電子行業(yè)專題報告：屏下指紋機會大光學(xué)是2~3年內(nèi)主流

1、內(nèi)容目錄1、 全面屏設(shè)計大勢已定，屏下指紋占據(jù)綜合優(yōu)勢32、 光學(xué)是 2-3 年內(nèi)主流，預(yù)計到 2020 年滲透 2.9 億部手機4光學(xué)性價比更優(yōu)，有望成 2-3 年內(nèi)主流4光學(xué)經(jīng)過兩輪迭代已成熟，2020 年或滲透 2.9 億部手機83、 標的推薦10匯頂科技：生物識別與 IoT 并進的行業(yè)引領(lǐng)者10歐菲科技：率先完成產(chǎn)業(yè)鏈整合，受益屏下指紋識別爆發(fā)114、 風(fēng)險提示12圖表目錄圖 1：全面屏設(shè)計已下沉至中低端機型3圖 2：全面屏滲透率急速提升3圖 3：電容指紋識別影響屏占比3圖 4：生物識別方案優(yōu)劣對比4圖 5：光學(xué)指紋識別工作原理5圖 6：舊方案光學(xué)指紋識別模組實物圖5圖 7：新方案光學(xué)

2、指紋識別模組實物圖5圖 8：超聲波指紋識別架構(gòu)6圖 9：攝像模組方案結(jié)構(gòu)圖7圖 10：準直層方案示意圖8圖 11：準直層結(jié)構(gòu)圖8圖 12：小孔成像方案結(jié)構(gòu)圖9圖 13：攝像模組方案結(jié)構(gòu)圖9圖 14：光學(xué)和超聲波方案出貨量預(yù)測（百萬部）10圖 15：屏下指紋產(chǎn)業(yè)鏈10表 1：光學(xué)和超聲波方案優(yōu)劣對比6表 2：搭載屏下指紋識別的機型及采用的方案7表 3：歐菲科技指紋模組業(yè)務(wù)發(fā)展脈絡(luò)111、 全面屏設(shè)計大勢已定，屏下指紋占據(jù)綜合優(yōu)勢2017 年以來，智能手機全面屏（屏占比 80、屏幕比例 18:9 及以上）滲透率不斷提升，并開始迅速從高端機型向中低端下沉。根據(jù) WitsView 數(shù)據(jù)，2017 年全

3、面屏手機滲透率僅為 8.7，到 2021 年則將達到 92，成為絕對主流設(shè)計方案。 圖1：全面屏設(shè)計已下沉至中低端機型圖2：全面屏滲透率急速提升2000150010005001007550250020172018（ E） 2019（ F） 2020（ F） 2021（ F）全球智能手機出貨量全面屏手機滲透率異型設(shè)計手機滲透率數(shù)據(jù)來源：數(shù)據(jù)來源：WitsVie w,全面屏設(shè)計下，生物識別方案也將隨之改變升級。傳統(tǒng)的正面電容指紋識別方案非常成熟，具有成本低和解鎖速度快的優(yōu)勢，但其對占屏比影響較大，不符合審美潮流。為保證屏占比美觀，背面指紋識別、屏下指紋識別、虹膜識別、人臉識別等方案將成為新的主流。

4、 圖3：電容指紋識別影響屏占比數(shù)據(jù)來源：幾種新型的生物識別方案各有優(yōu)劣。1、 背面指紋方案可以在提升屏占比的同時維持較低成本，但只能通過食指碰觸背面識別區(qū)域，使用時必須將手機拿起，解鎖難度高；且背部開孔有損一體化不夠美觀，因此背部指紋方案并不是最佳的生物識別方案。2、 虹膜識別方案具有紋理信息穩(wěn)定、安全性強（誤識率百萬分之一）、受到光線影響較小的特點，但虹膜識別的成本很高，且解鎖時需要用眼睛盯著手機，體驗感較差。另外，如果女士佩戴彩色隱形眼鏡遮擋住虹膜紋路會大大影響準確率。因此該方案并未在手機上推廣應(yīng)用，主要應(yīng)用機型僅有三星 S8/8+、S9/9+，且最新發(fā)布的 S10 也不再采用。3、 人臉

5、識別方案主要有 2D 識別和 3D Sensing 兩種方案，但前者安全性較低， 遠未達到支付級別，所以 3D Sensing 是主流方案。3D Sensing 的優(yōu)勢在于安全性能高，且獲取的是 3D 人臉圖像，信息量豐富，應(yīng)用場景也更為廣闊。但 3D Sensing 方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜，供應(yīng)鏈尚未成熟導(dǎo)致成本高企，在 VR、AR 尚未興起前僅用于解鎖和支付識別性價比不高。此外異形屏方案影響屏占比， 美觀度較差，隱藏式方案雖然不影響屏占比，但會導(dǎo)致成本進一步提高。4、 屏下指紋識別是隱藏式指紋識別設(shè)計，手指直接按下屏幕指定區(qū)域即可解鎖， 目前主要有基于光學(xué)收集指紋圖案和基于超聲波收集指紋信息回聲后進

6、行識 別兩種方式。該方案不影響屏占比，也無需機身挖槽，且成本適中，與傳統(tǒng) 電容識別解鎖方法類似，符合用戶習(xí)慣，是綜合而言較好的全面屏識別方案。圖4：生物識別方案優(yōu)劣對比背部指紋識別虹膜識別3 D人臉識別屏下指紋識別圖示優(yōu)點成本低、不影響屏占比安全性能高、受光線影響小安全性能高、應(yīng)用場景廣闊不影響屏占比、成本適中、符合用戶習(xí)慣缺點操作麻煩，背部開孔影響美觀及防水性操作不便、成本較高成本高、異形屏影響屏占比識別速度及準確率有待提升代表機型華為MATE 20、小米8 等三星S8S9iPhone X/Xs/Xr、三星S10+、華為Mate 20Pro、OPPO Find X等Vivo X20屏幕指紋版

7、、OPPO R17、小米9、三星S10等數(shù)據(jù)來源：綜合以上分析，全面屏設(shè)計滲透率提升勢不可擋。從外觀設(shè)計美觀度、用戶習(xí)慣、成本、產(chǎn)業(yè)鏈配套成熟度等考量，屏下指紋識別方案是全面屏設(shè)計下綜合占優(yōu)的設(shè)計方案，將在新型生物識別領(lǐng)域占領(lǐng)重要地位。2、 光學(xué)是 2-3 年內(nèi)主流，預(yù)計到 2020 年滲透 2.9 億部手機屏下指紋識別存在光學(xué)、超聲波和 TFT 三種商用方案，基于性價比、客戶體驗等因素，我們認為光學(xué)將成為近期主流方案。光學(xué)性價比更優(yōu)，有望成 2-3 年內(nèi)主流光學(xué)新方案優(yōu)化，提效率、降成本保證商用可行性光學(xué)方案主要運用于 OLED 機型，原理主要是利用光的折射和反射：指紋紋路的脊線和谷線在光源

8、照射下會反射出明暗不同的光線，光線經(jīng)準直后投射在 CMOS 上，進而形成數(shù)字化的、可被指紋設(shè)備算法處理的多灰度指紋圖像，最終根據(jù)圖像信息進行解鎖。光學(xué)方案的穿透力較強，所以能夠搭配剛性和柔性 OLED，LCD 方案也在研發(fā)中， 同時靈敏度、耐用性、防偽能力等方面有非常好的表現(xiàn)，但水油污的影響較大。 圖5：光學(xué)指紋識別工作原理數(shù)據(jù)來源：匯頂科技，光學(xué)指紋識別經(jīng)歷過新舊方案轉(zhuǎn)變，性能和成本得到了極大提升。舊版方案中指紋識別模組緊貼在 OLED 屏幕之后，這就會導(dǎo)致指紋識別模組的前期安裝和后期維修會影響 OLED 屏幕，工藝難度較大、后期維修不方便，成本相應(yīng)也就較高。新方案通過獨立指紋識別模組（指紋

9、識別模組不再與屏幕貼合）解決了這一痛點， 并且傳感器改用為短焦攝像頭，從而圖像精度提升 50，解鎖速度提升 10，產(chǎn)品性能得到優(yōu)化，成本也相應(yīng)降低，為光學(xué)指紋識別方案的普及提供保障。 圖6：舊方案光學(xué)指紋識別模組實物圖 圖7：新方案光學(xué)指紋識別模組實物圖數(shù)據(jù)來源：中關(guān)村在線，數(shù)據(jù)來源：中關(guān)村在線，超聲波指紋識別結(jié)構(gòu)復(fù)雜，材料和工藝成本較高超聲波屏下指紋識別的原理主要是利用壓電材料發(fā)射和接收超聲波脈沖，接收模塊通過接收到反射波的時間和強度，生成對應(yīng)指紋的灰度圖像，然后進行圖像處理。由于超聲波能夠穿透手指表皮，所以在抗油漬和污漬的上表現(xiàn)十分優(yōu)秀，但超聲波的穿透能力較弱，只能搭載厚度薄的柔性 OLE

10、D，同時超聲波指紋識別器件的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜、材料要求高，因此壓電材料和制造工藝成本都較高。 圖8：超聲波指紋識別架構(gòu)數(shù)據(jù)來源：OFweek， 歸納來看，光學(xué)和超聲波方案各有優(yōu)劣，其中光學(xué)在靈敏度、成本等方面有明顯的優(yōu)勢，而超聲波在抗水油污方面表現(xiàn)優(yōu)秀。表1：光學(xué)和超聲波方案優(yōu)劣對比光學(xué)超聲波成像能力抗水油污能力強抗水油污能力弱反應(yīng)速度較快較慢穿透能力1.5mm蓋板玻璃0.8mm玻璃/0.65mm鋁板/1.2mmOLED屏適用性剛性O(shè)LED、柔性O(shè)LED、LCD（研發(fā)中）柔性O(shè)LED成本8美金15美金防偽能力強較強識別能力強較強耐用性好較好數(shù)據(jù)來源：TFT 可擴大解鎖范圍，方案目前尚不成熟根據(jù)上海

11、籮箕的說明，其 TFT 的方案（薄膜光學(xué)指紋傳感器技術(shù)）技術(shù)原理為： 指紋信息經(jīng)由蓋板玻璃反射后被像素的光敏器件獲取，光子轉(zhuǎn)換為電信號后通過特殊設(shè)計的 16 位模擬/數(shù)字電路進行數(shù)據(jù)分析，再由圖像處理技術(shù)處理后輸出清晰完整的指紋圖像。行業(yè)專題報告證券研究報告 圖9：攝像模組方案結(jié)構(gòu)圖數(shù)據(jù)來源：上?；j箕，該項技術(shù)的優(yōu)點包括解鎖面積可以擴大（半屏或全屏）、圖像質(zhì)量好等，但技術(shù)不夠成熟、良率較低，所以該方案面臨成本高（25*45mm 尺寸的產(chǎn)品，芯片成本20 多美金，模組成本 60 多美金）、速度較慢的問題，目前尚未有正式發(fā)布的相關(guān)產(chǎn)品?；诖?，我們認為光學(xué)方案將是 2-3 年內(nèi)主流的屏下指紋識別方

12、案，邏輯主要在于：從已發(fā)布的搭載屏下指紋的機型來看，大部分廠商仍然選擇了光學(xué)方案，可見光學(xué)方案的優(yōu)勢非常突出，未來 2-3 年內(nèi)有望保持主流地位；表2：搭載屏下指紋識別的機型及采用的方案品牌機型發(fā)布時間屏下指紋方案光學(xué)具體方案Galaxy S102019/2/21超聲波-三星Galaxy S10+2019/2/21超聲波-Galaxy S10 5G2019/2/21超聲波-Mate RS 保時捷2018/3/27光學(xué)準直層方案華為Mate20 Pro（UD 版）2018/10/26光學(xué)攝像模組方案榮耀 Magic22018/10/31光學(xué)攝像模組方案OPPOOPPO R172018/8/23光

13、學(xué)攝像模組方案OPPO K12018/10/9光學(xué)攝像模組方案X20 Plus2018/2/1光學(xué)準直層方案VIVOX212018/3/24光學(xué)準直層方案vivo NEX2018/6/23光學(xué)攝像模組方案vivo X232018/9/14光學(xué)攝像模組方案小米小米 8 探索版2018/7/30光學(xué)準直層方案魅族16th2018/8/8光學(xué)準直層方案16X2018/9/26光學(xué)準直層方案一加一加 6T2018/10/29光學(xué)攝像模組方案聯(lián)想Z5 Pro2018/11/1光學(xué)準直層方案數(shù)據(jù)來源：反應(yīng)快慢是用戶最關(guān)注的體驗。對于用戶來說，不同方案的主要區(qū)別體現(xiàn)在 解鎖速度快慢，超聲波方案由于結(jié)構(gòu)相對復(fù)

14、雜，解鎖速度相對較慢，雖然其在水油污的情況下表現(xiàn)更好，但除特定人群外，手指沾染水油污程度高的情景并不多，所以干燥環(huán)境下解鎖能力更為關(guān)鍵，光學(xué)方案更占優(yōu)勢；適用范圍寬有利于推廣。超聲波方案主要適用于柔性 OLED，而光學(xué)可適用于剛性/柔性 OLED、LCD（研發(fā)中），光學(xué)使用范圍相對更廣，就更有利于向中低端機滲透，推廣動力也就越足；成本是重要考量因素。光學(xué)方案通過新方案的推出，成本相較舊方案已經(jīng)有 了很大的改善，目前價格已經(jīng)下降到了 8 美金左右，在當(dāng)下手機價格逐漸下壓的競爭環(huán)境中，相較超聲波方案更具有性價比優(yōu)勢。綜上可得，光學(xué)方案在現(xiàn)在已經(jīng)是全球廠商選擇的主流方案，并且在解鎖速度、適用范圍和成

15、本等因素的支撐下，光學(xué)方案有望在未來 2-3 年內(nèi)繼續(xù)保持主流地位。光學(xué)經(jīng)過兩輪迭代已成熟，2020 年或滲透 2.9 億部手機光學(xué)屏下指紋識別的方法，都是利用屏幕照亮手指，隨后手指的成像透過 OLED 屏幕的小孔，被屏幕下方的光學(xué)傳感器所感知，進而比對識別。而光線在透過屏幕的過程中，阻擋、折射、反射光線的有玻璃蓋板、AMOLED 顯示層、濾光片等， 因此光線不容易在屏幕下方的光學(xué)傳感器上清晰成像。因此，如何收集并進一步識別透過屏幕的光線，便成為各家廠商關(guān)注的焦點，從而價格也不盡相同。經(jīng)過兩輪迭代，目前的主要方案包括第一代的準直層方案和小孔成像方案、第二代的攝像模組方案：第一代：準直層方案，將

16、光線傳感器直接放在 OLED 屏幕之下，通過微透鏡收集從 OLED 屏幕小孔透下來的光線成像，并判別指紋是否正確。在準直層上有若干個光通道，除了通道是透光的，其他區(qū)域都采用了遮光材料。這種結(jié)構(gòu)下，來自指紋的光線通過蓋板玻璃、OLED 層以后，進入準直層，進而過濾掉折射和散射光線，到達感光元件的光線便是準直光，得到相對清晰的指紋圖像，最終識別指紋。最多僅占用 1.5mm 的厚度，借助標準的光學(xué)生產(chǎn)材料和工藝； 將它整個集成到 OLED 屏中。初代價格約為 15-17 美元（芯片 8-9 美元，模組 7-9 美元），芯片廠商主要由匯頂科技、新思科技和思立微，模組廠商主要有信利、歐菲科技。 圖10：

17、準直層方案示意圖 圖11：準直層結(jié)構(gòu)圖數(shù)據(jù)來源：VIVO，數(shù)據(jù)來源：VIVO，小孔成像方案，是準直層方案基礎(chǔ)上的改進，相對于準直層方案，小孔成像方案清晰度更高，且模組厚度更薄。準直器不再是原來的厚板，而是由兩層帶有小孔的薄板（紅圈和藍圈內(nèi)的薄板），以及夾在中間的透光材料組成。這種方案可以有效降低結(jié)構(gòu)厚度，同時也能降低折返光線的損耗，增加透光量，使得到達光線傳感器的圖像更為清晰。由于該方案是準直層方案的一個延伸，因此廠商與準直層方案基本一致。 圖12：小孔成像方案結(jié)構(gòu)圖數(shù)據(jù)來源：VIVO，第二代：攝像模組方案，光線通過光圈均勻照射到手指后，然后聚焦到圖像傳感器上，進而進行比對，實現(xiàn)指紋識別。攝像

18、模組方案中，模組無需貼合屏幕，僅需固定在中框上，貼合難度大大降低，成本也隨之降低。屏下指紋攝像模組類似傳統(tǒng)攝像頭模組，各類模組廠商均有能力生產(chǎn)，生產(chǎn)過程相對簡單，傳感器尺寸也更小。但屏下指紋攝像模組相對厚度更厚，一般都在 2mm 以上，結(jié)構(gòu)組裝相對困難，因此需要電池設(shè)計配合繞開指紋模組。此外，具有較第一代成像更清晰的特點。目前攝像模組方案的芯片價格約為 6 美元，模組價格為 2 美元，代表的芯片廠商是匯頂科技，代表的模組廠商為歐菲科技。 圖13：攝像模組方案結(jié)構(gòu)圖數(shù)據(jù)來源：VIVO，結(jié)合兩代產(chǎn)品的情況，我們可以看到，第二代產(chǎn)品相對于第一代產(chǎn)品價格已經(jīng)有了明顯的下降，可見 OLED 屏用光學(xué)屏下

19、指紋方案已經(jīng)比較成熟。據(jù) IHS 預(yù)測，2019 年全球搭載屏下指紋識別技術(shù)的手機出貨量有望達到 1 億臺。 圖14：光學(xué)和超聲波方案出貨量預(yù)測（百萬部）3503002502001501005002018E2019E2020E2021E2022E1400120010008006004002000-200光學(xué)方案超聲波方案光學(xué)方案YoY超聲波方案YoY數(shù)據(jù)來源：IHS，3、 標的推薦 圖15：屏下指紋產(chǎn)業(yè)鏈算法芯片匯頂科技新思科技思立微 敦泰LE N SC M O S大立光玉晶光電舜宇光學(xué)索尼三星意法半導(dǎo)體格科微模組封裝歐菲科技丘鈦科技東聚具下游廠商代表機型V ivo N E X O PPO R

20、 17小米 8探索版魅族 16體V ivo商華為用小米魅族數(shù)據(jù)來源：匯頂科技：生物識別與 IoT 并進的行業(yè)引領(lǐng)者電容指紋識別成為行業(yè)龍頭，銷量穩(wěn)定價格承壓2018年初，公司電容指紋識別芯片出貨量超過FPC成為行業(yè)第一，Q2-Q3季度每月出貨量穩(wěn)定在25KK/月左右。傳統(tǒng)指紋價格下沉到0.8-1美金區(qū)間，整個行業(yè)進入到紅海市場，行業(yè)內(nèi)公司盈利能力減弱。疊加全年國內(nèi)手機出貨總量下滑15左右，因此公司傳統(tǒng)業(yè)務(wù)承壓。公司客戶基本覆蓋主流核心品牌，出貨穩(wěn)定，毛利率企穩(wěn)。往后看市場占比有望繼續(xù)提高，盈利能力保持穩(wěn)定。光學(xué)指紋識別步入創(chuàng)新機型元年，滲透率不斷提升在全面屏和大尺寸的消費需求驅(qū)動下，屏下指紋識

21、別和3D結(jié)構(gòu)光成為潮流。3D 結(jié)構(gòu)光由于異形屏的原因使得組裝工藝難度加大，加上偽全面屏的概念，使得光學(xué)與超聲波指紋識別成為新的技術(shù)方向，2018年新發(fā)布8款旗艦機型均有采用屏下光學(xué)識別方式，光學(xué)方式暫時成為行業(yè)主流可行方案。匯頂科技受益較大，成為HOVM多款機型獨家供應(yīng)商，全年出貨量有望達到1500萬部。整個光學(xué)指紋芯片價格目前保持在6美元左右，隨著產(chǎn)業(yè)鏈更加成熟，產(chǎn)品價格下行，必將帶動產(chǎn)品滲透率的提升，公司作為行業(yè)領(lǐng)先者必將享受行業(yè)紅利。從IC設(shè)計角度看公司成長核心競爭力與護城河集成電路設(shè)計行業(yè)屬于高度技術(shù)密集和資金支持行業(yè)，人才+資金+時間+專利成為公司長期成長的護城河。同時IC設(shè)計產(chǎn)業(yè)也具有一代拳王屬性，應(yīng)用型產(chǎn)品周期2-3年進入衰退期，產(chǎn)品銜接能力是公司的市場競爭力。從公司技術(shù)人員總量和高素質(zhì)人才占比來看，在整個A股集成電路設(shè)計板塊屬于領(lǐng)先者，研發(fā)費用投入保持著很高的增速，同時專利積累為公司豎起護城墻，公司相關(guān)利益得到有力保障。歐菲科技：率先完成產(chǎn)業(yè)鏈整合，受益屏下指紋識別爆發(fā)全球指紋模組龍頭，復(fù)合優(yōu)勢實現(xiàn)量產(chǎn)公司為全球第一家量產(chǎn)電容式指紋模組供應(yīng)商，在屏下指紋業(yè)務(wù)方面可發(fā)揮在觸控和指紋模組的復(fù)合產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。據(jù)旭日大數(shù)據(jù)顯示，在指紋模組出貨量方面，2018年16月歐菲科技以9051kk的出貨量居于榜首，為生物識別模組龍頭企業(yè)之一。