Touch ID变大！iPhone 6s的Home键下面隐藏着什么秘密？

【编者按】雷锋网专栏作者dragondevil ，Microarray首席科学家，电子和软件设计师。

 

iPhone一直在长大，唯一没长的是Home键。

但最近小伙伴们欣喜的发现，Home键里边的Touch ID长大了！

 

左图是第一代Touch ID Sensor，88 x 88像素阵列，右图是iPhone第6S二代Touch ID Sensor，96 x 112像素阵列，足足提高了近40%。和后置摄像头从8M像素提高提高50%到12M像素的同时把像素尺寸从1.55um减小到1.2um缩小40%像素面积的做法相比，第二代Touch ID Sensor像素尺寸居然还是50um x 50um。真是业界良心啊！

但诡异的是，苹果新产品发布上对此却十足的低调，只以“秒解锁屏”一笔带过。这似乎不符合苹果一贯对其领先技术高调宣布的风格。

事有蹊跷必有妖孽。大家都知道Touch ID最重要的价值是指纹支付功能。但自第一代Touch ID发布至今已经两年过去了，Apple Pay似乎还是个然并卵，国内的第三方支付平台甚至只给基于Touch ID的指纹支付等同于免密码支付的额度。

反倒是华为Mate 7一出就被支付宝授予了无限支付额度，Mate S干脆直接上银行卡指纹支付。这不由得让果粉们惊呼，苹果你肿么了，肿么了！

（华为指纹支付）

作为 指纹识别 行业业界良心的代表，我想来扒一扒这个行业背后的谜团。

指纹识别的性能由Sensor和指纹识别算法共同决定。华为采用的是瑞典Fingerprint Cards的指纹Sensor，苹果采用的是美国Authentec公司的Sensor，当年Authentec已经成为行业巨无霸的时候，Fingerprint Cards还小得Authentec不屑一顾。在指纹识别算法的研究上，苹果更是遥遥领先。Authentec一直在秘密进行小尺寸图象指纹识别算法的研究，这也是其被苹果收购的筹码之一。苹果在技术水平遥遥领先，却一个不小心在指纹支付这事被华为屌丝逆袭了。

问题就出在长不大的Home键上。

（Touch ID拆解）

小伙伴们应该都知道，芯片是方的，苹果键是圆的，把方的芯片放进圆的Home键里，芯片就得做得更小。受限于Home键的尺寸，Touch ID Sensor的芯片面积只能做到6.1mm x 6.5mm左右。但芯片上除了传感器像素，还需要有配套的电路，所以传感器像素面积又小于芯片面积。第一代Touch ID Sensor的像素面积是4.4mm x 4.4mm，第二代的像素面积是4.8mm x 5.6mm。而华为Mate系列使用的指纹传感器，芯片面积足足有10mm x 10mm，像素面积有8mm x 8mm。

密码长度提高一倍就把安全性的理论上限提高到平方，但还取决于密码本身的复杂程度才能决定最终的安全性。指纹图象的面积相当于密码的长度差，而指纹传感器和指纹识别算法的技术水准则相当于密码的复杂程度。苹果虽然有远远高于华为的指纹识别技术，但智能手机“脸小背大”，由于对审美的偏执，就不得不走更艰难的路。

第一代Touch ID连华为所用指纹传感器面积的1/3都不到，别说安全支付了，能做出功能来，都是指纹识别领域研究的奇迹。当量变达到一定程度的时候，就超越质变了。功夫再高也怕菜刀，技术水平好也架不住人家面积大啊。

如果排除技术水平，只考虑指纹识别的理论特性，可以得到如下结论。指纹的脊谷交替是普遍特性，不能用于识别，可用于识别的特征是指纹皮肤生长中随机产生的，所以特征的总量的概率期望值和指纹面积成正比。从事模式识别研究的人都知道，这种特征信息的随机分布性会导致数据源具有信息量拐点特性。大致来说，手指中心和指尖区域，面积不应低于20平方毫米，称为拐点1；手指侧面和指节附近的区域，面积不应低于24平方毫米，称为拐点2；还有极少了没有特征分布的平行纹理区，这种区域只能抛弃了事。

第一代Touch ID尺寸是4.4mm x 4.4mm，面积19.36平方毫米，略小于拐点1。常使用Touch ID的果粉们应该有注意到，第一代Touch ID拒绝手指侧面的几率还是蛮高的。

第二代Touch ID尺寸是4.8mm x 5.6mm，面积26.88平方毫米，已经明显超过拐点2。以苹果的技术水平，无疑有资格玩极限，使产品表现逼近理论值。

如果苹果逼近极限的程度达到90%以上的水平，那么第二代Touch ID无疑将大幅度提高安全性和使用体验。这本值得大肆渲染，但宣布第二代有安全性的提升等于公布第一代有安全性的不足，所以苹果干脆只用“更快”来大而化之，绝口不提“更大”一事。

但无论如何，Touch ID长大了，指纹支付就更近了。苹果的风向标效应也会对全行业的指纹支付起到更大的引导作用，相信 智能手机 普及指纹技术的步伐也会因此再加快许多。

那么，指纹传感器是不是越大越好呢？如果仅考虑安全性的话，的确是这样的。

（身份证、安防、手机的指纹sensor尺寸列表）

但手机毕竟是手机，长一个大大的指纹按钮，怕是丑得连妈妈都不想要你。

你可以脑补一下，小手机大指纹的画面。

所以虽然指纹识别技术应用多年，但商用的小面积指纹图象才是真正的世纪级困难。因为消费品要颜值！

（指纹手机和政府用采集器）

这就是苹果公司的伟大之处：研发了全世界最牛逼的技术，只为保持iPhone的颜值。中国人爱面子，但基本上是死要面子；看看人家，神马叫要了面子，还让别人没面子可要。

到目前为止，还没有一款加载正面指纹按钮的Android手机，能够把性能和颜值兼顾。保颜值的，指纹功能就洗洗睡吧；颜值和指纹功能都要的，那就都洗洗睡吧。毕竟，跟苹果大神也要真本事。但如果有了真本事，就犯不着跟苹果，不如按自己的思路做自己的事，放着让苹果来跟。

Microarray的第一代指纹传感器AFS120就是面向Android手机推出的，它采用的是3D结构Sensor设计和TSV封装，有6mm x 6mm达36平方毫米的传感器面积，最小尺寸的量产圆形指纹模组会比Touch ID在厚度和直径两个尺度上还减小了0.1mm。颜值性能双丰收。

（AFS120）

最后，放上一张Touch ID的Sensor面积对比图，你们感受一下：

如果第三代Touch ID比第二代Touch ID再提高更多的Sensor面积，那么果粉们就能手持iPhone 7S，刷和Microarray一样的指纹支付了。