各大佬們對抗蘋果專利的措施

　　可如今Authentec歸了Apple。在專利訴訟方面Apple無疑比Authentec更為強大，現(xiàn)階段進行專利訴訟和毀滅性收購的得利也遠勝于當(dāng)年。如果世界范圍內(nèi)沒有半導(dǎo)體業(yè)者能夠突破Apple的專利封鎖，那么智能手機行業(yè)可能在指紋識別全面普及后才突然面對指紋傳感器斷供。就算根據(jù)反壟斷法案要求Apple必須出售，也只能在漫長的反壟斷訴訟周期后買到Apple持有的相對落后技術(shù)的產(chǎn)品。

　　對抗Apple專利壁壘無非如下策略：Validity/Synaptics采取技術(shù)形式差異化;Qualcomm換一種物理量開展研發(fā);Microarray提出新的電容式傳感理論。

　　Validity和Authentec在信號處理上最為接近，都采用交流信號同步解調(diào)求幅的方式。圖7示意了Validity傳感器的電路原理：

　　圖7，Validity的US71460B2

　　Authentec發(fā)射正弦波，Validity發(fā)射方波;Authentec對正弦波同步解調(diào)，validity把方波經(jīng)帶通濾波器(濾成正弦波)再同步解調(diào);Authentec的像素在硅芯片內(nèi)，Validity的像素在PCB上。

　　為此Validity付出的代價是像素布線精度不夠，除了降低Sensor圖像分辨率，還抑制了靈敏度。圖像分辨率不足導(dǎo)致紋理采樣率不夠，女性和兒童等指紋脊線周期小的用戶可用性下降;靈敏度不足則降低了保護介質(zhì)厚度上限，無法使用基于Cover或Mold的新型封裝技術(shù)，提高了模組成本，可靠性也低。Atrua的例子已經(jīng)指出，降低產(chǎn)品品質(zhì)的技術(shù)差異化不受專利法庭支持，仍視為原發(fā)明的保護范圍。所以Validity一直只制造單行和雙行的 Swipe指紋傳感器，以形成對Authentec在產(chǎn)品形態(tài)上的優(yōu)勢。但為了市場不得不跟風(fēng)Touch型指紋傳感器時，就在自己并不穩(wěn)固的專利防線上撕開了口子。

　　Qualcomm收購UltraScan并投入研發(fā)面向智能手機的超聲波指紋傳感器。因為超聲波傳感在物理量上不同于電，專利肯定沒問題。但超聲波指紋傳感器技術(shù)多年來一直沒有成熟自有其道理。超聲波成像技術(shù)和雷達領(lǐng)域的孔徑合成圖像接近，需要大量復(fù)雜的浮點運算，對陣元的一致性更有苛刻的要求，和CMOS制程的電容式指紋傳感器相比則缺少成熟的材料和制程。作為一個著名的半導(dǎo)體設(shè)計公司，把數(shù)字運算低成本實現(xiàn)是本行，但要大批量低成本制造超聲波陣列就不在行了，只能依靠被投資的UltraScan團隊?？傊@玩意值得憧憬，也值得等待。

　　圖8，高通的超聲波指紋傳感器和合成的指紋圖象

　　邁瑞微提出“C-Q-T”型電容式指紋傳感器，《電容式距離傳感器》CN201210403271.2和《邊沿時間讀出電路》 CN201210405080.X已經(jīng)獲得中國知識產(chǎn)權(quán)局的發(fā)明專利授權(quán)，國際公開和國際申請也在按部就班進行。“C-Q-T”摒棄了傳統(tǒng)的 amplifier，因為指紋傳感器的保護介質(zhì)增大到100um級別時，電路背景分量和干擾分量都遠大于指紋信號分量，從指紋信號角度看這是一個負信噪比信號，用amplifier已經(jīng)不合適了。發(fā)明人另辟蹊徑，把背景和干擾看作信號，把指紋信號看作單向偏移，并使用具有“放大偏移，抑制信號”特點的時間積分電路。具體就是設(shè)計一個把固定的電容積分充滿的時間過程，用指紋信號分量的引入來影響電容積分充滿的速率，從而實現(xiàn)對指紋信號分量的測量?；趥鞲衅鞯男g(shù)語規(guī)則，這被命名為“C”(電容)to“Q”(電荷)to“T”(時間)，表明這是一個兩次間接測量的傳感器。而傳統(tǒng)的電容式包括Passive和 Active(RF)大多是“C”(電容)to“V”(電壓)傳感器，部分是“C”(電容)to“I”(電流)to“V”(電壓)傳感器。為什么一定以電壓為最終量，前面提到過因為ADC是一代人學(xué)習(xí)和設(shè)計模擬電路的基礎(chǔ)。Microarray在超越amplifier的同時，也超越了ADC，這對傳感器大領(lǐng)域而言也是卓越的設(shè)計理論級別的貢獻。

　　圖9，“C-Q-T”的電路圖和讀出電路圖

　　圖9示意了Microarray在專利權(quán)項中鎖定的該傳感理論下不可規(guī)避的電路特征。在指紋傳感器研發(fā)的第3次熱潮中，這是唯二的令人驚嘆的創(chuàng)造，另一個是Apple未得到授權(quán)的US 2013/0471422 A1，用驅(qū)動Sensor的GND來替代驅(qū)動手指，見圖10。

　　圖10，Apple的浮空地驅(qū)動電路

　　在Validity、Qualcomm、邁瑞微電子的3種選擇當(dāng)中，Validity的做法不值得借鑒，既不能創(chuàng)造卓越的產(chǎn)品，也不能從本質(zhì)上避免遭受專利訴訟。Qualcomm以一流企業(yè)的格調(diào)進行行業(yè)級研發(fā)，大投入、大風(fēng)險、大回報，不適合大多數(shù)中國同行們學(xué)習(xí)。邁瑞微從傳感理論出發(fā)推理出一個前所未有的傳感器電路，這種科學(xué)家的做法，才是曙光。技術(shù)的發(fā)展既是由科學(xué)家推動的，也是由企業(yè)推動的，就好比1997年Harris藉由電場傳感理論開辟的 RF時代最終完成于Apple。“C-Q-T”型具有同等高靈敏度條件下比Touch ID高近一倍的Sensor占比(Sensor Size/Die Size)的優(yōu)勢，這使邁瑞微擁有了成為完成一個時代的企業(yè)的可能性。當(dāng)然，實現(xiàn)這個可能性既需要自身的努力，也需要整個產(chǎn)業(yè)的支持。

　　指紋傳感器是中國半導(dǎo)體設(shè)計業(yè)向器件設(shè)計級前進的一個契機。一直以來中國半導(dǎo)體設(shè)計業(yè)的短板是工程味太重而科學(xué)家太少。在僵化的科研體制下，科學(xué)家偽的多真的少是一方面因素;但產(chǎn)業(yè)地位本身沒有上升到一定位置時，真科學(xué)家進入到產(chǎn)業(yè)也發(fā)揮不了作用，最終往往蛻變?yōu)椤肮芾砣藛T”，則是更現(xiàn)實的歷史。只有器件設(shè)計級的半導(dǎo)體設(shè)計企業(yè)必須由科學(xué)家主導(dǎo)，這正是Authentec這個源自Harris的企業(yè)能夠打敗眾多出身名門的對手站在行業(yè)頂端的原因。一些半導(dǎo)體設(shè)計業(yè)同行寧可在錯誤的產(chǎn)品上面賠錢，也不肯在獲取知識上投資，這種偏執(zhí)的病態(tài)心理不能成為普遍阻礙產(chǎn)業(yè)升級的落后因素。只有重視科學(xué)研究，尊重知識產(chǎn)權(quán)，推動優(yōu)秀的年輕人投入到發(fā)展中的前沿的領(lǐng)域，才是大成之道。