研报 | 指纹识别迎产业链重构新机遇

i投资2021-09-13 14:54:02

来源 | 海通证券

分析师 | 陈平


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投资要点


指纹识别迎来产业新变革。自进入2017 年之后,指纹识别行业站到了“产业变革”的时间节点上。在光学式和超声波式指纹识别技术方案还不够成熟,既要实现正面隐藏式指纹识别,又不得不采用电容式方案的背景之下,盲孔电容式指纹识别就成为了近期最有前景的under glass 方案。我们通过本报告,详细地分析了领先者汇顶科技的IFS 方案和苹果前后两代产品细节方面的不同,进而发现,一旦电容式Under Glass 成为近期主流,在硬件层面最显著受益的将是TSV 先进封装和先进玻璃加工,指纹识别庞大的用户基础和手机厂商不断的创新动力,将为先进封装和盖板玻璃加工行业带来巨大的新市场。除了电容式underglass 有望成为近期主流外,可以嵌入玻璃的“超薄式”正面玻璃/陶瓷盖板模组的指纹识别,可以有效提高屏占比,今年也可能被一些旗舰机型采用。要做到超薄,先进的TSV 封装工艺也是不可避免的。



指纹识别行业正发生“大变化”。比较正面、背面和侧面这三种不同的方案,还是以苹果为代表的正面指纹识别方案最受欢迎,从2016 年下半年开始,安卓阵营开始“从后向前”迁移;Home 键易损坏、维修成本高、无法实现高品质防水、外观不够美观、屏占比低等缺点,使得取消Home 键成为行业发展的大趋势,因此,正面Underglass 隐藏式技术开始获得关注;另外“超薄式”正面玻璃/陶瓷盖板指纹模组由于可以提高屏占比,也可能成为近期趋势之一。


电容式Under Glass 和正面玻璃/陶瓷盖板“超薄式”方案有望成为近期主流。在基于电容式原理的三种隐藏式方案中,相比于 Under Cover Glass 和InGlass 方案而言,盲孔式Under Glass 最具有可行性,因为Under Cover Glass超出电容原理极限,In Glass 不具备量产条件。而采用盲孔式Under Glass 方案的汇顶IFS 技术已经成功商用到联想ZUK Edge 和华为P10 手机上,直接带来防水防尘和一体化盖板的效果。同时,“超薄式”正面玻璃/陶瓷盖板指纹模组可以提高屏占比,也可能被一些旗舰机型采用,成为近期重要趋势之一。


TSV先进封装与先进玻璃加工重要性凸显。在盲孔电容式Under Glass 方案中,TSV 封装将取代wire bonding 成为必然之选,因为wire bonding 的方式,由于打线有一定的高度,再添加塑封可能就会影响信号强度,TSV 就可以解决此问题,使得封装更薄。与此同时,SiP(系统级封装)也是芯片小型化封装的大趋势。玻璃槽面的平整度、直角的弧度、锲边的垂直度对于指纹识别的最终效果影响极大,这对于玻璃加工的要求非常之高。芯片设计和算法也是识别效果的核心因素。另外,“超薄式”正面玻璃/陶瓷盖板指纹模组方案也将使得TSV封装产能更加紧张。


行业“增持”评级,关注优势企业。近期来看,电容式Under Glass 方式是大趋势,建议关注,芯片设计端的汇顶科技(603160),TSV 先进封装领域的华天科技(002185)、晶方科技(603005),先进玻璃加工领域的星星科技(300256)、蓝思科技(300433)。“超薄式”正面玻璃/陶瓷盖板指纹模组方案也是近期重要趋势之一,将有利于先进TSV 封装行业。长期来看,光学式方案将为近红外LED 光源、RGBIR 滤色片、图像传感器带来新机会,超声波方案将为压电陶瓷材料、MEMS 制造带来新机遇。


风险提示:盖板玻璃盲孔式指纹识别方案进展过慢,用户体验不佳,玻璃加工良率过低;国内相关公司缺乏技术竞争力;光学式与超声波式指纹识别技术成熟度不够。


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报告正文


2013年发布的iPhone5s首次搭载指纹识别,并大获成功。随后几年,指纹识别凭借其便捷性、准确性、时尚型的优点迅速普及,目前已经成为了智能手机的标配。现阶段的指纹识别主要以第二代电容式为主,具体的产品形式五花八门。但是,自进入2017年之后,指纹识别行业站到了“产业变革”的时间节点上。


首先,出于用户体验的需求,背面和侧面的指纹识别已经开始向正面迁移;其次,防水、美观、大屏占比的需求使得取消Home键成为行业发展的大趋势。在光学式和超声波式指纹识别技术方案不够成熟,中短期内难以大规模商用的背景之下,既要实现正面隐藏式指纹识别,又不得不采用电容式方案。因此,Under Glass盲孔电容式指纹识别,就成为了近期非常有前景的方案。



同时,可以嵌入玻璃的“超薄式”正面玻璃/陶瓷盖板模组的指纹识别,由于可以提高屏占比,今年也可能被一些旗舰机型采用,也是近期的重要趋势之一。


我们通过本报告,详细地分析了领先者汇顶科技的IFS方案和苹果前后两代产品细节方面的不同,进而发现,一旦电容式Under Glass成为近期主流,在硬件层面最显著受益的将是TSV先进封装和先进玻璃加工,指纹识别庞大的用户基础和手机厂商不断的创新动力,将为先进封装和盖板玻璃加工行业带来巨大的新市场。


除了电容式underglass有望成为近期主流外,可以嵌入玻璃的“超薄式”正面玻璃/陶瓷盖板模组的指纹识别,也是近期的重要趋势之一,要做到超薄,先进的TSV工艺也是不可避免的。


(一)指纹识别正发生“大变化”,电容式Under Glass和正面玻璃/陶瓷盖板“超薄式”方案有望成为近期主流。


从背面到正面,安卓机指纹识别实现“大搬迁”。安卓阵营的多数手机,采用背面Coating的方式集成指纹识别。比较正面、背面和侧面这三种不同的方案,还是以苹果为代表的正面指纹识别方案最受欢迎,背面和侧面指纹识别使用不够方便,用户体验不佳。因此,包括华为在内的手机厂开始转向正面Home键下的指纹识别。


Underglass不开孔,取消Home键是大趋势。2007年苹果手机横空出世,其创造的“大尺寸触控显示屏+Home键”成为了里程碑式的产品。但是,随着智能手机的普及,Home键的缺点也逐渐展现出来,如易损坏、维修成本高、无法实现高品质防水、外观不够美观、屏占比低等,这使得取消Home键成为行业发展的大趋势。


电容式Under Glass有望成为近期内主流方案。经过指纹大爆发之后,衍生出来的商机令各大指纹技术公司更热衷开发新技术——隐藏式指纹识别技术。主流的方案可以分为三种:第一种(Under Cover Glass)方案超出电容原理极限,效果不理想;第二种Under Glass玻璃面板开盲孔,然后放入Sensor(如汇顶IFS、FPC、LGInnotek的方案),被广泛看好;第三种(In Glass)更是将Sensor融合进玻璃之中,具有非常高的难度,中短期内不具备量产的条件。


采用汇顶IFS技术的联想和华为手机已经推出,市场即将被点燃。2016年12月,采用汇顶IFS技术的联想ZUK Edge手机发布。2017年2月,华为发布全新旗舰机P10,部分手机采用了汇顶的IFS技术,这表明盲孔电容式Under Glass指纹技术已经具备量产所需的成熟度。


正面玻璃/陶瓷盖板“超薄式”方案也是近期内的重要趋势。采用“超薄式”正面玻璃/陶瓷盖板的指纹识别模组,可以有效缩小整个模组的体积,使得整个模组的厚度不超过盖板玻璃,手机的显示屏幕便可以向下拓展,而大幅提升整个屏幕的屏占比。因此,该方案今年也可能被一些旗舰机型采用,也是重要趋势之一。


(二)指纹识别产业链迎来“新机遇”,TSV封装与玻璃加工重要性凸显


电容式Under Glass指纹识别典型方案分析——汇顶IFS。汇顶的IFS方案采用Under Glass开盲孔的方式,即将指纹芯片正面的盖板玻璃进行减薄处理,已达到信号有效穿过玻璃的目的。方案的困难之处是显而易见的,首先对玻璃的强度和玻璃加工的要求非常高,目前产品良率较低。其次,为了指纹识别的精度,芯片和玻璃需要非常平整的对齐,这对芯片的封装要求也是极高的。


电容式Under Glass方案产业链分析。现阶段,开通孔的指纹识别方案仍然是主流,按照正面盖板材料的不同,可以分为Coating(镀膜)、蓝宝石盖板、玻璃盖板和陶瓷盖板四类。Under Glass盲孔电容式指纹识别方案相比于目前的指纹识别会有非常大的变化。不需要蓝宝石、玻璃、陶瓷等盖板材料,不需要金属环,不需要触控开关,不需要芯片正面的粘合材料;芯片制造并不会发生大的变化,但是芯片设计和芯片封装,以及玻璃加工的重要性越发明显。


1)芯片封装地位提升,TSV封装将成为必然之选

目前,大多数指纹识别方案,芯片采用wire bonding工艺进行封装,技术成熟,成本低。2016年以来,一些手机厂商开始向苹果学习,对指纹识别芯片进行小规模的trench或TSV封装。整体而言,采用先进封装工艺的比例仍然很低,主要原因就在于TSV封装资源有限,同时成本高。但是在Under Glass盲孔电容式方案中,TSV封装将取代wire bonding成为必然之选,因为wire bonding的方式,如果添加塑封就会影响信号,如果不加塑封无法实现紧密贴合。与此同时,SiP(系统级封装)仍然是手机端芯片封装的大趋势,未来的指纹识别整体封装也需要SiP的参与。


2)玻璃加工至关重要,工艺难度大,良率问题是瓶颈

对于Under Glass盲孔电容式指纹识别,目前非常大的困难在于玻璃挖槽的良率问题,因为现如今的手机正面玻璃非常薄,直接进行挖槽的话,极容易造成玻璃的损坏。玻璃槽面的平整度、直角的弧度、锲边的垂直度对于指纹识别的最终效果影响极大,这对于玻璃加工的要求非常之高。


3)芯片设计和算法是识别效果的核心因素

对于电容式Under Glass方案而言,指纹信号需要穿透的玻璃厚度为0.2-0.3mm,传统的电容式算法是无法回收足够信噪比的信号。除了要提升驱动IC的信噪比外,软件算法的know how更重要。需要指纹识别芯片设计与算法公司,在信号处理、信噪比改善方面花费非常大的精力和投入,才能够保证识别的效果和体验。


正面玻璃/陶瓷盖板“超薄式”方案产业链分析。可以嵌入玻璃的“超薄式”正面玻璃/陶瓷盖板模组的指纹识别,可以提高屏占比,今年也可能被一些旗舰机型采用,也是重要趋势之一。该方案与目前主流的正面盖板开孔式方案在产品结构方面基本一致,最大的区别在于出于模组减薄的考虑,芯片的封装形式将由传统的wirebonding改为TSV封装。


(三)受益标的分析


从近期来看,电容式Under Glass方式是大趋势,建议关注,芯片设计端的汇顶科技(603160),TSV先进封装领域的华天科技(002185)、晶方科技(603005),先进玻璃加工领域的星星科技(300256)、蓝思科技(300433)。“超薄式”正面玻璃/陶瓷盖板指纹模组方案也是重要趋势之一,将有利于先进TSV封装行业。指纹识别庞大的用户基础和手机厂商不断的创新动力,将为先进封装和盖板玻璃加工行业带来巨大的市场。


长期来看,光学式方案是未来重要的方向之一。产业链与电容式方案将大为不同,整个产品的核心除了算法之外,在硬件端最重要的变化,就是多了近红外光源、RGBIR滤色片、图像传感器等。建议关注国内潜在受益标的:三安光电(600703)、旭晟股份(837094)、北京君正(300223)、水晶光电(002273)。


长期来看,超声波是式方案也是未来的重要方向之一。国内公司在硬件端(压电陶瓷、MEMS制造)有望受益,建议关注潜在受益标的:三环集团(300408)、捷成科创(824951)、耐威科技(300456)、华灿光电(300323)、苏州固锝(002079)。


风险提示:盖板玻璃盲孔式指纹识别方案进展过慢,用户体验不佳,玻璃加工良率过低;国内相关公司缺乏技术竞争力;光学式与超声波式指纹识别技术成熟度不够。


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