过去，生物特征识别技术(biometrics)一直用于对安全有着最严格要求的政府部门。这些生物识别系统不但笨重，价格也十分昂贵，难以在商业 或消费领域获得规模应用。但信息革命刺激着消费者和企业对体积小巧和价格经济的解决方案的需求，并促使研究人员开发出第一个适合大众市场的生物识别方案， 这就是指纹传感器。
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图1：指纹传感器市场预测 |
随 着技术的发展，指纹传感器的体积已大为减小，价格也由以前的50美元降低到5美元，使之适用于所有的设备。目前，超过400万个消费电子产品采用了指纹传 感器，包括手机、笔记本电脑、PC外设和其它产品。预计未来3年，指纹生物识别市场都将保持高速增长，并在2006年达到26亿美元。
其 中，在PC领域，指纹传感器已成为保护电脑数据的可行手段，利用它可以提供安全的在线服务和其它互联网应用。具有指纹传感器的电脑和外设还可以鉴别使用 者，对网上银行、购物和其它互联网服务提供额外保护。这些传感器可以用于对电脑进行个人化定制，这是前所未有的，使企业可以限制某些人对某些应用程序的使 用，或者使家长能够控制孩子对一些网站的访问。
指纹传感器还可使手机、PDA、GPS设备、WiFi笔记本电脑和其它无线产 品能够存储和访问比以前更多的商业和个人信息。在某些国家，手机甚至已成为电子钱包。指纹生物识别是保护这些资料不被窃取的唯一可行的办法，并使移动商务 等新型应用得以实现。指纹识别在亚洲市场的增长尤为强劲，例如日本NTT DoCoMo推出了面向移动商务的生物识别手机；LG等韩国制造商也把指纹传感器集成到了手机当中，以支持无线银行业务。
技术进步推动指纹传感器获得市场认可
指纹生物识别技术有两种基本类型：传统的基于表皮的技术和次表皮技术。前者包括电容和温度式感应方式；后者包括先进的RF图像技术。
传统的电子指纹传感器是一块内含一组电容传感器板极的硅片。每个传感器板极产生一个电容度量，代表一个像素的灰度。对于年轻、健康和干净的手指，这种方法很有效；但当手指较脏、有磨损，或者年老皮肤松弛时，就不能得到正常的纹路信息。
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Art Stewart：RF天线阵列 |
温 度感应式指纹扫描器通过探测手指与半导体芯片之间的热流动(热通量)，生成手指的纹路图像。传感器采用发热元件来保证传感器芯片与手指表面之间处于不同的 初始温度。当手指放在扫描器上面时，芯片表面上的一组敏感的差分温度探测器，在短时间内探测出接触传感器的脊区域和不接触传感器的谷区域之间热通量的细微 差异。这种暂时性的热通量差异被转换成电信号，随后成为所在点的像素灰度值。这种表面感应方式高度依赖脊与传感器之间热接触的质量。当手指沾染灰尘、泥土 或其它东西时，就会妨碍良好的热接触，从而无法得到高质量的图像。在某些环境下也需要发热元件，提供足够的热差异，但也需要消耗更多的电源电流。
尺 寸的显著缩小是推动生物识别技术发展的一个关键因素。过去，指纹传感器的尺寸必须足够大，以便捕获整个手指表面，确定手指的主人。现在则不同，传感器尺寸 变得比笔尖还小，并且只用部分指纹就能确定使用者的身份，因此不必再使用以前那么大的传感器。而且，最新推出的高分辨率划擦式传感器(slide sensor)的尺寸更小、成本效益更高。当使用者把手指划过传感器表面时，就能通过扫描获得清楚的指纹细节、捕捉到大面积的指纹特征。由于影响指纹传感 器成本的最大因素是芯片尺寸，因此体积的缩小也使成本得以大幅降低。这对希望通过增加功能来提高产品价格，同时又不想过多增加制造成本的OEM来说，极具 吸引力。
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图3：集成了指纹传感器的手机。 |
精 确性和可靠性也是刺激生物识别技术迅猛发展的关键因素之一。随着半导体技术的发展，研究人员开发出了能够在任何条件下对所有人成像的传感器。虽然有些传感 器仍然使用传统的基于表层皮肤的传感技术，但目前最先进的划擦式传感器能够从皮肤表皮层下面读取指纹，这意味着即使手指表面磨损、受伤或者比较干燥，它也 能可靠地读取指纹。
例如，AuthenTec公司的TruePrint技术采用一种专利的RF天线阵列器件技术，通过产生和探测真 皮层所产生的电场来收集真皮层图像。这与电容性传感器形成的球形电场不同，后者只能探测非常靠近外层的表层皮肤。RF天线阵列可以对更大范围的手指区域成 像，因而能够产生高质量的、信息丰富的指纹图像。采用这种方法的另外一个优点是，指纹无法复制。
新型传感器还具有更多功能，例如可以取代笨拙的控制按钮，提供全面的导航能力，使用户能够方便地玩游戏和滚动屏幕。这些传感器还能让用户对自己的无线设备进行功能定制，这是前所未有的。例如，用户可以利用不同的手指操作速度不同的拨号，或者打开单独的好友名单。
在无线和PC领域有着广泛的应用前景
因此，指纹生物识别技术已成为发展速度最快的技术之一。富士通计算机、三星、索尼、Motion Computing、Memory Experts和APC等顶级OEM已在其产品中采用了指纹传感器。
消费电子协会(CEA)总裁兼首席执行官Gary Shapiro最近表示：“生物识别传感器是一个巨大的增长领域。我们正处于一个非常巨大的成长曲线的初期阶段，生物识别感应器件将成为消费电子产品的重要特点。”
最 近对美国消费者的调查结果显示，大多数美国消费者愿意多花点钱为其电子产品增加指纹生物识别功能，以使他们的生活更加方便和安全。美国消费者使用的电子产 品，许多都是亚洲生产的。AuthenTec发起的对两千多名成年人进行的科技调查显示，63%的消费者愿意在其PC和笔记本电脑上支付额外的费用，以加 装指纹生物识别；71%的人愿意支付额外费用，以在其手机上加装指纹生物识别系统。以下是其它的一些调查结果：在PC领域，43%的受访者 最感兴趣的是利用指纹传感器代替电脑密码或互联网密码；29%的受访者表示愿意多支付25美元，在PC或笔记电脑上添加指纹生物识别能力。在无线领 域，71%受访者有意增加指纹传感器，以保护其存储在手机中的敏感信息和个人信息；60%的受访者表示愿意利用具有生物识别功能的手机取代钱包——借记卡 或信用卡，用于购物、交通或网上银行业务。
作者：AuthenTec副总裁Art Stewart
