2020年中国屏下指纹识别行业市场供需现状分析及预测：屏下指纹需求旺盛[图]

    屏下指纹识别产业链主要包括芯片设计、芯片制造、芯片封装、模组、方案商和终端应用。上游价值的重心在于识别芯片和算法，下游则由模组厂组装为成品。与传统电容式指纹识别相似，指纹识别芯片的价格决定模组价值量。

屏下指纹识别产业链

数据来源：公开资料整理

    1、需求分析：屏下指纹加速渗透，技术和方案持续升级

    1）生物识别大势所趋，应用范围广，且技术持续升级

    智研咨询发布的《2020-2026年中国屏下指纹识别产业运营现状及发展前景分析报告》数据显示：相较传统身份鉴定方法，生物识别更具保密性和防伪性，因此是目前最为方便与安全的识别技术，在消费电子终端和各种物联网场景广泛使用。已有的生物识别方式主要包括指纹识别、人脸识别、声音识别和虹膜识别等。综合考虑功能、成本和量产能力，指纹识别应用最为广泛，且技术不断迭代升级，人脸识别也在加速渗透。智能手机出货量大，且零组件集成度高、轻薄化要求高，因此是当前生物识别最大的应用市场。

    2013年苹果发布iPhone5s，搭载前臵电容式指纹识别技术，掀起指纹识别风潮；2017年vivoX20Plus成为首款使用光学屏下指纹的手机；2018年华为、OPPO、小米和三星相继推出搭载屏下指纹的手机产品；2018年苹果发布iPhoneX，首次以人脸识别取代指纹识别，开启刷脸时代。

2019年全球智能手机、PC、平板、汽车出货量

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传统电容式指纹识别、屏下指纹识别和人脸识别模组及代表机型

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    2）智能手机全面屏化，人脸识别+指纹识别双保险

    自2016年小米MIX全面屏概念手机发布以来，高屏占比成为智能手机一大卖点；2017年苹果刘海屏iPhoneX第一次取消实体Home键，引领手机屏幕的变革，全面屏成为智能手机发展的趋势之一。虽然全面屏手机在内部结构设计等方面的要求更高，但随着产业链共同推动，目前在主流手机品牌中，全面屏已经从中高端机型逐步下探到低端千元机型。

全面屏类型

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    针对全面屏手机，由于取消Home键盘，传统电容式指纹无法应用，生物识别迎来挑战和机遇。苹果目前使用3DSensing方案，2018年发布的iPhoneX，采用人脸识别代替指纹识别；安卓系则使用3DSensing与3DTouch相结合的方案，即ToF人脸识别+屏下指纹。从消费者需求看，单纯的人脸识别适用场景有限，尤其是保密环境下手机前臵摄像头被遮掩或者人脸因特殊需求被遮挡，都对单纯的人脸识别提出挑战。因此，从当前趋势看，人脸识别+指纹识别双结合的方案有望成为主流趋势。

    2020年苹果或将在新款手机中搭载屏下指纹功能，旗下指纹传感器子公司AuthenTec正推进相关技术研发和专利认证。

全面屏渗透率

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屏下指纹与电容指纹渗透率及预测

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2019上半年中国市场屏下指纹识别手机出货

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    目前屏下指纹识别在安卓的旗舰机和高端机中都已经成了标配，中低端市场也在加速渗透。2018年屏幕指纹模组总出货量达到3000万片。2019年屏幕指纹出货量预计增长6倍达到近1.8亿片。2019年上半年，中国市场共销售搭载屏下指纹技术的智能手机4390万台，出货量前五名依次为OPPO、华为、vivo、小米、魅族，其中OPPO以1880万台高居第一。2019上半年，中国智能手机出货量为1.8亿台，经测算可得中国屏下指纹手机渗透率为24%。因此当前屏下指纹渗透率较低，未来增长空间巨大。从进度上看，由于屏下指纹模组价格持续下探，目前已经在千元低端机型中开启应用，因而渗透进展有望进入加速度。

    2、供给分析：光学指纹技术应用最广，新产品持续迭代

    1）光学方案占屏下指纹市场80%以上，且被替代性小

    主流屏下指纹技术包括光学、超声波和TFT光学大面积三种。其中，光学指纹方案相对成熟，生产成本低且量产能力大，成为最主流方案，广泛应用于华为、OPPO、vivo和小米各类新机型。2019年光学指纹方案约占整体屏下指纹市场的82%。在现有技术能力下，超声波和TFT光学大面积方案的替代可能性较小。一方面，使用超声波方案的三星GalaxyS10及GalaxyNote10系列一度出现资料和资金外泄等安全性问题；另一方面，TFT光学大面积技术成熟度和量产工艺都相对滞后。

不同屏下指纹识别方案比较

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    光学指纹识别技术历史最久远，最早在考勤机、门禁等就已广泛使用。它主要利用光的折射和反射原理，将手指放在光学镜片上，内臵光源从底部经棱镜射出光线，在手指凹凸不平的线纹形成差异化的折射角度和明暗不同的反射光线，棱镜将其投射在电荷耦合器件（CMOS/CCD）上，形成脊线数字化的、可被算法处理的图像电信号，然后经由处理器芯片进行指纹的对比与验证。此前由于光学传感器体积过大，此前一直无法应用到手机。2016年以来新思和汇顶等芯片商相继发布新一代光学指纹识别方案，同样基于光的折射和反射原理，叠加小孔和透镜成像功能，实现小型化和高精度。

传统光学指纹识别原理

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光学式屏下指纹示意图

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    超声波指纹识别技术由高通主推，其原理是透过传感器向手指表面发射超声波，利用指纹表面皮肤和空气密度的不同，构建3D图像，传感器再接收超声波回波讯息后，通过计算距离还原指纹的形貌，比对指纹信息，实现指纹识别。该方案的优点在于穿透性更强，能够进行深层的皮下指纹识别且能够辨别活体，因而安全性更高，同时不易受到油渍和水渍以及强光的干扰，解锁更加稳定可靠。缺点在于制造工艺非常复杂，对钢化膜的选择要求较高，必须与显示面板厂商密切合作，成本较为高昂。

    TFT光学大面积指纹识别技术原理为将整张TFT（ThinFilmTransistor，薄膜晶体管）光学传感器贴合在OLED屏幕下方，通过光线感应实现指纹识别，由于薄膜的面积可以做得很大，因而能够满足大区域甚至全屏幕指纹识别。缺点在于技术工艺尚不成熟，除了TFT光学传感器的贴合问题，还要相应的软件驱动配合。因而目前仅在小米、OPPO和vivo等少数概念机型中使用。上海OXI（箩箕）是该技术主要供应商。

高通SenseID超声波指纹识别原理

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大面积指纹识别技术工作原理

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    2）技术持续升级，5G超薄和LCD光学指纹产品相继成熟

    手机显示面板主要有OLED和LCD两种类型，已有的光学屏下指纹产品只适用于OLED而非LCD。主要原因是光学指纹方案CMOS传感器需放在显示面板下方，为了能有效接收指纹反射光线，显示面板需具备透光性。LCD显示面板不能主动发光，需背光模组，并在背光LED下面增加导光板以增加屏幕亮度，因而透光性不好。而OLED显示面板无需背光模组具有自发光特性，更薄且透光性更好，易于CMOS传感器接收光信号。屏下指纹在OLED智能手机的渗透率飞速提升，2019Q2达到86.5%，几乎成为OLED手机的标配功能。

LCD和OLED的工作原理

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中国屏下指纹识别手机出货情况

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中国屏下指纹手机渗透率

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    OLED面板性能更优，但受限于量产成本问题，渗透率低于LCD。2018年OLED和LCD的渗透率分别为28.4%和71.6%。未来成本下探有望加速渗透。2020年初5.75英寸OLED面板成本已降至6英寸LCD面板的水平，约15-18美元。

OLED和LCD出货量及预测（百万）

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OLED和LCD渗透率变化及预测

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    中短期来看，预计同等尺寸下LCD相较OLED的成本优势仍将保持，因而LCD仍将在中低端手机市场占据一定份额。目前，产业链供应商相继开发LCD光学屏下指纹技术和方案。上海箩箕、阜时科技、京东方和汇顶科技等均有参与。此外，围绕5G手机的超薄屏下光学指纹需求提升，2019年Q4开始配合5G手机的发布已经开始批量出货，预计成为2020年屏下光学指纹行业新的增长动能。随着5G商用，5G手机由于需要容纳更大容量的电池，以及设计更复杂的天线，留给指纹识别或其他部件的空间更小，内部结构和技术性能的变化要求屏下指纹模组更小和更薄，因而超薄屏下光学指纹将是主流方向。截至2019年底，全球5G手机出货量达到1870万台，整体渗透率不足2%。其中华为、三星、cico、小米和LG的5G出货量依次为690万台、670万台、200万台、120万台和90万台，市占率依次为37%、36%、11%、6%和5%。

    截至2019年底，我国5G基站数量达到13万站，预计2020年有望新增60万站以上。我国智能手机出货量占全球四分之一，本土安卓系品牌华为、
OPPO、vivo和小米合计市占率约70%，我们认为2020年随着5G基站的进一步深度覆盖，延续终端厂商5G新机持续发布的趋势，5G智能手机渗透率有望达到10%，出货量超过1亿部。由于5G超薄屏下光学指纹方案为新技术，市场竞争弱，芯片单价和毛利率较第一代更高，因而对具有技术先发优势的厂商形成利好。

2019年全球5G手机出货量（百万台）

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