新京葡萄京_详解iPhone7为什么将取消实体home键：越来越大的TouchID

按：本文作者dragondevil，Microarray首席科学家，电子和软件设计师。本文涉及人物Setlak，Authentec创始人和主要技术发明人，Touch ID设计者，C-Q-T技术路线以外所有商用电容式指纹传感器所基于的技术原理的发现者。

传闻iPhone 7则将沿用实体Home键，而虚拟世界Home键或将用在iPhone 7 Plus上，由于苹果还并未月公布，所以本文只是根据作者获得的样板机展开推断：如果iPhone 7 Plus上了虚拟世界Home键，可能会是什么原因？Touch ID又会有什么变化？（网传iPhone7与iPhone7 plus谍照）与iPhone6Plus比起，iPhone7Plus在外观上并没逆大，而iPhone 6Plus上的实体Home键容许了晶片尺寸仅次于为实体键内壁的内接矩形，所以，在使用了虚拟世界Home键的iPhone7Plus上则更进一步不断扩大了Touch ID的面积。和iPhone 6S Plus比，iPhone7Plus没长大，但Touch ID之后长大：不妨总结一下此前我给写的这篇文章：《Touch ID变小！iPhone 6s的Home键下面隐蔽着什么秘密？》如果苹果迫近无限大的程度超过90%以上的水平，那么第二代TouchID毫无疑问将大幅度提高安全性和用于体验。这本有一点肆意图形，但宣告第二代有安全性的提高相等发布第一代有安全性的严重不足，所以苹果索性要用“更加慢”来大而化之，绝口不提“更大”一事。

这是第二代TouchID上苹果的考量。实体Home键容许了晶片尺寸仅次于为实体键内壁的内接矩形，当晶片尺寸不能不断扩大时，像素阵列尺寸各不相同布局效率。右图左是iPhone 5S的TouchID1.0，88x88像素阵列；右图右是iPhone 6S的TouchID2.0，96x112像素阵列。可以看见布局有了十分大的转变。

但对比“国产Touch ID”在某种程度尺寸晶片上做120x120像素阵列，苹果的设计实在太（ruo）平（bao）鄙（le）。况且，Touch ID 2.0在布局效率上的受限提高并不是自主创新，而是糅合了“国产TouchID”的专利技术：基于专利CN201510230871.1透露的模组结构，以求用于TSVPCB；基于TSVPCB通过硅穿孔节省了晶片正面打线空间（Touch ID 1.0左右侧的黑区），才有面积用作布局像素。但苹果之所以是苹果，在于当技术竞争转入瓶颈时需要神来一笔。

更进一步不断扩大指纹传感器的面积必需突破实体按键的空间容许，所以iPhone 7 plus采行“Under Glass”方案：把电容指纹传感器摆放在盖板玻璃下面，击穿盖板玻璃加载指纹，就使指纹传感器晶片尺寸仍然不受按键大小的局限。使电容指纹传感器击穿薄介质的设想最先载于苹果公司2010年10月8日申请人的美国专利”method and apparatus for sensing”，其中国专利申请CN201180055850.6于2011年10月7日递交，附图5透露了电容指纹传感器图像号召虽介质厚度减少和指纹脊线周期增大时的指数阶波动效应：通过对电场物理规律的研究，苹果公司找到要想要击穿300um - 400um厚度的介质，电容信号将波动成百上千倍，指纹越细波动就越得意。所以我们未曾闻作为技术领先者之一的苹果公司声称过什么700um击穿，倒是一些同（wen）行（mang）误解了电容值和电容信号，以为大小和距离成反比，真是亟（wu）大笑（zhi）大（tou）方（ding）。

为了超过充足低的灵敏度来测量急遽波动的电容信号，首先要并购一家最牛逼的公司。于是苹果在2012年卖给了Authentec，取得了RF型指纹传感器技术的独占权和全行业绝大部分电容式指纹传感器专利。其次要大幅度提高原先技术水平，例如使用CN201180055850.6透露的差分图像制备技术：用专门设计的电路分别收集横差分图像和斜差分图像，再行软件制备为指纹图像。

再行用于CN201310224334.2透露的电感降压高压驱动技术，对传感器的地电位展开驱动，相等于在传感器参考系里还包括人体在内的意味著大地电位受到驱动，从而打破了外置金属环的驱动电压下限：这才有了Touch ID 1.0在2013年的横空出世。缺点是传感器面积有点小，安全性严重不足。

于是Touch ID 2.0靠借（chao）鉴（xi）了“国产Touch ID”的设计方案获得了一小步提高。再一Touch ID 3.0新的在技术上领先。作为“国产Touch ID”的设计师，我与Touch ID设计师Setlak之间你追我赶联合引导技术发展的过程中，隔空交流方式就这么奇（dou）智（bi）。

例如Touch ID 1.0厚度1.2mm，国产Touch ID改良了结构设计，减少厚度至1.1mm；Touch ID 2.0如出一辙结构设计，就非要再行减少厚度至1.06mm。尽管在技术竞赛中稍微领先，但这是因为我白手起家，比不上Setlak东面大树。实质上在2015年我就小范围公布了Under Glass工程样机，只不过苹果以外的手机品牌都先为跟随苹果，不肯领先。

从这个看作，把Authentec卖给苹果，从Setlak作为设计师期望新技术首度获得应用于的角度谈，又是十分准确的。言归正传，电容指纹传感器技术再行好，灵敏度再行怎么低，也今晚介质厚度提高时信号的指数波动效应。一方面玻璃就越薄结构强度就越好，另一方面指纹识别拒绝玻璃就越厚就越好，这就必须确认让步点。再行（re）闻（ai）再行（yan）慧（jiu）的苹果大神早在2013年就在专利中发布了玻璃可以减薄到250um，在量产时须低于这个数值，超过300um以上，但也不应多达400um。

iPhone 7的Touch ID设计使用了把盖板玻璃正面再行局部减薄再行化学增强的工艺，既减少了Touch ID的覆盖面积介质厚度，又为使用者获取了触觉引领的凹槽；特别是在最重要的是平缓的底面使晶片尺寸仍然受到限制，可以把传感器像素阵列做得和凹槽一样大，以确保指纹识别的安全性。为更进一步提高虚拟世界按键的用于体验，还可以通过引进Force Touch获取震动对系统，使手感无限迫近实体按键。在做到了这么多工作以后，Touch ID的晶片再一不不受实体按键外框的容许，可以把Sensor区域做虚拟世界按键区域的内接正方形那么大，也没减少按键的手感。但是，与其这么困难，必要上“国产Touch ID”不就一步到位了么？苹果否不会在iPhone 7 plus上用于虚拟世界home键还未可知，等候8号凌晨发布会入围吧。

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