指紋識別器的市場在過去幾年中已經(jīng)迅速增長，主要的增長動能來自筆記本電腦和手機市場的使用率增加。當指紋識別器的價格滑落，且終端使用者對于安全和隱私的考慮又上升時，指紋識別設備的需求隨即建立。
 
在移動電話的市場中，指紋識別器的適用性正從兩個方面明顯增長。第一是含有操作系統(tǒng)的PDA手機市場，例如移動Windows CE和Windows Mobile。第二方面的增長在于近距離無線通訊(NFC)的商務電話，如由au KDDI或NTT DoCoMo在日本所提供的產(chǎn)品服務。除這兩方面，日本、韓國和中國大陸的低價特色手機也已采用指紋識別器來作為隱私方面的解決方案。

PDA手機成指紋識別器最大驅(qū)動力

全世界有數(shù)十家指紋識別器供貨商，這些公司大多數(shù)都把指紋識別器提供給政府機關和筆記本電腦廠商。至今為止，在移動電話市場，以AuthenTec為市場主導，在手機市場占有率已超過95%。而剩余的移動電話市場，則由其它供貨商來分配，包括Atrua、Atmel和富士通(Fujitsu)。
 
指紋識別器最大的手機移動市場是日本，已售出超過600萬部以上。韓國、中國大陸和中國臺灣市場的需求隨后也將陸續(xù)增加。據(jù)了解，在日本，NTT DoCoMo已經(jīng)有十四款手機機種，包括F904i、F903iBSC、F903iX、F903i、F902iS、F702iD、F902i、F901iS、F901iC、F900iC、F900iT、F506i、F900i、F505i；另有au KDDI的W51H機種以及Willcom的WX321J與WX311J兩個機種，采用指紋識別器。在韓國，則有LP3800、KP3800、LP3550、SCH-S370與PCK6000等五個機種采用；中國大陸目前則有三個機種采用。

 TruePrint技術(shù)示意圖

根據(jù)Frost & Sullivan的分析報告，指紋識別器在筆記本電腦的采用率從2004年的3.0%以非常快的速度增長至2007年的13.3%。預計2008年采用率將攀升至35%。同時，自今日起，前十名的筆記本電腦制造廠商中，有九名都會生產(chǎn)指紋識別模塊。
 
伴隨著Windows Mobile和Windows CE操作系統(tǒng)，PDA手機也開始像Windows的計算機一樣更多元化。PDA手機需能包含大數(shù)量的信息，如使用者可通過ActiveSync，簡單地將數(shù)據(jù)同步和計算機連結(jié)，和把電子郵件直接從服務器傳至Outlook。一旦這些設備遺失，可能會引起公司機密和私人信息的泄漏。根據(jù)美國的沙賓法案(Sorbane-Oxley Act)，甚至可能會導致個人的債權(quán)責任。
 
指紋識別器保護著PDA手機，并且提供許多額外的特色，從而提升結(jié)合指紋識別器的附加價值。Gartner預估在2006年，Windows Mobile和Windows CE的市場約有九百九十五萬套的規(guī)模。Gartner也預計2007年第一季約出貨三百一十八萬套，相較于2006年第一季增長64.4%。PDA手機電話的市場預期將會持續(xù)增長，并將帶動指紋識別器在移動電話市場的增長。
 

指紋識別器彌補密碼輸入之缺
 

指紋識別器提供給裝置并非只有安全，還有便利性。以冗長的數(shù)字和字母當密碼能提高安全性，但是對于終端使用者來說，鍵入并記住密碼非常不方便。對于不同的網(wǎng)域和應用，有著不同的長密碼，更是復雜，在便攜式裝置上輸入這些密碼的不便性將令人難以接受。
 
在筆記本電腦中，指紋識別器對使用者而言，會被當作達成便利性安全的一個方法，一旦廣泛采用，指紋識別器更可提供幾個超過密碼的優(yōu)勢。
 
首先，冗長和錯綜復雜的密碼容易被忘記，而指紋不可能遺忘，而且長時間來說是非常穩(wěn)定。指紋總是與使用者在一起。讀取手指表面的指紋識別器可能很難由表面損壞或受污染的手指讀取數(shù)據(jù)，而用TruePrint技術(shù)來動態(tài)讀取手指活體層的指紋識別器將正常工作。通常會有多根手指被登記進指紋識別器裝置，因此如果被登記的手指之一受傷，其它的手指也能被使用。
 
其次，密碼可能被偷或被未授權(quán)的用戶使用，而且盜用這些密碼就像是竊取寫在紙片上的密碼一樣容易。
 
而指紋是相當難被竊取，對犯罪者來說，就好像要從一個杯子上的指紋創(chuàng)造出假的指紋一樣困難。即使一只假的手指被成功仿冒，防偽的TrueMatch技術(shù)可偵測偽造手指，會通過在刷指紋的期間檢查指紋的自然扭曲程度，而在軟件中拒絕假的手指。更進一步則是以硬件為基礎的技術(shù)，它是以測量手指的電氣特性來拒絕假的手指。
 

NFC結(jié)合指紋識別風行日本

NFC裝置已經(jīng)被整合至在日本的移動電話中好幾年了。NFC裝置在Sony公司商標FeliCa之下被制造，已成功支持日本鐵路和移動通訊廠商NTT DoCoMo。現(xiàn)今，NFC賦予手機能夠在購買前，通過以現(xiàn)金儲值NFC賬號的運作來行使交易，這些裝置包含了貨幣價值，亦等同將信用芯片嵌入其中，這些裝置的遺失將造成實質(zhì)上的金融損失。
 
對于移動電話而言，指紋識別器對NFC來說是一個優(yōu)秀的伙伴。NFC支付款項系統(tǒng)的概念是為了快速交易。使用密碼鎖住NFC卡片對用戶來說會造成多余的不便。通過指紋識別器，用戶便能簡單地完成交易。目前，在日本已有十一個電話模塊使用NFC和指紋識別器，而全世界的電信廠商正對其顯示出高度的興趣。  
 

指紋識別器操作方便

指紋在手指上是以類似波峰和波谷的圖型分布。每個人的每根手指都不同于其它人的指紋，除非特別的情況，否則手指的表面不會沒有指紋。通過指紋來做鑒定，已有超過100年的歷史。
 
指紋識別器是存取指紋圖像的裝置，并且被用于驗證使用者身份。使用指紋識別的特別之處，是使用者剛開始須通過指紋傳感器登錄他的指紋進到系統(tǒng)之中。指紋的圖像會被譯成代碼范本并且以安全牢固的方式儲存在系統(tǒng)里。之后，當使用者存取系統(tǒng)時，用戶會通過指紋識別器驗證他和系統(tǒng)的指紋，如果驗證指紋圖像符合系統(tǒng)中任一枚指紋，使用者則可成功存取系統(tǒng)。

指紋識別器按照手指紋呈現(xiàn)的方式分成兩種類型：接觸按壓式和滑動式指紋識別器。按壓式傳感器是大面積的傳感器，其要求使用者將手指按在傳感器的表面上，這些傳感器同時截取整個指紋的圖像。接觸式傳感器對手機的使用者來說過大也過于昂貴，不過，盡管如此，小型的接觸式傳感器同樣已經(jīng)在日本銷售。

滑動式傳感器比較小，而按壓式矩形傳感器，有著較寬且較長的尺寸。它們要求使用者縱向地將手指滑過傳感器，而傳感器則循序地存取指紋圖像的片段，這些指紋圖像的片段會用來產(chǎn)生指紋的模型。

表皮/真皮層圖像有差異

指紋感測技術(shù)被更進一步分類到以皮膚滲透度為基礎的兩個型態(tài)，包括描繪手指表面層的技術(shù)和描繪在表面之下活體層的圖像存取技術(shù)。以表皮為基礎的技術(shù)包括光學式，電容性和熱感式等技術(shù)；并且這些技術(shù)的物理概念允許只作手指的表面圖像存取。真皮層的圖像存取技術(shù)如TruePrint，使用射頻(RF)的專業(yè)技術(shù)穿通過手指的表面，進而截取手指底下真皮層的圖像。
 
一般人手指的表面是會損壞、污染或干燥的，對于表皮存取的技術(shù)來說，會導致成像失敗的問題。而真皮層圖像存取的技術(shù)對于這些有問題的手指則反應良好。對于移動電話來說，光學式指紋傳感器體積雖過大，卻有其特色。光學式指紋傳感器使用光來存取指紋圖像，并且用在指紋間的波峰，也就是表面的表皮層，以及波谷，也就是空氣之間的折射率的差別來讀取這種指紋圖案。差別之處是光在手指到傳感器的接口中的部分反射里，只有手指的表面是被讀取的。光學指紋傳感器的供貨商如Digital Persona和Mitsumi。
 
直流電容式的指紋傳感器使用水平放置的平行板之間的電位來讀取指紋圖案，它從表面的表皮層和空氣間的電介質(zhì)常數(shù)的不同，來讀取同一平面上的平行板之間微小電容的差異。因為來自平行板的電場度衰退的非常快，通常以倒轉(zhuǎn)距離的-3次方的速度衰退，它穿不透皮膚的表層，因此只讀傳感器的表面。直流電容式指紋傳感器的另外一個限制條件是，因為不能穿透進入皮膚，厚的涂層也就不能被用于保護傳感器。然而，對于使用裸露式傳感器的移動電話，薄的涂層來保護傳感器也是不適用的。
 
直流電容式的指紋傳感器供貨商如Atrua、Upek、富士通和Lighttuning等。 熱感式的指紋傳感器利用在表面的外皮層和空氣之間的熱傳導率中的不同來測量指紋圖案，因為熱感式的傳導是基于和傳感器接觸的不同材料，故傳感器只讀表面層。另外，在一些情形中，為了指紋的讀取，需要一個加熱器來改變傳感器的溫度，這會導致非常高的功率消耗，主要代表廠商如Atmel。
 
射頻式的指紋傳感器通過送一個射頻信號進入手指，并截取來自真皮層的反射信號讀取指紋圖案。MF頻帶中的一個信號被送進手指而且經(jīng)過在皮膚表層沒有傳導性的細胞。當信號擊中有著高傳導性的真皮層時，它會向傳感器做信號的反射，而且被傳感器的像素數(shù)組，即點矩陣所讀取。這反射的電場強度跟相距傳感器的距離成反比(~d-1)，且在波峰和波谷之間的高度差中被讀取。由于距離的關系，電場強度衰減的程度是緩慢的，所以真皮層則可被讀取。除此之外，這慢速的衰減則允許傳感器表面可擁有較厚涂層來作保護，使它們更適合整合在手機的外部。
 
此外，指紋識別器的分辨率也很重要，通常要求500ppi，若分辨率低于500ppi，將會得到非常差的效能。
 

圖樣比對法效能較佳

指紋功能的另一種組件則是比對軟件。指紋比對的算法被分類成特征點(Minutia)比對和圖樣(Pattern)比對。特征點比對是舊式的指紋比對算法，它是檢查指紋中不連續(xù)的部分。主要被使用在犯罪學中，從一個大的數(shù)據(jù)庫中選擇有潛在符合的一小部分，來對照要比對的指紋。包含在特征點比對里的信息較少，才能放進整個數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)庫中。
 
然而，因為許多指紋的信息被忽略，大的指紋區(qū)域就會要求作精確的比對。當以低效能的CPU或是小型指紋傳感器的移動電話進行比對，其效能可能是很差的。
 
圖樣比對是較新的指紋識別算法，在指紋中檢查波峰和波谷的圖案和流動方式。與特征點比對相比較，它使用更多的指紋信息，并且在有限的CPU效能和相對小的傳感器的移動電話應用上，有更卓越的效能。有時多余的信息，像是斑點等異常的指紋對象，也能被加到圖樣中，而提高比對的效能。現(xiàn)今，圖樣比對是全世界大多數(shù)的移動電話中所使用的匹配算法。  
 

指紋識別器可多樣搭配
 

指紋識別器除了驗證之外，還可以被使用在多種應用過程之中，這些應用包括導航功能、裝置鎖、檔案鎖、信息保護、電子郵件保護、快速撥號、網(wǎng)頁連接、自動填入用戶名/密碼，以及應用軟件的啟動和觸碰喚醒的功能。對于有NFC功能的電話來說，應用包括啟用或者解除NFC連接的能力。
 
裝置鎖是個特色，當使用者須要滑動手指來開啟或關閉手機時，為了安全起見，建議用戶用不同的手登記多根手指，以避免不能解開電話鎖的窘境。另外，有些手機也允許使用者除了指紋外，也可設立一個密碼來作解鎖之用。 

檔案閉鎖是要求使用者滑動他的手指去開啟或者解密一個檔案的功能。信息保護和電子郵件保護則允許使用者滑動他的手指去讀取其信息或電子郵件。
 
網(wǎng)絡連結(jié)、速撥功能和應用程序啟動須要多根手指被登記進手機中，而且不同的手指會連結(jié)不同的網(wǎng)址，撥不同的電話號碼，而且取決于背景或使用者設定，而有不同的應用。
 
當網(wǎng)站和內(nèi)部網(wǎng)絡賬號的用戶名和密碼跟指紋連結(jié)在一起，特色是用戶名稱和密碼則會被填入。也就是說當使用者滑動他的手指，用戶名稱和密碼就會直接填進網(wǎng)站。這對沒有鍵盤來輸入字母和字符串的掌上型設備特別有用。加上網(wǎng)絡啟動連結(jié)，這提供了一個滑動連結(jié)來驗證網(wǎng)站和內(nèi)部網(wǎng)絡。
 
上述的鑒別特色被傳感器的圖像模式所支持并使用多根手指驗證API，與此同時，比對的準確和速度也相當關鍵，因為更多的樣板需要被比對，因為有較高的可能性出錯，而且比對的時間也會增加，所以，當更多的手指同時地被相配比對的時候，比對的準確度會降低。因此，最初的準確度和比對速度一定高得足以適應多根手指。TrueMatch已經(jīng)是一種被證明在百萬部手機中使用十根手指同時的比對技術(shù)，并已經(jīng)成功地被使用在同時使用三十根手指來比對的設備里。
 
導航功能是使用指紋識別器來作為一塊類似于小觸碰板的導航設備功能，通過在指紋傳感器上移動手指，傳感器能成功地抓取手指的連續(xù)圖像并且計算移動。以這種方法，指紋識別器通過移動一個類似于一塊觸碰板的指針充分實現(xiàn)了如鼠標般全方位的導航。
 
另外，傳感器能偵測到是否有手指已經(jīng)被放在傳感器上或是離開了傳感器，因此利用傳感器也能被解釋為單擊鼠標、雙擊或是單擊后拖曳。
 
對導航信號來說，也能被過濾成關鍵壓力動作，對沒有全方位導航按鍵的電話來說，可設定成四向鍵或者是八向鍵。輕敲傳感器將被整合成OK或者選擇鍵。
 
導航模式是一個典型的支持，通過傳感器在有規(guī)律的時間距離下輸出導航封包的一個特殊模式。
 
觸碰喚醒的功能是當CPU進睡眠時，指紋傳感器會搜尋手指接觸與否的功能。在這方面，指紋傳感器則作為一只叫醒CPU的按鈕。觸碰喚醒的功能被傳感器的低功率指紋偵測模式所支持，獨立運作而不通過CPU，當傳感器識別到一根手指時，則會發(fā)中斷信號來喚醒CPU。這低功率的指紋偵測，僅需要極少量的電流，會降低對電池壽命的影響。目前在市場上沒有任何手機已經(jīng)整合觸碰喚醒的功能。
 
對移動電話來說，在選擇指紋傳感器過程中的最重要原素是耐久性、尺寸、費用、功耗和效能。
 
耐久性
 
指紋傳感器是不同于其它IC的一個裸露和易被外部物理損傷的設備，可能跟鑰匙和硬幣等其它物體一起被放入使用者的包包。如果傳感器暴露在電話外面，那在動態(tài)的影響和靜態(tài)壓力兩個方面可能損壞指紋傳感器。

動態(tài)影響乃由對象直接撞擊傳感器引起，如使用者走路時外力的撞擊；靜態(tài)壓力來自對抗從傳感器的對象壓入，舉例來說，人坐著時，物品對手機產(chǎn)生壓力。在相關產(chǎn)業(yè)里，收集且修理被損壞指紋傳感器的費用遠超過支付給更耐用傳感器的額外成本。

以硅為基礎的指紋傳感器，被在硅晶感測區(qū)域上方放置的涂層所保護。這些涂層通常是有機和與半導體程序兼容的介質(zhì)材料。通常，較厚的涂層會導致更高的穩(wěn)定性。若指紋傳感器用少于7微米的涂層整合進入手機中，則預計每個月的次品退回比例會大于10,000ppm。對于裸露的移動電話來說，9微米的有機加非導電性總涂層厚度應可降低損傷退回的程度，達到一般可接受的范圍標準。

尺寸

移動電話的趨勢迫使組成對象更小，在移動電話里，指紋識別器是較大的設備。然而在現(xiàn)今的傳感器則能提供大約三分之一典型八向鍵對電話的空間縮減。事實上，傳感器的尺寸已被驅(qū)使成足夠取得指紋區(qū)域的最小寬度。較舊的特征點比對技術(shù)至少需要10～15毫米的傳感器寬度。用圖樣比對技術(shù)，對于準確比對的要求，傳感器寬度可降低至6.5毫米。最好的尺寸是寬度縮減，讓指紋傳感器更容易被整合進入大多數(shù)的手機電話之內(nèi)。

費用

在移動電話里的另一個主要考慮是價錢。指紋傳感器的價格在過去5年內(nèi)穩(wěn)定地下調(diào)，從30美元到現(xiàn)在的5美元以下。然而，設備本身的價格不是最重要的事，而是所有的總費用。這費用包括指紋傳感器、外部組件的組成部分、用戶支持和次品退回。低價的指紋傳感器可能會有很差的效能表現(xiàn)，導致須增加客戶端的支持，并且薄的涂層會有相當高的退回比例。
 
功耗
 
移動電話跟使用的次數(shù)有關，例如交談時間和待機時間。而指紋傳感器消耗極少能量，并在使用時產(chǎn)生不到1%的消耗。在指紋傳感器的選擇過程中，這定期的電源消耗并不能代表在支持指紋傳感器中的總電流消耗。一般而言，指紋比對的動作低于2秒，且使用低于電池0.01%的能量。

不過，使用者能用指紋傳感器來執(zhí)行導航模式每天數(shù)小時。在導航模式期間，CPU須處理從傳感器送來的導航數(shù)據(jù)。在傳感器中，差勁的導航設計引擎，會產(chǎn)生幾千字節(jié)的封包數(shù)據(jù)，并且使用到超過20%的CPU處理資源。這額外處理效能的使用會使CPU支持傳感器的功耗增加，并且必須被計算進總功耗中。

因此，如TrueNav導航引擎，用別的方式來壓縮導航封包，并且減少八分之一導航封包負載重量，相對也降低功耗和增加使用時間。

效能
 
如果指紋傳感器拒絕登錄的使用者的次數(shù)，即錯誤拒絕率(FRR)，接受未登錄的使用者，即錯誤接受比率(FAR)，或者無法讓使用者登錄(FTE)等三項數(shù)值太高，指紋識別器就等同無法使用，手機可能會被退回。

選擇指紋識別器，應該基于現(xiàn)實環(huán)境的經(jīng)驗。對于坐鎮(zhèn)辦公室的用戶來說，指紋圖案都不會太差，在這些人身上試驗將無法探測指紋傳感器的好壞差異。不過如護士或理發(fā)師，或有著干燥手指的老年人，使用者的手指可能已經(jīng)損壞或者受污染，將是評判優(yōu)劣的標準。

應用版圖不斷擴張
  

除手機之外，LG-Nortel(IP Phone 8540)和Polycom(CX700)已經(jīng)在VoIP臺式機上使用指紋識別器。一些筆記本也已經(jīng)宣布用指紋識別器來消弭移動電話和個人筆記本電腦之間的距離。Medion(GoPal 4425)最近則發(fā)布一款采用指紋識別器的個人導航裝置(PND)。
 
顯而易見，指紋識別器在筆記本電腦市場已有顯著增長，并期待在手機市場的增長。指紋識別器在手機市場的最大兩個驅(qū)動者是Windows操作系統(tǒng)的發(fā)展和NFC。對于將指紋識別器整合進入低價手機，隱私方面的考慮則是持續(xù)的驅(qū)動力。

指紋識別器提供給移動電話更便利性的安全方案。其它像導航裝置，文件/信息/電子郵件閉鎖，網(wǎng)絡/應用程序的連結(jié)和速撥功能，及使用者名稱/密碼的取代與輸入，皆是指紋識別器可以附加的價值。
 
選擇指紋識別器最重要的設計考慮是耐久性、尺寸大小、包括消費者服務和修理的總數(shù)費用、中央處理器加傳感器耗電量的總數(shù)值，以及FAR、FRR和FTE等性能。

作者簡介：葉錫仁，AuthenTec市場營銷總監(jiān)，http://www.authentec.com。
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