.5%，幾乎成為OLED手機的標配功能。

LCD和OLED的工作原理

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中國屏下指紋識別手機出貨情況

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中國屏下指紋手機滲透率

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    OLED面板性能更優(yōu)，但受限于量產成本問題，滲透率低于LCD。2018年OLED和LCD的滲透率分別為28.4%和71.6%。未來成本下探有望加速滲透。2020年初5.75英寸OLED面板成本已降至6英寸LCD面板的水平，約15-18美元。

OLED和LCD出貨量及預測（百萬）

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OLED和LCD滲透率變化及預測

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    中短期來看，預計同等尺寸下LCD相較OLED的成本優(yōu)勢仍將保持，因而LCD仍將在中低端手機市場占據一定份額。目前，產業(yè)鏈供應商相繼開發(fā)LCD光學屏下指紋技術和方案。上?；j箕、阜時科技、京東方和匯頂科技等均有參與。此外，圍繞5G手機的超薄屏下光學指紋需求提升，2019年Q4開始配合5G手機的發(fā)布已經開始批量出貨，預計成為2020年屏下光學指紋行業(yè)新的增長動能。隨著5G商用，5G手機由于需要容納更大容量的電池，以及設計更復雜的天線，留給指紋識別或其他部件的空間更小，內部結構和技術性能的變化要求屏下指紋模組更小和更薄，因而超薄屏下光學指紋將是主流方向。截至2019年底，全球5G手機出貨量達到1870萬臺，整體滲透率不足2%。其中華為、三星、cico、小米和LG的5G出貨量依次為690萬臺、670萬臺、200萬臺、120萬臺和90萬臺，市占率依次為37%、36%、11%、6%和5%。

    截至2019年底，我國5G基站數量達到13萬站，預計2020年有望新增60萬站以上。我國智能手機出貨量占全球四分之一，本土安卓系品牌華為、
OPPO、vivo和小米合計市占率約70%，我們認為2020年隨著5G基站的進一步深度覆蓋，延續(xù)終端廠商5G新機持續(xù)發(fā)布的趨勢，5G智能手機滲透率有望達到10%，出貨量超過1億部。由于5G超薄屏下光學指紋方案為新技術，市場競爭弱，芯片單價和毛利率較第一代更高，因而對具有技術先發(fā)優(yōu)勢的廠商形成利好。

2019年全球5G手機出貨量（百萬臺）

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