2016年封装市场现状分析-TSV 技术较传统封装技术优势与特点分析 - 中国报告网
技术 封装 特点 优势 传统 分析 TSVTSV 技术较传统封装技术优势与特点分析。指纹识别在智能手机中的应用最早源自苹果的 i Phone5s。由于指纹技术良好的用户体验，以及移动消费支付的兴起，促使相关技术在智能手机中得到快速普及。而指纹识别的芯片封装技术，历经苹果几代产品的使用，也发生了演进与改善。指纹识别是手机上，人机互动最直接的硬件之一，同时对交互体验的要求也是日趋提高。
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TSV 技术较传统封装技术优势与特点分析
中国报告网提示：TSV 技术较传统封装技术优势与特点分析。指纹识别在智能手机中的应用最早源自苹果的 i Phone5s。由于指纹技术良好的用户体验，以及移动消费支付的兴起，促使相关技术在智能手机中得到快速普及。而指纹识别的芯片封装技术，历经苹果几代产品的使用，也发生了演进与改善。指纹识别是手机上，人机互动最直接的硬件之一，同时对交互体验的要求也是日趋提高。
& & & & 导读：TSV 技术较传统封装技术优势与特点分析。指纹识别在智能手机中的应用最早源自苹果的 i Phone5s。由于指纹技术良好的用户体验，以及移动消费支付的兴起，促使相关技术在智能手机中得到快速普及。而指纹识别的芯片封装技术，历经苹果几代产品的使用，也发生了演进与改善。指纹识别是手机上，人机互动最直接的硬件之一，同时对交互体验的要求也是日趋提高。& & & &&参考《》& & & &&识别在智能中的应用最早源自苹果的 i Phone5s。由于指纹技术良好的用户体验，以及移动消费支付的兴起，促使相关技术在智能手机中得到快速普及。而指纹识别的芯片封装技术，历经苹果几代产品的使用，也发生了演进与改善。指纹识别是手机上，人机互动最直接的硬件之一，同时对交互体验的要求也是日趋提高。& & & &&苹果手机为了提升指纹的使用体验，也不断的改进在指纹识别上的技术。最突出变化来自芯片封装所使用的引线技术。从 i Phone5S 时代，苹果就采用了当时先进的 Trench+bond wire（&沟壑&与引线键合）的技术。为了进一步改善体验，在其 6s、7 代产品中，在原有的基础上又采用了改进的TSV（硅通孔）的技术。当其改用 TSV 方案后，在提升芯片有效使用面积、降低芯片封装及模组厚度、提升芯片性能、增加耐用性上，均领先于其他手机品牌厂。而从 17 年的趋势来看，国产品牌手机将在高端机型开始逐步采用 TSV 技术，替代现有的传统封装技术，因为 TSV 技术较传统封装技术，具备无可替代的优势和特点。& & & &&（1）TSV 技术本身的优势使得芯片无需再经过边缘的挖沟壑的工艺处理，能显著提升同等尺寸芯片的传感面积，意味着单次采集的指纹信息更多，有效使用面积更大。其带来的好处是，提升指纹识别的准确性与响应速度，更为关键的是能够带来识别安全性的提升，用户体验和隐私保护均获改善。& & & &&（2）国内手机目前多还是采用传统的LGA 封装，需要对芯片进行塑胶封盖。而晶圆级封装技术的 TSV 则通过芯片与晶圆内部作垂直通道，相比原有的引线键合（wire bonding）技术，不需要走塑封，另外极大的降低了芯片封装纵向厚度，封装后相应模组厚度从 1mm+降到 0.6mm 以下，符合指纹模组轻薄化的需求。& & & &&（3）在指纹芯片封装中，因为芯片与封装面积比很高，体积比也极高，对于翘曲、应力和可靠性造成了很大挑战。传统的 wire bond 技术会因为使用过程的反复按压，损伤连接处引线，最终导致使用的失灵甚至失效。& & & &&TSV技术则能很好的避免该缺点，增加指纹芯片耐用性。有意思的是，苹果意识到指纹按压对硬件的损耗，所以在i Phone7 Plus 上取消了能够物理按压功能，同时在底部安装了一个巨大的 Taptic Engine 触控反馈马达，模拟按压的震动感。& & & &&（4）TSV 技术能够整合芯片封装和模组一体化，有利于成本加速下降。由于模组组装环节的技术难点，通过TSV 技术在芯片封装环节就可以大部分得到解决，而芯片封装规模化产能的快速扩充，较模组的产能扩充会更快，其成本下降将较传统封装更有优势。& & & &&（5）我们认为，对于 Under Glass（简称 UG，玻璃下）电容式指纹识别的技术必须要用 TSV。从手机技术发展来看，Under Glass（玻璃下）指纹识别是一种重要的方向选择，之前高通就在其芯片中采用了超声波的方案，试图通过超声波跳开玻璃盖板的阻隔，直接对指纹信号进行判断，但目前看，使用体验上仍有一些问题。& & & &&但如果 UG 仍采用目前通行的电容技术，那么只有在指纹模组中采用 TSV 封装技术才能够实现。因为玻璃下（UG）的指纹识别方案将会采用盖板玻璃作为保护层，而玻璃较蓝宝石和陶瓷材料硬度要低些，所以一旦手机采用 Under Glass 的指纹技术，就意味着在人体指纹和指纹感应 sensor 间的玻璃介质厚度较蓝宝石或是陶瓷材料有明显增加，所以降低误判率和提高信号穿透非常重要。& & & &&而 TSV 技术能增加传感器有效使用面积，对降低误判率有很大的帮助。另一方面，由于 TSV 技术方案能够使芯片无塑胶封体，同玻璃底部形成直接贴合，最大化减少指纹芯片感应 sensor 同人体指纹之间的物理间距，实现信号穿透能力增强和封装厚度减小的双重效果，降低信号穿透的误判率。& & & &&目前 TSV 的指纹技术在国内品牌手机中已经开始逐步得到认可和使用。前不久发行的华为 Mate9 系列机型，就是采用了 TSV 技术方案。该技术在品牌厂商高端机型的使用将逐步启动，随着规模的扩大和成本降低，而对现有的 LGA 传统封装形成冲击，继而改变整个指纹识别封装市场的版图。& & & &&资料来源：公开资料，报告网整理，转载请注明出处（ww）。
中国报告网提示：TSV 技术较传统封装技术优势与特点分析。指纹识别在智能手机中的应用最早源自苹果的 i Phone5s。由于指纹技术良好的用户体验，以及移动消费支付的兴起，促使相关技术在智能手机中得到快速普及。而指纹识别的芯片封装技术，历经苹果几代产品的使用，也发生了演进与改善。指纹识别是手机上，人机互动最直接的硬件之一，同时对交互体验的要求也是日趋提高。
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主被动一体架构的指纹识别芯片来了
　　自Iphone5S将按压式指纹识别技术引入智能手机以来，经过2015年的大爆发，指纹识别功能如今已然成为了智能手机的标配。在网络支付流行的当下，指纹支付也愈发流行。而具有高信噪比、更安全、功耗更低的指纹识别芯片无疑更能得到手机品牌厂商和用户的青睐。
　　我们都知道，指纹识别芯片分为主动式和被动式两种架构。主动式和被动式电容指纹识别都是基于电容原理来对指纹进行采集，但工作原理上却完全不一样。主动式信号更强，被动式结构更为简单，两种技术都有厂家采用，孰优孰劣一时难较高下。
　　但是这种争论可能要暂告一段落了，据芯启航最近的官方报道，其已推出了集主被动式于一体的第三代指纹识别芯片CS37XX系列，可谓是争论的终结者。
　　主动式一体架构，顾名思义，就是一款芯片创新性地提供主动式和被动式两种解决方案，在选择上更加多样化，且其算法也是自家的，并没有购买PB的算法，想必对自家算法相当自信。
　　除此以外， CS37XX系列芯片的供电方也比较为灵活，不仅支持单电源供电，而且还支持多电源供电。采用的是成熟的LGA封装工艺，也可支持AES加密，在流行指纹支付的当下，无疑给用户带来了更高的安全性。
　　在穿透力上，CS37XX系列芯片支持的是主流的盖板厚度175um或者210um，并没有牺牲功耗来一味追求高穿透力，而是把功耗控制在了一个相当低的水平。
　　在有指纹芯片厂家争论主动式和被动式孰优孰劣的当下，一款芯片提供多样化的选择无疑将会为整个带来全新的思路。
　　CS37XX系列产品特色：
　　? 穿透能力强，LGA封装，支持175um/210um玻璃盖板、陶瓷盖板、各种coating?低功耗，手指检测模式40uA@30Hz，采图模式6mA?供电方式灵活，支持单电源供电，支持多电源供电?抗ESD能力强，有环接触8KV，空气15KV，无环空气12KV?安全性高，支持AES加密?创新的主被动式一体架构?支持虚拟按键
　　作为崛起于指纹识别行业迅猛爆发风口的芯启航科技，能够让一款芯片同时提供主被动式两种方案，实力不容小觑。而前不久其一款最快解锁速度能达到0.09秒（业界最快速）的CS2511P芯片还中标(,)2016年指纹IC选型招标便是实力的明证。
　　芯启航科技作为指纹识别界的一匹黑马，近日推出第三代集主被动式于一体、具有高信噪比的、低成本、高可靠性的CS37XX系列指纹识别芯片。
　　自Iphone5S将按压式指纹识别技术引入智能手机以来，经过2015年的大爆发，指纹识别功能如今已然成为了智能手机的标配。在网络支付流行的当下，指纹支付也愈发流行。而具有高信噪比、更安全、功耗更低的指纹识别芯片无疑更能得到手机品牌厂商和用户的青睐。
　　CS37XX系列芯片采用特殊的设计，在供电方式上更为灵活，不仅支持单电源供电，而且还支持多电源供电。采用了成熟的LGA封装工艺并可支持AES加密，在流行指纹支付的当下，无疑给用户带来了更高的安全性。
　　在穿透力上，CS37XX系列芯片支持的是主流的盖板厚度175um或者210um，并没有牺牲功耗来一味追求高穿透力，而是把功耗控制在了一个相当低的水平。
　　在系统架构方面，CS37XX系列芯片创新性地采用了主被动式一体的设计。主动式信号更强，被动式的设计更简单，两种方式都各有千秋。CS37XX系列芯片带来选择多样化的同时，配合自家独立优秀的算法，使用体验也会不同以往。
　　在有指纹芯片厂家争论主动式和被动式孰优孰劣的当下，一款芯片提供多样化的选择无疑将会为整个业界带来全新的思路。
　　芯启航科技CS3711X产品规格：
　　?穿透能力强，LGA封装，支持175um玻璃盖板、陶瓷盖板、各种coating?低功耗，手指检测模式40uA@30Hz，采图模式6mA?供电方式灵活，支持单电源供电，支持多电源供电?抗ESD能力强，有环接触8KV，空气15KV，无环空气12KV?安全性高，支持AES加密?创新的主被动式一体架构?支持虚拟按键
　　芯启航科技崛起于指纹识别行业迅猛爆发的风口。虽然才成立不久，但是研发实力却是非常雄厚，且已成功打入品牌市场。前不久便凭借最快解锁速度能达到0.09秒的CS2511P芯片顺利中标中兴通讯2016年指纹IC选型招标。且据《手机报在线》统计今年芯启航芯片出货量已连续稳居业界前十以内。
（责任编辑：柯博文 HT006）
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　　2015年是指纹识别发展的元年，2016年成为指纹识别的爆发年。
　　指纹识别是在智能手机的尺寸、处理器、屏幕分辨率、续航能力、高像素、双摄像头等相继革新，延伸出的手机竞争差异化的特征。当智能手机的软硬件配置都达到一定的高度，其安全性、便捷性成为消费者的关注首选。
　　据旭日大数据统计，2016年上半年，国内智能手机出货量达到2.4亿台，其中配备指纹识别的智能手机出货量超过1亿台，渗透率超过40%。指纹识别智能手机市场的爆发式需求，加速了指纹芯片厂商的出货量上涨。
　　据笔者粗略统计，目前指纹芯片厂商出货量在1KK以上的企业有6家，除了出货量大增，国产指纹芯片厂商也呈现百花齐放的格局。
　　在整个演进的历程中，每一次新技术的突破，基本形成一种标签化，推进产业的发展。目前，指纹识别技术大致分为电容式、超声波以及光学式，笔者将对三项技术的不同形式进行整理和分析。
　　1、Underglass指纹识别
　　Underglass指纹识别技术也称为隐藏式指纹识别技术，最早由汇顶科技推出。其原理是手机厂商无需在手机玻璃盖板或者后壳上开孔放入指纹识别模块，而是将指纹识别模块放至在触控面板之下。由此手机厂商不需要改变原有外观设计风格，同时也更符合Android用户的使用习惯。
　　一直以来，Underglass指纹识别技术在市场上都相对沉寂，并没有吸引手机厂商的青睐。直到2016年，国际消费电子展（CES），汇顶科技凭借隐藏式指纹识别技术收获两项嵌入式技术创新大奖。
　　分析：Underglass指纹识别优点在于提升手机“颜值”，不必在手机屏幕上开孔，保持手机屏幕的完整性。其缺点是，基于玻璃、陶瓷等屏幕材料的穿透力不一样，还未普及应用。截至目前，小米5S和联想ZUK Edge是采用隐藏式指纹识别方案的两款旗舰机。
　　2、压力触控指纹识别
　　从指纹识别的采集方式来看，滑动式和按压式是常见的两种指纹识别。
　　在苹果之前，没有人成功的把压力触控与TapticEngine信息回馈感知技术完美的融合在一起。苹果为了解决触控面积小和触控操作视觉感知不同步的难题，在iPhone6s手机上添加了3DTouch压力触控功能。随后，国内指纹芯片厂商贝特莱也首次提出了压力触控指纹芯片方案，该项技术将3D-touch、指纹识别、HOME键菜单操作三项功能融合在一起，利于整机防水。
　　分析：此项压力指纹技术，只用按压一次就可以采集图像，客户体验好，也可实现HOME键操作的多样化。其缺点是成本高，集成难度大，一次采集图像面积相对较小，没有足够的特征点，需要用复杂的图像比对算法进行识别。
　　3、被动式单芯片指纹识别
　　主动式和被动式电容指纹识别都是基于电容原理来对指纹进行采集，但工作原理完全不一样，且市场各有所需。
　　被动式指纹识别在coating模组上部分厂商已经完全可以匹配主动式芯片的性能，如费恩格尔发布的998e芯片，穿透性能达到了100+50，大大提升了静电性能。
　　日，国产芯片厂商费恩格尔发布的被动式单芯片方案，无需驱动芯片和金属环，减少制程工序，降低了模组生产难度。在其架构设计上，不需要特殊封装工艺处理，封装不需要trench，也不需要tsv，对塑封的要求也是最低的，便于成本管控。
　　分析：被动式单芯片指纹方案不像主动芯片需要驱动环或者驱动芯片配合，制造工艺只需0.35um，成本优势明显。同时，采集指纹简单，功耗低，极具性价比和市场竞争优势，更有利于普及指纹。然而，被动式指纹芯片的技术瓶颈，主要在于如何将穿透力提高到媲美主动式的厚度。另外，在盖板方案上，被动式比较难以支持underglass方案。
　　4、主被动一体的指纹识别
　　主动式和被动式都是各有优劣的产品，为了将指纹采集的两种方式发挥最大化效益，将两者优势进行结合，提供客户多种选择。国内指纹芯片厂商芯启航首次推出第三代集主被动式芯片，具有高信噪比、低成本、高可靠性的CS37XX系列指纹识别芯片。
　　基于指纹芯片在主动式和被动式各有优势，主动式信号更强，被动式设计更简洁，芯启航将两者的优势进行结合，实现创新的主被动一体架构的指纹芯片。
　　分析：主被动一体指纹芯片具备穿透力强、功耗低及多电源供电以及支持AES加密以及支持虚拟按键等优势。但是，主被动结合的成本相对较高。
　　5、活体指纹识别
　　活体指纹识别技术以电容传感为原理基础，电子信号能够感应识别对象的生物特征，只对活体指纹进行识别。
　　日，汇顶科技发布“活体指纹识别”解决方案，可通过指纹、手指皮肤颜色以及心率信号等用户的生物特征来验证用户的真实身份，从而识别并拒绝伪造或克隆的假指纹。
　　10月27日，中兴通讯在北京重磅发布全球首款活体指纹识别智能手机中兴天机7MAX，标志着活体指纹这一推动移动支付安全升级的黑科技正式商用。随后，还有魅族和金立纷纷采用。
　　分析：活体指纹可以在较小的表面上获得比光学技术更好的图像质量，体积小，成本低，成像精度高，功耗低，可以最大化地防范假指纹。但缺点是成本高，在智能手机上应用少。
　　6、超声波指纹识别
　　超声波指纹采集是一种新型技术，其原理是利用超声波具有穿透材料的能力，且随材料的不同产生大小不同的回波（超声波到达不同材质表面时，被吸收、穿透与反射的程度不同）。这项技术可以穿透表皮层，不受手指的污物影响，还能穿透玻璃、铝、不锈钢、蓝宝石或塑料制成的智能手机外壳，实现传感器和设备的相融。
　　2015年3月，高通首次全球发布超声波指纹识别，就是Snapdragon Sense ID 3D 指纹技术（也称为“Under Glass技术”）。2016年1月，在美国拉斯维加斯的CES 2016国际消费电子展上，高通骁龙820处理器和乐视的全新旗舰机型乐Max Pro一同亮相，乐Max Pro搭载了高通全新的骁龙820旗舰处理器，支持超声波指纹识别技术，成为了全球首款搭载该处理器的智能手机。
　　然而，乐Max Pro并没有实现可观的量产。直到9月，小米5S发布会，主打高通超声波指纹识别，才将此项技术大肆宣传。
　　分析：高通的超声波指纹识别，可以穿越手机表皮，识别精度很高，安全性高，对手指和平面的清洁度较低。但是成本昂贵，是目前不能大范围采用的原因。
　　7、光学指纹识别
　　光学识别技术作为最久远、最广泛的技术。其主要原理是将手指放在光学镜片上，手指在内置光源照射下，用棱镜将其投射在电荷耦合器件(CCD)上，进而形成脊线(指纹图像中具有一定宽度和走向的纹线)呈黑色、谷线(纹线之间的凹陷部分)呈白色的数字化的、可被指纹设备算法处理的多灰度指纹图像。
　　日，Synaptics宣布行业首款面向智能手机和平板电脑，采用高性能、高安全性光学指纹传感器的Natural ID?系列生物认证解决方案。而其光学识别技术来自上海箩箕技术有限公司，结合双方的专有技术打造下一代光学指纹识别解决方案。
　　分析：光学指纹识别此前在门锁和打卡器等领域应用广泛，在智能手机上的应用价格低廉、具备耐用性、耐刮性、抗静电性强等优点。缺点是，在手机息屏时无法识别，需要足够长的光程，也需要足够大的尺寸，且干燥和油污的手指识别效果差。
　　【总结】
　　由以上分析可知，生物识别三种技术已经全部面世。除了电容式指纹识别技术的应用已经较为广泛的应用，超声波和光学式也已突破相关的技术瓶颈。其中，超声波指纹识别技术在乐视、小米等品牌机型上打出了差异化特征，新思和箩箕合作的光学识别技术也步入量产阶段。
　　在指纹识别需求热的浪潮下，指纹识别的技术革新也将“生生不息”。在指纹识别技术百花齐放的时代，谁能主导明年市场格局，值得可期。
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