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本文摘要：随着全面屏时代的来临，屏下指纹的技术应用于出了业界跟随的热点，因电容方案有限，光学与成像方案沦为发展主流。

随着全面屏时代的来临，屏下指纹的技术应用于出了业界跟随的热点，因电容方案有限，光学与成像方案沦为发展主流。其中，超声波方案利用脉冲强度辨识指纹，不具备防油透气、穿透性强劲等优点：超声波方案利用指纹模组收到的特定频率的超声波扫瞄手指，由于超声波抵达有所不同材质表面时被吸取、击穿和光线的程度有所不同，因而可以利用皮肤和空气或有所不同皮肤层对于声波阻抗的差异，对指纹的嵴与峪所在的方位展开辨识。成像方案的优点在于其穿透性更加强劲，需要展开深层的皮下指纹识别且需要分辨活体，因而方案的安全性更高；此外，超声波方案容易受到油渍和水渍以及强光的阻碍，因而关卡更为平稳可信，已沦为指纹识别方案发展的一个最重要方向。

日前，上海思立微电子在MEMS成像技术上历时两年的潜心研发，获得了突破性进展。其自律研发的成像换能器已通过系列性能测试，在10MHz频点切换效率平均1．5％，展现出出有出色的性能，并已应用于到下一代成像指纹识别芯片的研发中。思立微所使用的压电成像换能器（PMUT）利用氮化铝的压电效应展开电能和机械能之间的切换来探测手指表皮和真皮层的谷脊信息，以作出准确的辨别。

氮化铝是一种稳定性十分低的压电材料，具备两个最重要的特性：逆压电效应和压电效应。逆压电效应是所指当在压电材料两端产生电压时，压电材料内部不会产生应力，形变量与电压成正比，这是将电能转换成机械能的过程；压电效应是指压电材料在力的起到下产生应力时，压电材料内部于是以负电荷中心再次发生比较偏移，使压电材料两端产生符号忽略的束缚电荷，电荷量与压力成正比，这是将机械能转换成电能的过程。大同小异其它SOI多硅片的工艺，思立微的压电成像换能器独有单硅片光刻结构和工艺，主要由悬空的换能薄膜构成，还包括底电极，压电层，覆以电极及弹性层。利用压电材料的逆压电效应，只要在压电材料薄膜上下两面的底电极和覆以电极产生相同频率的电压，薄膜就不会振动，产生声波。

而反过来，当声波传遍换能薄膜时，薄膜产生应力，压电层两端就不会产生正负忽略的附属电荷，外围电路就可以通过覆以电极和底电极收集产生的电信号。在展开指纹识别应用于时，给成像换能器产生交流电压，成像换能器产生振动，振动向下传输，即超声波向下传输，穿越有所不同介质层（屏幕，玻璃等）抵达手指的谷或者脊，声波遇上脊的表面，部分光线，部分入射，而因为谷中空气的声阻抗远高于脊，所以声波遇上谷时完全为全反射。从谷和脊光线回去的有所不同声波能量传遍对应的成像换能器表面时，对应的成像换能器不会分解有所不同的电学信号（幅值，频率，振幅等）。

与其它指纹识别技术方案比起，成像技术能构建3D指纹识别，安全性更高。通过声学探讨的方法，将声波探讨到手指表面，如果遇上手指的脊，部分声波光线回去，其余声波入射转入皮肤，这一部分声波遇上真皮层之后被再度光线回去；所以声波在遇上脊之后不会在表皮和真皮层光线回去两个时间有所不同的信号；而在谷的地方，声波只有一次光线，而且是全反射信号。成像指纹识别方案就是通过这个方法来收集表皮和真皮的指纹信号，从而获得3D的指纹信息。思立微所研发顺利的PMUT换能器使用AIN材料，基于CMOS工艺，独有MEMS结构，结构非常简单、便于工艺构建。

思立微目前至此基于此款PMUT换能器展开屏下成像指纹识别的研发，预计2019年初将超过量产水平。

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