手机产业新红利：屏下指纹迎风起，3D Sensing 待燎原

前言：

随着智能化时代的到来以及人们对于信息管理的安全性和便捷性需求的提升，生物识别应用日渐广泛。而自2013年iPhone5s首次搭载指纹识别以后，带有指纹识别功能的Home键模块以其价格低廉、使用便捷、解锁迅速等优异性能迅速占领市场。

但是，2016年起智能手机全面屏趋势使得传统的机身正面指纹识别方案面临挑战，同时也孕育了一场全新的生物识别革命。

目前主流的替代方案主要有两种—一种是以iPhoneX为代表的3D面部识别方案，而另一种是以vivoX21为代表的屏下指纹识别方案。

受到用户习惯和使用便捷性的影响，未来在智能手机识别领域，屏下指纹仍然会在较长的时间内成为主流，且光学方案会在一定期间内略优于超声方案，而3D方案未来应用可能会向VR/AR、人工智能和后置摄像等方向发展，在新的应用领域打开局面。百度搜索“乐晴智库”，获得更多行业深度研究报告

▌“三段式”构成，电容指纹“称霸”手机市场

进入智能化时代以来，随着现代计算机技术的大量使用和人们对于身份认证、安全管理的安全性、便捷性要求的提升，生物识别逐渐受到关注。

生物识别主要分为5种，分别是指纹识别、虹膜识别、人脸识别、声纹识别和静脉识别。

其中指纹识别具有体积小、解锁迅速、成本低等特点，被广泛应用于智能手机等领域;

静脉识别和虹膜识别是安全性最高的两种生物识别方式，误识率仅为百万分之一，因此市场主要布局于专用门禁、公安系统、保险柜等领域;

人脸识别种类繁多，原理各不相同，应用领域也较为广阔，覆盖门禁、消费、签到、手机应用等多个领域;

声纹识别的优势在于可实现远距离识别，缺点是误识率高、易受干扰，多应用于人机交互领域。

▌“全面屏”时代，屏下指纹或成发展趋势

“全面屏”时代，经典设计遭遇挑战，屏下指纹、3D面部识别、背部指纹成为现阶段3种主要备选方案。

尽管“三段式”公模曾一度成就了无数经典，然而全面屏的到来，却让这种“公模”彻底瓦解。

从小米MIX开始，三星S8、iPhoneX、vivoX20、OPPOR11、魅族S6以及华为P20等纷纷追求最大化屏占比，而在此目标下，前置镜头、听筒、光线传感器、指纹键乃至品牌logo等元素都面临缩小或者从手机正面移除的要求，其中首当其冲的便是指纹识别模块。

为应对全面屏需求，目前市场上主流的解决方案有三种，分别是以vivoX20Plus为代表的光学式屏下指纹解锁方案，以iPhoneX为代表的3D结构光方案和以三星、小米、OV等为代表的后置指纹方案。

▌屏下指纹识别:20亿美元市场，光学、超声波方案领衔

技术路径:光学、超声波代表当下主流，全屏幕识别展开积极探索

全面屏时代，电容方案受限，光学与超声方案有望成为发展主流。

目前市场上能够是实现商用的指纹识别方案主要有三种，分别是电容方案、光学方案和超声波方案。

三种方案中，电容方案成本最低，识别速度最快且技术最为成熟，因而在智能手机市场上一度处于垄断地位。

但是，由于电容式指纹方案的穿透深度仅为0.3mm，而目前智能手机正面盖板玻璃的厚度普遍超过0.5mm，因此这一传统方案不再适应屏下指纹的要求。

为应对电容式指纹面临的困难，供应链厂商主要提出三种不同的解决方案：

第一种是以汇顶、新思为代表的光学方案；第二种是以高通为代表的超声波指纹识别方案，最后一种是以韩国厂商CrucialTec等为代表的DFS全屏幕识别方案。

三种方案中，由于DFS方案对于屏幕和指纹识别模组的整合程度要求较高，可能带来高成本等问题，目前方案仍处于试验阶段，存在不确定性。

与之相比，光学方案和超声方案相对成熟，其中光学方案兼容OLED软硬屏，相对适用于软屏的超声波方案应用范围更广，成为目前屏下指纹方案的主流。

▌前景展望:屏下指纹将迎爆发增长，光学方案成本占优

用量或超1亿，2019年屏下指纹方案有望迎接爆发。

屏下指纹方案具有美观、便捷、解锁迅速、符合用户习惯等优点，目前方案的整体成本基本能够有效控制，已经被不少中端机型采用，我们认为未来随着屏下指纹方案的不断成熟和价格的下降，方案渗透率有望快速提升。

根据IHSMarkit，预计2019年使用屏下指纹传感器的智能手机出货量至少将达到1亿台，到2020年则进一步翻倍至2亿台，市场空间超20亿美元，有望在未来3年保持高速增长。

▌产业链:传统龙头主导方案，欧菲领跑封装制造

光学方案传统龙头主导，国内厂商全面布局

光学指纹识别方案的产业链主要分为算法及芯片、CMOS、Lens、滤光片以及产品封装，国内重点关注汇顶、欧菲。算法芯片技术是核心，涉足该领域的主要是新思、汇顶等传统龙头。

光学元件方面，主要分为光源、Lens、滤光片以及CMOS传感器，光源主要采用OLED自发光，Lens起聚焦反射光的作用，滤光片过滤杂散光，CMOS转换光电信号。

CMOS光电传感器方面，国际主要厂商包括索尼、三星、海力士和安森美等，国内则主要有豪威科技和格科微。

在下游封装方面，欧菲科技目前是安卓系厂商光学指纹方案的独家供应商。

综合来看，我们认为光学屏下指纹产业链中最值得关注的国内厂商包括上游方案提供商汇顶科技和下游独家封装厂商欧菲科技。

预计2019年封装业务规模近10亿美元，欧菲科技市占居首。

模组封装是指纹传感器生产的另一个重要环节，结合传统指纹传感器的成本构成经验，通常模组封装会占到模组成本整体的15%左右。

目前，国际上主要的指纹传模组封装企业有欧菲科技、丘钛科技、比亚迪电子、三星、TDK等。其中欧菲科技在屏下指纹方面的布局较为领先，目前基本是安卓系手机厂商屏下指纹模组封装的独家供应商，并且在未来一段时间仍将占有较大的市场份额。

我们预计2019年全球屏下指纹设备的出货量将超过1亿部，按照每套模组10美元，市场规模将近10亿美元，其中假设欧菲科技市占50%，则识别模组将公司带来约5亿美元营收。

▌3DSensing:应用领域向AR/VR、人机交互拓展，渗透率有望持续提升

技术路径:前置结构光方案占优，后置TOF或成新选择

3D摄像的技术路径主要分为两种，前置识别主要采用结构光方案，TOF方案更加适用动态场景。3D摄像主要有两种实现路径，一种是结构光方案，另一种是“飞行测距”(TOF)方案。

其中结构光方案的优点在于功耗小，技术成熟，更适用于静态场景，结构光人脸识别技术已经被苹果、小米等厂商采用，我们认为该方案未来仍将在面部识别领域占据主导地位;而TOF方案的优点在于远距离情境下噪声较低，同时具有更高的FPS，未来在后置AR、VR领域或将得到更广泛的应用。

相对指数表现生物识别新需求为3D成像的引入提供契机，iPhoneX引领，以小米8为首的国产安卓旗舰机逐步导入3D结构光面部识别方案，预计2019年市场规模约40亿美元，渗透率达25%左右。

▌产业链:硬件国产化在即，算法领域有望进一步突破

结构光:接收端硬件国产化替代程度较高

结构光发射端国外为主，接收端国产化替代程度较大。目前结构光方案设备成本约为20美金，其中算法芯片4-6美金，接收端5-6美金，发射端10美金左右。

发射端的激光器和光学元件行业壁垒较高，目前国内厂商较少涉及该领域。而接收端的滤光片，镜头和模组业务壁垒相对较低，国内水晶光电、舜宇光学、欧菲光、丘钛科技等厂商已切入该领域并实现量产

算法芯片方面：主要厂商有Primesense、MV和英特尔，国内奥比中光拥有自主产权。

在几家公司中，Primesense是苹果的全资子公司，方案芯片专供苹果，目前已经在iPhoneX上得到使用;MantisVision的方案在DOE的加工上独具特点，通过独特的Pattern设计，MV的方案能够建立起不同光斑之间的信息联系，因此目前在识别精度方面要超过苹果的第一代DOE方案。

接收端技术壁垒相对较低，国产替代有望达到较高水平。结构光方案的接收端主要由红外CMOS芯片、滤光片、光学镜头几部分构成。

红外CMOS传感器供应商主要有意法半导体，三星电子，OV，Aptina，索尼，苹果3D结构光的CMOS芯片主要由意法半导体供应，国内在该领域布局的公司不多，相对而言思比科较为成熟。

TOF方案:发射端无需DOE与准直镜头

TOF方案不需要DOE和准直镜头，算法芯片供应商主要为微软、TI、三星等。TOF产业链主要包括红外光源、红外传感器、红外滤光片，以及传统的光学组件和镜头。

相较结构光方案而言，TOF方案在发射端不需要DOE和准直镜头，而仅仅只需要VCSEL光源即可。而在接收端，TOF方案与结构光方案的供应厂商类似，国内厂商在接收端能够实现较大程度的国产替代。

另外，TOF方案与结构光产业链的另一个主要区别是算法芯片公司不同。结构光的方案提供商主要有Primesense、MV、奥比等厂商，而TOF方案则以Microsoft、TI、三星、松下为主，国内厂商目前较少涉及TOF的方案提供和芯片设计领域。

随着相关软件应用的完善和模组精度提升，3D成像将丰富用户体验，后置结构光和TOF有望面向市场。(中信证券：徐涛，胡叶倩雯）获取更多行业完整报告请百度搜索“乐晴智库”。