[轉載]Touch ID變大！蘋果iPhone6s Home鍵下面隱藏著什麼秘密？

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iPhone一直在長大，唯一沒長的是Home鍵。但最近小夥伴們欣喜的發現，Home鍵裏邊的Touch ID長大了！


左圖是第一代Touch ID Sensor，88 x 88像素陣列，右圖是iPhone第6S二代Touch ID Sensor，96 x 112像素陣列，足足提高了近40%。和後置攝像頭從8M像素提高提高50%到12M像素的同時把像素尺寸從1.55um減小到1.2um縮小40%像素面積的做法相比，第二代Touch ID Sensor像素尺寸居然還是50um x 50um。真是業界良心啊！

但詭異的是，蘋果新產品發佈上對此卻十足的低調，只以 “秒解鎖屏” 一筆帶過。這似乎不符合蘋果一貫對其領先技術高調宣佈的風格。

事有蹊蹺必有妖孽。大家都知道Touch ID最重要的價值是指紋支付功能。但自第一代Touch ID發佈至今已經兩年過去了，Apple Pay似乎還只聞樓梯響。

華為指紋支付


作為指紋識別行業業界良心的代表，就來扒一扒這個行業背後的謎團。指紋識別的性能由Sensor和指紋識別演算法共同決定。華為採用的是瑞典Fingerprint Cards的指紋Sensor，蘋果採用的是美國Authentec公司的Sensor，當年Authentec已經成為行業巨無霸的時候，Fingerprint Cards還小得Authentec不屑一顧。在指紋識別演算法的研究上，蘋果更是遙遙領先。Authentec一直在秘密進行小尺寸圖像指紋識別演算法的研究，這也是其被蘋果收購的籌碼之一。蘋果在技術水平遙遙領先，卻一個不小心在指紋支付這事被華為超前了。問題就出在長不大的Home鍵上。

Touch ID拆解
小夥伴們應該都知道，晶片是方的，蘋果鍵是圓的，把方的晶片放進圓的Home鍵裏，晶片就得做得更小。受限於Home鍵的尺寸，Touch ID Sensor的晶片面積只能做到6.1mm x 6.5mm左右。但晶片上除了感測器像素，還需要有配套的電路，所以感測器像素面積又小於晶片面積。第一代Touch ID Sensor的像素面積是4.4mm x 4.4mm，第二代的像素面積是4.8mm x 5.6mm。而華為Mate系列使用的指紋感測器，晶片面積足足有10mm x 10mm，像素面積有8mm x 8mm。

密碼長度提高一倍就把安全性的理論上限提高到平方，但還取決於密碼本身的複雜程度才能決定最終的安全性。指紋圖像的面積相當於密碼的長度差，而指紋感測器和指紋識別演算法的技術水準則相當於密碼的複雜程度。蘋果雖然有遠遠高於華為的指紋識別技術，但智慧手機 “臉小背大”，由於對審美的偏執，就不得不走更艱難的路。

第一代Touch ID連華為所用指紋感測器面積的1/3都不到，別說安全支付了，能做出功能來，都是指紋識別領域研究的奇跡。當量變達到一定程度的時候，就超越質變了。功夫再高也怕菜刀，技術水平好也架不住人家面積大啊。

如果排除技術水平，只考慮指紋識別的理論特性，可以得到如下結論。指紋的脊谷交替是普遍特性，不能用於識別，可用於識別的特徵是指紋皮膚生長中隨機產生的，所以特徵的總量的概率期望值和指紋面積成正比。從事模式識別研究的人都知道，這種特徵資訊的隨機分佈性會導致資料源具有信息量拐點特性。大致來說，手指中心和指尖區域，面積不應低於20平方毫米，稱為拐點1；手指側面和指節附近的區域，面積不應低於24平方毫米，稱為拐點2；還有極少了沒有特徵分佈的平行紋理區，這種區域只能拋棄了事。

第一代Touch ID尺寸是4.4mm x 4.4mm，面積19.36平方毫米，略小於拐點1。常使用Touch ID的果粉們應該有注意到，第一代Touch ID拒絕手指側面的幾率還是蠻高的。

第二代Touch ID尺寸是4.8mm x 5.6mm，面積26.88平方毫米，已經明顯超過拐點2。以蘋果的技術水平，無疑有資格玩極限，使產品表現逼近理論值。

如果蘋果逼近極限的程度達到90%以上的水平，那麼第二代Touch ID無疑將大幅度提高安全性和使用體驗。這本值得大肆渲染，但宣佈第二代有安全性的提升等於公佈第一代有安全性的不足，所以蘋果乾脆只用 “更快” 來大而化之，絕口不提 “更大” 一事。

但無論如何，Touch ID長大了，指紋支付就更近了。蘋果的風向標效應也會對全行業的指紋支付起到更大的引導作用，相信智能手機普及指紋技術的步伐也會因此再加快許多。

那麼，指紋感測器是不是越大越好呢？如果僅考慮安全性的話，的確是這樣的。但手機畢竟是手機，長一個大大的指紋按鈕，怕是醜得連媽媽都不想要你。你可以腦補一下，小手機大指紋的畫面。所以雖然指紋識別技術應用多年，但商用的小面積指紋圖像才是真正的世紀級困難。因為消費品要顏值！

這就是蘋果公司的偉大之處：研發了全世界最神奇的技術，只為保持iPhone的顏值。

到目前為止，還沒有一款載入正面指紋按鈕的Android手機，能夠把性能和顏值兼顧。保顏值的，指紋功能就洗洗睡吧；顏值和指紋功能都要的，那就都洗洗睡吧。畢竟，跟蘋果比也要真本事。但如果有了真本事，就犯不著跟蘋果，不如按自己的思路做自己的事，放著讓蘋果來跟。

Microarray的第一代指紋感測器AFS120就是面向Android手機推出的，它採用的是3D結構Sensor設計和TSV封裝，有6mm x 6mm達36平方毫米的感測器面積，最小尺寸的量產圓形指紋模組會比Touch ID在厚度和直徑兩個尺度上還減小了0.1mm。顏值性能雙豐收。

最後，放上一張Touch ID的Sensor面積對比圖，你們感受一下：


如果第三代Touch ID比第二代Touch ID再提高更多的Sensor面積，那麼果粉們就能手持iPhone 7s，刷和Microarray一樣的指紋支付了。