电子行业专题-屏下指纹加速渗透.pdf

请务必阅读正文之后的免责条款部分 证券研究报告 / 行业研究 / 电子行业 电子 行业 专题研究报告 屏下指纹加速渗透 ， 技术方案光学领先 2018 年 8 月 21 日 强于大市（ 维持 ） 投资要点 全面屏时代：生物识别新革命，屏下指纹蓄势待发。 2018 年度在消费电子领域 我们重点跟踪生物识别方面的创新， 5 月底在报告屏下指纹迎风起， 3Dsensing 待燎原中核心观点是伴随着全面屏渗透率加深，屏下指纹方案由于其符合真正全面屏要求以及契合用户传统操作习惯，预计2018/19 年出货将达 0.15/1 亿部，但是经过最近持续跟踪，我们发现主流厂商 HOVMS 均有在高端旗舰机中导入屏下方案的趋势，大概率本年度模组出货将超预期表现，我们预计光学方案 2018/19 年出货在 0.3/0.64 亿部左右，而超声波方案则在 2019 年突破，全年出货量在 0.3 亿部左右。 光学方案：渗透加速， 预计 2018/19 年出货量将达 0.3/0.64 亿部。 屏下指纹识别方案的技术路 径主要分为三种，分别是光学指纹识别方案、超声方案以及 全屏幕解锁方案。其中光学方案适配于自发光 OLED 屏，按结构分依次有准直层、小孔成像和摄像模组方案，分别在 VIVO X20Plus 屏幕指纹版、 X21、 NEX，华为 MateRS 保时捷版，小米 8 透明探索版有所应用。目前方案商内国内汇顶领先，其方案应用在以上 5 款中的 4 款，Synaptics（新思）方案应用其中 3 款，模组方面欧菲、丘钛已有出货。展望未来，我们认为光学方案将向 VIVO、小米、华为其他机型以及 OPPO、三星终端厂商进一步渗透，预计 2018/19 年搭载屏下 光学方案的智能手机出货量将达 0.3/0.64 亿部，对应市场规模 2.4/3.84 亿美元。 超声波方案： 巨头高通领衔， 2018-19 年有望量产出货。 相对于光学方案 ，超声波方案可以适配于 LCD 屏和 OLED 软屏，并且在手指油污、水渍甚至浸没水中时均能使用，但由于其无法在低价的 OLED 硬屏应用导致进展相对缓慢。目前主要参与方案商为高通、 FPC、思立微，其中高通方案已能穿透 0.8mm 玻璃 、 0.65mm 金属以及 1.2mm 的 OLED 屏 ，通过前期小米 5s 和乐视 Max2 应用，虽然并非屏下方案但已有技术积累，三星有望在下一代旗舰机上导入高通屏下超声波方案。 FPC 则已研发出自有超声波方案，在 2018 年将与下游终端客户合作并将方案推向市场。随着方案落地，我们预计 2019 年将是屏下超声波方案元年，潜在终端用户包括三星、苹果等， 2019 年出货量预计达 0.3 亿部，对应市场规模 6 亿美元。 风险因素： 屏下指纹渗透不及预期，光学、超声波技术发展不及预期，指纹模组价格下跌超预期 。 投资策略。 全面屏时代的到来推动智能手机生物识别领域的变革。短期内以光学和超声为代表的屏下指纹识别方案有望快速渗透 ，预计 2018/19年模组出货分别为 0.3/0.94 亿 部 ， 对应市场规模 有望达 2.4/9.84 亿美元 ；维持屏下指纹识别行业“强 于 大市”的评级，重点推荐模组封装龙头 欧菲科技 、 屏下指纹芯片设计先行者 汇顶科技、兆易创新 （收购芯片设计厂思立微）、光学赛道龙头 舜宇光学科技 。 重点公司盈利预测、估值及投资评级 简称 股价（元） EPS（元） PE（倍） PB 评级 2018E 2019E 2020E 2018E 2019E 2020E 欧菲科技 15.89 0.68 1 1.3 23 16 12 4.0 买入 汇顶科技 71.28 1.41 2.24 3.15 51 32 23 8.4 增持 兆易创新 102.79 2.22 3.19 4.14 46 32 25 12.8 买入 舜宇光学科技 88.55 3.38 4.55 6.21 26 19 14 8.9 增持 丘钛科技 5.48 0.14 0.30 0.37 39 18 15 2.1 持有 资料来源： Wind，中信证券研究部预测 注：股价为 2018 年 8 月 17 日收盘价 ，舜宇、丘钛为 港元单位 中信证券研究部 徐涛 电话： 010-60836719 邮件： txucitics 执业证书编号： S1010517080003 胡叶倩雯 电话： 010-60834773 邮件： huyeqianwencitics 执业证书编号： S1010517100004 联系人：晏磊 电话： 010-60838072 邮件： yanlei3citics 相对指数表现 资料来源：中信 证券 数量化投资分析系统 相关研究 1. 电子行业专题研究报告 双摄红利下降，模组厂毛利率底部在哪？(2018-08-15) 2. 电子行业跟踪报告 关注低估值、成长性、回报率与龙头集中 (2018-06-27) 3. 电子行业专题研究报告 屏下指纹迎风起， 3D Sensing 待燎原 (2018-06-01) 4. 电子行业 3D感应技术行业专题研究报告 从双摄到 3D：手机领域的光学变革 (2017-06-21) 5. 前瞻研究系列报告 11 手机摄像头：从“双摄”到“ 3D” (2017-03-02) -23%-13%-3%7%17%27%170821 171121 180221 180521沪深 300 电子元器件 电子 行业 专题研究报告 请务必阅读正文之后的免责条款部分 目录 屏下指纹识别：光学方案趋势确定，超声波方案商用在即 . 1 全面屏时代，传统屏上指纹已被颠覆 . 1 屏下光学方案成国产安卓主 力，超声波方案商用在即 . 2 光学方案：率先落地，加速渗透，中期趋势明确 . 4 行业概览：技术持续迭代， 2018-2019 年有望快速铺开 . 4 技术路径：从类电容式到摄像模组方案，模组价格降至 8 美金 . 4 产业 链及竞争格局：算法方面汇顶领先，模组领域看欧菲 . 9 前景展望：光学方案率先落地， 2018/19 年市场可达 2.4/3.84 亿美金 . 11 超声波方案：高通领衔，日渐成熟，观察性价比表现 . 12 全屏幕识别：下一代指纹识别热点，后续发展可期 . 13 风险因素 . 14 行业评级与重点公司推荐 . 14 重点公司评价 . 15 电子 行业 专题研究报告 请务必阅读正文之后的免责条款部分 插图目录 图 1：全面屏手机出货量及渗透率（单位：百万部） . 1 图 2：生物识别模组出货量（单位：百万部） . 1 图 3：屏下指纹（ VIVO NEX） . 1 图 4： 3D 面部识别（ iPhoneX） . 1 图 5：虹膜识别（三星 S9） . 2 图 6：后置指纹识别（小米 MAX3） . 2 图 7： 2D 人脸识别（ VIVO X20） . 2 图 8：光学屏下指纹模组结构 . 4 图 9：新思屏下指纹传感模组 . 4 图 10：准直层方案示意图 . 5 图 11：准直层结构 . 5 图 12： VIVO X20Plus 屏幕指纹版搭载准直层方案 . 6 图 13：准直层方案示意图 . 6 图 14：小孔成像方案示意图 . 6 图 15：新思小孔方案示意图 . 6 图 16：晶方科技小孔方案封装示意图 . 6 图 17： VIVO X20Plus 屏幕指纹版搭载小孔成像方案 . 7 图 18：摄像头方案 . 7 图 19：准直 /小孔 /摄像模组方案结构图对比 . 8 图 20：传感芯片感应区和外围电路区示意图 . 8 图 21： VIVO NEX 屏下指纹摄像头方案结构 . 8 图 23： 2018Q1 全球指纹识别芯片代工厂出货排名 . 9 图 24： 8 英寸产能对比（单位：万片 /月） . 9 图 24：准直层方案封装示意图 . 10 图 25：小孔成像方案封装示意 图 . 10 图 26： CMOS 传感器结构示意图 . 10 图 27： 2017 年 CMOS 全球市场份额 . 10 图 28： 2018Q1 指纹模组出货量（单位： KK） . 11 图 29：超声波指纹识别模组结构图 . 12 图 30： PMUT 结构示意图 . 12 图 31：高通超声波屏下指纹方案 . 13 图 32：超声波与光学指纹 识别成像对比 . 13 图 33： DFS 方案概念图 . 14 图 34： JDI 非硅基衬底指纹识别模组 . 14 电子 行业 专题研究报告 请务必阅读正文之后的免责条款部分 表格目录 表 1：生物识别技术分类及特点 . 2 表 2：不同指纹识别方案对比 . 3 表 3：主要品牌全面屏手机生物识别方案 . 3 表 4：搭载屏下光学指纹识别方案手机列表 . 4 表 5： 2018/19 年搭载屏下光学方案新机发布预测 . 11 表 6：重点公司盈利预测、估值及投资评级 . 14 表 7：欧菲科技财务状况 . 15 表 8：汇顶科技财务状况 . 17 表 9：兆易创新财务状况 . 19 表 10：舜宇光学财务状况 . 21 表 11：丘钛科技财务状况 . 23 电子 行业 专题研究报告 请务必阅读正文之后的免责条款部分 1 屏下指纹识别：光学方案趋势确定，超声波方案商用在即 全面屏时代，传统屏上指纹已被颠覆 “全面屏”时代，传统指纹遇冷，背部指纹、 3D 结构光、传统人脸识别、虹膜识别、屏下指纹为备选方案。 智能手机上的 指纹识别 功能由 iPhone5s 引领，其方案由 Authentec供应，也是从这款手机开始，正式迎来了更加安全、更加便捷的指纹识别时代。但是随着全面屏的到来，屏占比超过 80%是基本要求，甚至接近 95%，在此目标下，前置镜头 、 听筒 、指纹键以及品牌 logo 等元素都面临进一步缩小甚至从手机正面移出的要求，其中传统指纹识别模块首当其冲。为应对全面屏需求，目前市场上主流的替代传统屏上指纹的解决方案有五种，按终端厂商来看，分别是以 VIVO 为代表的屏下指纹方案，以苹果为代表的 3D 结构光方案，以三星为代表的虹膜方案和部分手机采用的后置指纹方案、以及 2D 人脸识别。 图 1：全面屏手机出货量及渗透率（单位：百万部） 资料来源： WitsView，中信证券研究部 图 2：生物识别模组出货量 （单位：百万部） 资料来源：拓蹼产研，中信证券研究部 图 3：屏下指纹（ VIVO NEX） 资料来源： VIVO 图 4： 3D 面部识别（ iPhoneX） 资料来源： Apple 0%20%40%60%80%100%020040060080010001200140016002017 2018E2019E2020E2021E出货量（百万部） 渗透率 0%10%20%30%40%50%60%70%0200400600800100012002014 2015 2016 2017 2018E指纹识别 其他生物识别 指纹识别渗透率 电子 行业 专题研究报告 请务必阅读正文之后的免责条款部分 2 图 5：虹膜识别 （三星 S9） 资料来源：三星 图 6：后置指纹识别 （小米 MAX3） 资料来源：小米 图 7： 2D 人脸识别 （ VIVO X20） 资料来源： VIVO 屏下方案符合用户习惯且成本较低，有望成为生物识别新趋势。 在全面屏手机的 五种 生物识别方案中， 后置指纹识别 由于其只是简单将前置模块移至后置，且仍然是传统电容式指纹识别，在技术上并无显著升级，所以最早应用于全面屏手机。但是由于在便捷性上不及正面方案，对于手型较小的用户不便，且会破坏机身背部整体性，在美观程度上也有所不足，我们认为此方案只是屏下、 3D、虹膜尚未商用时厂商采用的低成本方案，后续的方向大概率将指向中低端机型以及作为 3D、虹膜等的辅助。 3D 人脸识别 目前仅在苹果 iPhoneX，小米8， OPPO FindX 上有所应用，其 20 美元左右的模组价格为进一步推广的一大掣肘。相对于前置应用于生物识别，我们认为后置 3D 结构光方案与 AR/VR、人工智能结合将是一个更广阔的市场。 虹膜识别 则仅在三星品牌中有所应用，其他主流终端厂商尚无引进的态势。 2D人脸识别 仅 在软件上有所提升，运行时通过摄像头读取面部一定数量特征点并与预存图像进行对比，目前在全面屏手机中的应用较为广泛，但是随着全面屏向极值屏占比发展，正面的摄像头之类的元件必然会被移出，后续我们认为其应用方向仍然是中低端非旗舰、非极致全面屏机型。而 屏下指纹方 案 既满足了全面屏时代对于取消手机 Home 键的要求，同时也符合用户在手机正面操作的习惯，目前应用的厂商有 VIVO、小米、华为，潜在还将有 OPPO、三星等加入阵营。此外，由于模组整体的价格已 从 15 美元降至 8 美元左右，有望成为手机生物识别发展的新趋势。 表 1：生物识别技术分类及特点 名称 原理 优点 缺点 指纹识别 利用电容、光学、超声等手段探测手指表面指纹形态，并加以对照识别 技术相对成熟、产品价格低廉、模块体积小、认假率和据真率较低 容易非法获取和造假，人群适应性一般，越有 2.5%的群体难以使用 虹膜识别 通过摄像器材采集图像，基于人眼中虹膜的斑点、细丝、条纹、隐窝等特征进行编码、比对、识别 人群适应性好，认假率和据真率低、伪造难度大 运算量大、耗电多、识别时间长 人脸识别 基于人的脸部特征信息，通过结构光等方案采集人脸图像并进行检验识别 识别速度快，模组面积小 对环境的适应性差、防伪性较低 声纹识别 利用个体声音频率特征进行采集、比较、 识别 可以实现远距离识别 受周围噪声影响大，个体出现感冒等情况时无法使用，极易盗取和仿冒 静脉识别 利用人体红外光的特殊吸收作用，通过探取人体内部的静脉血管分布图像进行识别 防伪性极佳，认假率和据真率都极低，人群适应性好 设备体积较大 资 料来源： eeworld，中信证券研究部 屏下光学方案成国产安卓主力，超声波方案商用在即 光学率先落地，超声波后续跟进，屏下指纹识别加速渗透。 传统电容 方案运行是基于射频原理，但是其穿透厚度有限，极限在 0.4-0.5mm 左右，这也是传统指纹模组需要在屏幕上开孔的原因。为了实现屏下指纹识别，目前共有三种不同的解决方案，第一种是以汇顶、新思为代表的光学方案，第二种是以高通、 FPC 为代表的超声波方案，最后一种是 以 上海 箩箕 、CrucialTec、以及其他方案厂商均在研发的 全屏幕识别方案。其中光学方案已率先落地，在VIVO、华为、小米等终端获得应用，由于其需要光源故终端手机均为 OLED 屏幕；超声波电子 行业 专题研究报告 请务必阅读正文之后的免责条款部分 3 方面 预计 三星将在下一代旗舰机 S10 上采用，选择高通方案。目前高通方案可以穿透1.2mmOLED 层或者 0.8mm 玻璃层；由于 OLED 硬屏中存 在空气层阻止超声波传导，故目前高通、 FPC 方案适用于 LCD 和柔性 OLED。全屏幕方案对于屏幕和指纹识别模组的整合程度要求较高，可能带来高成本等问题，目前方案仍处于试验阶段，存在不确定性。 表 2：不同指纹识别方案对比 方案 光学式 超声波式 全屏幕识别方案 原理 /构成 在屏幕下方集成光学传感器，通过OLED 发光照亮指纹，利用折反光的干射条纹来识别用户的指纹纹路 通过 MEMS 发出超声波扫描手指，利用手指纹理及其它材质对声波的吸收、反射和穿透作用的差异，对指纹的嵴与峪所在的位置进行识别 将电容指纹传感器集成到玻璃面板上，实现传感器的透明化，然后透明传感器被放置在显示面板的上方以解决传统电容方案穿透力不足的问题 优势 面积小、厚度薄；解锁的成功率高 ，强光下表现相对差，最新方案无需贴屏 ， 具有较强的穿透性，安全性高，对于手指的干湿度要求更低 能够实现全屏幕的指纹识别 劣势 受手指表面的油污、湿度干扰大 必须贴屏， 成本相对较高 对手机盖板厚度要求严格，且可能造成屏幕保护膜无法使用；元件小型化和识别精度有待提升 屏幕要求 OLED 硬屏、 OLED 软屏 OLED 软屏、 LCD OLED、 LCD 算法提供商 Synaptics，汇顶科技，敦泰、思立微等 高通、 FPC 等 JDI、 CrucialTec、 IDEX、上海萝箕等 价格 8 美元左右； 预计 10 美元左右 未知 资 料来源： Digitimes、新浪科技、半导体行业观察等，中信证券研究部 表 3：主要品牌全面屏手机生物识别方案 品牌 机型 发布时间 起售价 生物识别方案 苹果 iPhoneX 2017/9/13 8388 3D 结构光 三星 S9 Plus 2018/2/26 6699 虹膜 +面部 +电容（后置） A9 star 2018/6/7 2696 电容（后置） Galaxy S 2018/5/21 3299 虹膜 +面部 +电容（后置） Galaxy S8 2017/3/29 4499 虹膜 +电容（后置） Note8 2017/9/13 6988 电容 +虹膜识别 华为 P20 2018/3/27 3788 电容 nova3e 2018/3/27 2199 面部 +电容（后置） nova 3 2017/12/7 2799 面部 +电容（后置） 畅享 8e 2018/3/29 799 电容 mate RS 保时捷款 2018/4/12 9999 屏下光学 +电容（后置） mate10 2017/10/16 3399 电容 畅玩 7C 2018/3/12 899 面部 +电容（后置） 荣耀 10 2018/4/19 2599 超声波（屏上）（ LCD 屏） 荣耀 paly 2018/6/6 1999 电容（后置） 荣耀 9i 2018/6/6 1399 面部 +电容（后置） OPPO R15 2018/3/19 2699 面部 +电容（后置） R11s 2017/11/10 2799 面部 +电容（后置） Find X 2018/6/20 4999 3D 结构光 A5 2018/7/8 1500 面部 A3 2018/4/21 1999 面部 A1 2018/3/23 999 面部 VIVO X21 屏幕指纹版 2018/3/27 2898 屏下光学 X21i 2018/5/17 2404 面部 +电容（后置） X20Plus 2017/9/22 2798 面部 +电容（后置） Y85 2018/3/19 1798 面部 +电容（后置） NEX 旗舰版 2018/6/12 4727 屏下光学 NEX 2018/6/12 3898 电容（后置） 小米 小米 8 2018/5/31 2699 面部 +电容（后置） 小米 8 透明探索版 2018/5/31 - 3D 结构光 +屏下光学 小米 8SE 2018/5/31 1799 面部 +电容（后置） 小米 Max3 2018/7/19 1699 面部 +电容（后置） 电子 行业 专题研究报告 请务必阅读正文之后的免责条款部分 4 品牌 机型 发布时间 起售价 生物识别方案 红米 6Pro 2018/6/24 969 面部 +电容（后置） 红米 6 2018/6/12 769 面部 +电容（后置） 红米 6A 2018/6/12 599 面部 +电容（后置） 红米 Note5 2018/3/16 1099 面部 +电容（后置） 资料来源：苹果、三星、华为、 OPPO、 VIVO、小米，中信证券研究部 光学方案： 率先落地， 加速渗透，中 期趋势 明确 行业概览：技术持续迭代， 2018-2019 年有望快速铺开 国产手机厂商主导，屏下 指纹 光学 方案日新月异。 光学屏下指纹的应用始于国产 VIVO X20 Plus 屏幕指纹版本，是由 VIVO 在 2018 年 CES 展会上发布，指纹识别方案是由新思提供的 FS9500 Clear IDTM。随后在 2018 年 3 月， VIVO X21 发布，新机搭载第二代屏下光学指纹识别技术，采用新思方案以及汇顶科技的屏下光学指纹识别方案。在 2018 年 6 月，VIVO 发布旗舰机 VIVO NEX，搭载第三代屏下光学指纹识别技术，汇顶科技独家供应方案。其他品牌机方面，华为 Mate RS 保时捷版于 2018 年 3 月发 布，搭载汇顶方案。 小米 8 透明指纹探索版于 2018 年 5 月发布，同时采用新思和汇顶方案。魅族 16 于 2018 年 8 月发布，其屏下指纹采用汇顶方案。 图 8：光学屏下指纹模组结构 资料来源：搜狐科技 图 9：新思屏下指纹传感模组 资料来源：新思官网 表 4： 搭载 屏下 光学指纹识别方案手机列表 品牌 机型 发布时间 方案供应商 VIVO X20 Plus 屏幕指纹版 2018 年 1 月 新思 X21 2018 年 3 月 新思、汇顶 NEX 2018 年 6 月 汇顶 小米 小米 8 透明探索版 2018 年 5 月 新思、汇顶 华为 华为 MateRS 保时捷版 2018 年 3 月 汇顶 魅族 16 2018 年 8 月 汇顶 资 料来源： vivo、华为、汇顶科技、新思等，中信证券研究部 技术路径：从类电容式到摄像模组方案，模组价格降至 8 美金 光学方案应用以来，已从类电容式发展至摄像模组方案。 自从 2018 年初屏下指纹光学方案在 VIVO X20 Plus 屏幕指纹版应用以来，手机厂商 VIVO 的机型从 X20 Plus 到 X21，再到 NEX，其屏下指纹识别方案按照内部构造经历了准直层方案、小孔成像方案、以及最新的摄像模组方案。根据 VIVO 公司口径，第三代摄像模组方案相较于前者，指纹图像精度提升 50%，解锁速度提升 10%。 电子 行业 专题研究报告 请务必阅读正文之后的免责条款部分 5 准直层方案：屏下光学方案初探 指纹识别折返光线存在折射和散射，准直层将光线转化为清晰度更高的准直光。 针对智能手机屏下指纹识别的设计，是在显示屏下堆叠光学指纹感光元件。模组方案之上而下分别为玻璃盖板、 AMOLED 显示层、准直层、滤光片、感光元件层，通过 OLED 自放光照射到盖板玻璃上方的某一限制区域的指纹，产生的反射光至少要穿过盖板玻璃和显示层，由于盖板玻璃具有一定的厚度，光线在透过返回的过程中会发生比较严重的折射和散射，导致指纹影响无法在光学指纹芯片上清晰成像，厂商通过在感光芯片层和显示层之间加入一层准直层来解决上述问题，准直层从结构上讲就是一层板上有若干个光通道，其结构可以使光纤，或者其他可以将发散光转化为准直光的透镜结构，除了通道是是透光的，壁面及其他区域都采用遮光材料涂覆。运行过程中，反射光通过盖 板玻璃、 OLED 层后进入准直层，在准直层过滤折射、散射光，使得到达感光元件层的光线为准直光，从而获得清晰成像。 图 10：准直层方案示意图 资料来源： VIVO 专利报告书，中信证券研究部 图 11：准直层结构 资料来源： VIVO 专利报告书，中信证券研究部 VIVO X20Plus 屏幕指纹版 采用此方案 ，引领屏下方案落地。 VIVO 在 CES 2018 展会发布 X20Plus 屏幕指纹版，新机 搭载新思 FS9500 Clear ID 光学指纹 识别方案，为 全球首款可量产的屏下指纹手机。 电子 行业 专题研究报告 请务必阅读正文之后的免责条款部分 6 图 12： VIVO X20Plus 屏幕指纹版 搭载准直层方案 资料来源： VIVO 小孔成像方案：结构进化，成像改善，成本降低 小孔方案成像更清晰，同时进一步减薄屏幕厚度。 相对于准直层方案，小孔方案在此基础上进行改进。原方案中，仅靠一层准直层对折返光线进行准直处理，但是在真实结构中由于盖板玻璃和 OLED 层的 存在，屏下的指纹识别模块距离屏上的指纹至少在 0.5mm 左右，其得到的图像方案将是模糊的，并且此时准直层需要占满感光元件层与 OLED 层，导致模组厚度增加。在小孔方案中，提出一种准直器（图 14 编号 43 结构）包含至少两个准直层（黑色