今日，全球知名終端品牌小米在北京工業大學體育館召開新品發布會，小米2017年度旗艦機——小米6的神秘面紗被揭開。這款備受期待、凝聚小米公司探索精神的旗艦機被譽為“夢幻之作”。小米6采用了來自匯頂科技（上證股票代碼：603160）全球首創并擁有自主知識產權的Invisible Fingerprint Sensor（IFS）指紋與觸控一體化技術，實現了“一體化”前屏面板設計和前屏“無孔式”指紋認證，呈現給終端用戶宛如藝術品的高顏值和發燒級的用戶體驗。

　　IFS指紋識別方案 為科技與藝術而生

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　　小米6首發上市產品采用的IFS指紋識別芯片由匯頂科技獨家提供，體現了小米對匯頂科技產品創新性的認可、及對其專業服務與交付能力的信賴，也體現了雙方致力為消費者打造極致用戶體驗、矢志不渝帶來顛覆性創新產品的共同志愿。IFS指紋識別方案已經獲得多家國際知名終端品牌客戶的青睞并實現了大規模商用，在產品性能和質量等方面能夠滿足客戶與消費者的更高需求。

　　IFS技術是基于電容式指紋識別原理，通過匯頂科技創新的芯片設計及圖像算法，能夠有效穿透手機觸屏玻璃面板，實現精準快速的用戶指紋特征獲取、比對、認證的一項軟硬件綜合創新技術。IFS指紋識別模組能夠直接貼合在觸控屏玻璃面板下方，無需在手機正面或背面挖通孔，既便于終端廠商完美保留原有的外觀設計風格，又能滿足時下最流行的窄邊框設計，更能起到防水防塵的效果，最終實現更便捷的指紋識別體驗與更佳視覺享受。

　　開創性創新 振興“中國芯”

　　智能終端市場的蓬勃發展與消費者對產品創新體驗的更高追求，使終端品牌廠商和產業鏈上下游的技術創新面臨更多挑戰。匯頂科技始終堅持軟硬件解決方案相結合的自主創新，潛心鉆研，在焦灼的行業競爭背景下，打破技術瓶頸，實現了多項顛覆式開創性的創新技術并成功商用，屢獲國際國內大獎。截止2017年3月，匯頂科技已申請、獲得國際國內專利共1200余件。近日，匯頂科技又憑借其在2016年優異的市場表現榮獲“2016年中國集成電路設計十大企業”的稱號。同時，IFS?指紋識別方案也在2016年一舉斬獲了CES全球創新大獎，匯頂科技由此成為首個獲得該項大獎的中國IC設計公司。

　　?　　憑借持續領先的技術創新和廣泛的全球終端客戶商用，匯頂科技已發展成為全球指紋識別領域的技術創新領導者。作為立足中國，放眼全球的芯片設計公司，匯頂科技將繼續以推動中國半導體產業發展為己任，持續強化研發投入并將技術創新成果規模商用，為全球的終端消費者帶來更安全、更便捷、更智能的應用體驗。

　　因此，在手機廠商出于防水、美觀要求而致力于取消Home鍵的背景下，盲孔電容式Under Glass方案有望在近期內成為指紋識別的主流。

　　2016年12月，采用匯頂IFS技術的聯想ZUK Edge手機發布。2017年2月，華為發布全新旗艦機P10，部分手機采用了匯頂的IFS技術，這表明盲孔電容式Under Glass指紋技術已經具備量產所需的成熟度。

　　目前Under Glass方案的難點在于：首先玻璃本身非常脆弱，如果挖槽，會降低整塊玻璃的強度，加大玻璃加工的難度，這對康寧、AGC、肖特等玻璃原材料供應商和藍思、伯恩、星星科技等玻璃加工商而言，具有一定的挑戰性；為了提高信號的信噪比，減少信號在塑封材料中的損失，芯片的封裝需要采用先進的TSV技術（可有效縮減芯片厚度）；盲孔的深度及平整度公差很難控制，而采用TSV的指紋芯片需要直接與玻璃貼合，因此對于玻璃加工而言有較高的技術要求。

　　與此同時，基于現在主流的正面開通孔式方案的升級產品——可以嵌入玻璃的“超薄式”正面玻璃/陶瓷蓋板模組的指紋識別，由于可以提高屏占比，今年也可能被一些旗艦機型采用，也是重要趨勢之一。

　　采用“超薄式”正面玻璃/陶瓷蓋板的指紋識別模組，可以有效縮小整個模組的體積，尤其是厚度，從而使得整個模組的厚度不超過蓋板玻璃。這樣的話，手機的顯示屏幕便可以向下拓展，與指紋Home鍵的距離更加緊密（甚至可以覆蓋Home鍵位置），從而大幅提升整個屏幕的屏占比。

　　目前，該方案已經開始在多家手機廠商測試，有望成為今年的趨勢之一。由于傳統的wire bonding封裝是難以有效縮減芯片厚度的，采用TSV封裝可以解決該問題。

　　2TSV先進封裝將成為指紋識別產業鏈重構的重要受益者

　　2014年蘋果iPhone5s搭載指紋識別，主要采用的是“trench+ wire bonding（深坑+打線）”的工藝進行芯片級的封裝。

　　事實上，采用wire bond（打線）的封裝工藝需要進行塑封，這將使得芯片的厚度增加，對于寸土寸金的智能手機而言，尤其是在各大手機廠商競相“求薄”的背景之下，wire bond并不是最佳方案。同時，盡管iPhone5s結合了trench+ RDL+ wire bond的封裝工藝，來縮小芯片尺寸，減少信號損失，但是隨著更優的封裝方案TSV的崛起，蘋果在隨后的iPhone6s和iPhone7中，果斷將指紋識別封裝切換至TSV方案，由臺積電提供封裝服務。

　　如同SITRI對蘋果iPhone7的指紋芯片拆解，采用TSV（硅通孔）封裝技術之后，芯片的有效探測面積大幅增加，芯片的厚度和模組厚度都實現了縮減。第一代Touch ID Sensor（iPhone5s/6采用）為88 x 88像素陣列，第二代Touch ID Sensor（iPhone6s/7采用）為96 x 112像素陣列，足足提高了近40%，像素的大幅提升帶來識別精度的提升。

　　事實上，蘋果公司在指紋識別領域是走在最前列的，無論是第一代Touch ID Sensor采用的trench+wire bonding工藝，還是第二代Touch ID采用的TSV工藝，在技術上都是非常先進的，都是非常緊缺的封裝資源，當然成本也非常高。對于除了蘋果之外的手機廠商而言，無論是出于成本方面的考慮，還是資源方面的考慮，指紋識別芯片封裝采用TSV工藝的比例還是非常少的，大多數廠商采用的是wire bonding工藝。

　　目前，大多數指紋識別方案，芯片采用wire bonding工藝進行封裝，技術成熟，成本低。由于表面需要與蓋板材料貼合，因此在芯片的正面會進行塑封處理，將金屬引線掩埋起來，形成平整的表面。塑封的存在會影響信號識別的精度，同時增加芯片的厚度，但是對于如今主流的開孔指紋形式來說，問題并不大，因為芯片+蓋板材料（或Coating）直接與手指接觸，仍然可以實現較好的指紋識別體驗。

　　2016年以來，一些手機廠商開始向蘋果學習，對指紋識別芯片進行小規模的trench或TSV封裝，如華為Mate9 Pro采用的是trench+TSV封裝工藝（比直接TSV工藝容易一些）。因為先進封裝直接的好處就是信號變強，指紋識別精度體驗更佳，更重要的是芯片厚度變薄，從而縮減指紋模組的高度，可以擴大屏占比。

　　采用“超薄式”正面玻璃/陶瓷蓋板的指紋識別模組，可以有效縮小整個模組的體積，尤其是厚度，從而使得整個模組的厚度不超過蓋板玻璃。這樣的話，手機的顯示屏幕便可以向下拓展，與指紋Home鍵的距離更加緊密（甚至可以覆蓋Home鍵位置），從而大幅提升整個屏幕的屏占比。由于傳統的wire bonding封裝是難以有效縮減芯片厚度的，采用TSV封裝可以解決該問題。因此，該方案今年也可能被一些旗艦機型采用，也是重要趨勢之一。

　　該方案與目前主流的正面蓋板開孔式方案在產品結構方面基本一致，最大的區別在于出于模組減薄的考慮，芯片的封裝形式將由傳統的wire bonding改為TSV封裝，這將利好TSV封裝產業。

　　根據我們前文的分析，電容式Under Glass方案將成為指紋識別近期內的重要趨勢之一，目前有兩種方案——在蓋板玻璃的正面或背面開盲孔。芯片是直接內置于蓋板玻璃之下的，本來電容信號穿透玻璃就已經存在較大困難，如果還有塑封材料的話，信號質量將更加堪憂。如果不采用塑封的話，wire bonding的鍵合線直接暴露在外，會導致芯片正面不夠平整，是無法與蓋板玻璃緊密貼合的。因此，我們認為，在電容式Under Glass方案大勢所趨的背景之下，TSV封裝將取代wire bonding成為必然之選。

　　隨著半導體工藝走到28納米以后，縮小工藝尺寸所帶來的成本下降曲線（性能上升）已經不能符合以往的斜率，目前來看，單純縮小工藝尺寸的方法確實難以維系摩爾定律，但是，延續摩爾定律并不是只有縮小工藝尺寸一條路可以走。以立體封裝為代表的先進封裝技術就能夠在不縮減工藝尺寸的前提下，增加集成度從而提升性能降低成本，所以這種技術路線也被稱為新摩爾定律或者超越摩爾（More than Moore）。

　　目前，先進封裝技術是指第四代IC封裝技術，包括SiP、WLP、TSV等技術，具有尺寸縮小化、引腳密集化與系統集成化等特點。SiP（系統級封裝）是指利用各種堆疊集成技術，將多個具有不同功能的芯片及被動元件集成到尺寸更小的封裝元件上，形成一個系統，可以優化系統性能、避免重復封裝、縮短開發周期、降低成本、提高集成度；WLP（晶圓級封裝）是在整片晶圓上進行封裝和測試，然后才切割成一個個的IC顆粒，因此封裝后的體積即等同IC裸晶的原尺寸；TSV（硅通孔）技術在芯片間或晶圓間制作垂直通道，實現芯片間垂直互聯，具有高密度集成、電性能提升、異質集成等優勢。

　　由于先進封裝在提升芯片性能方面展現的巨大優勢，未來幾年全球主要廠商都會在先進封裝上持續投入。根據全球知名咨詢機構YOLE的預測，從2015年到2020年，全球先進封裝市場年復合增長率預計為7%。其中，對先進封裝在中國的發展更為看好，增長可期的中國集成電路產業、全球在先進封裝領域的持續投資、愈演愈烈的半導體公司并購，以及中國政府的引導作用，將使中國先進封裝市場的增速遠大于世界平均增速。預測中國先進封裝市場2015-2020年復合增長率為16%，2020年中國先進封裝市場規模可達40億美元（2015年市場規模約為20億美元）。

　　TSV（硅通孔）技術作為3D封裝領域最核心最基本的技術，已經成為CIS圖像傳感器、高端存儲器的首選互連解決方案。硅通孔技術還實現了邏輯電路與CMOS圖像傳感器、MEMS、傳感器以及射頻濾波器的異質集成。在不遠的將來，硅通孔技術還將實現光子和LED的功能集成。

　　全球TSV工藝晶圓預計高增長。根據YOLE的預測，到2020年3D和2.5D TSV互連技術市場預計將達到約200萬塊晶圓，復合年增長率將達17%。市場增長驅動力主要來自高端圖形應用、高性能計算、網絡和數據中心對3D存儲器應用的需求增長，以及指紋識別傳感器、環境光傳感器、射頻濾波器和LED等新應用的快速發展。

　　目前，TSV技術的應用領域主要集中在CIS（CMOS圖像傳感器）和MEMS產品，同時FPGA芯片、Memory存儲器、指紋傳感器、射頻芯片等領域也逐漸開始應用。尤其是在CIS領域，TSV可以大幅縮減芯片尺寸，對于寸土寸金的智能手機而言極其關鍵。例如，CMOS圖像傳感器的領導廠商索尼，通過full-filled TSV和via last方法來實現圖像傳感器與CMOS芯片堆疊，使得芯片表面的面積利用率提高（90%），減小芯片尺寸。這項技術稱為Exmor，采用3D堆疊集成方法，這已經成為趨勢。

　　2晶方科技指紋識別TSV封裝業務將爆發

　　2013年9月蘋果iPhone5s搭載指紋識別，主要采用的是“trench+ wire bonding（深坑+打線）”的工藝進行芯片級的封裝。蘋果iPhone5s的指紋識別做trench+RDL的工藝在***精材和蘇州晶方進行，芯片做完RDL后，再由日月光完成wire bonding以及SiP模組的制作。2014年蘋果推出的iPhone6繼續采用與5s一致的芯片封裝技術

　　晶方科技已經開發出了世界上第一個ETIM? （Edge Trench Interconnect Module） 技術。ETIM? 方案包括晶圓級互連方法、先進的模塊制造等眾多先進的傳感器封裝相關的技術，可以說是目前最先進的指紋傳感器模塊技術之一。ETIM?解決方案可以實現更小的外形、卓越的可靠性、出色的傳感器功能和性能，可以創造出比以往更薄和更先進的電子產品。

　　匯頂科技現已發展成為全球人機交互及生物識別技術領導者，晶方科技是匯頂科技重要合作伙伴。匯頂科技于2014年第四季度進軍指紋識別領域，在短短三年內，迅速卡位市場，在非蘋果系的智能手機領域，市占僅次于FPC，位居第二。在切入指紋識別初期，就推出了指紋傳感器技術、指紋匹配算法兩項核心技術，并利用這兩項技術研發出業內領先的指紋芯片產品GF9系列，主要應用于智能手機等終端。推出了市場領先的全系列指紋芯片產品，并成功應用于中興、樂視、魅族、VIVO、金立等知名品牌手機客戶。在指紋芯片的封裝方面，具備先進封裝技術和豐富經驗的晶方科技，成為了匯頂科技重要的合作伙伴。