指纹识别器的市场在过去几年中已经迅速增长，主要的增长动能来自笔记本电脑和手机市场的使用率增加。当指纹识别器的价格滑落，且终端使用者对于安全和隐私的考虑又上升时，指纹识别设备的需求随即建立。
 
在移动电话的市场中，指纹识别器的适用性正从两个方面明显增长。第一是含有操作系统的PDA手机市场，例如移动Windows CE和Windows Mobile。第二方面的增长在于近距离无线通讯(NFC)的商务电话，如由au KDDI或NTT DoCoMo在日本所提供的产品服务。除这两方面，日本、韩国和中国大陆的低价特色手机也已采用指纹识别器来作为隐私方面的解决方案。

PDA手机成指纹识别器最大驱动力

全世界有数十家指纹识别器供货商，这些公司大多数都把指纹识别器提供给政府机关和笔记本电脑厂商。至今为止，在移动电话市场，以AuthenTec为市场主导，在手机市场占有率已超过95%。而剩余的移动电话市场，则由其它供货商来分配，包括Atrua、Atmel和富士通(Fujitsu)。
 
指纹识别器最大的手机移动市场是日本，已售出超过600万部以上。韩国、中国大陆和中国台湾市场的需求随后也将陆续增加。据了解，在日本，NTT DoCoMo已经有十四款手机机种，包括F904i、F903iBSC、F903iX、F903i、F902iS、F702iD、F902i、F901iS、F901iC、F900iC、F900iT、F506i、F900i、F505i；另有au KDDI的W51H机种以及Willcom的WX321J与WX311J两个机种，采用指纹识别器。在韩国，则有LP3800、KP3800、LP3550、SCH-S370与PCK6000等五个机种采用；中国大陆目前则有三个机种采用。

 TruePrint技术示意图

根据Frost & Sullivan的分析报告，指纹识别器在笔记本电脑的采用率从2004年的3.0%以非常快的速度增长至2007年的13.3%。预计2008年采用率将攀升至35%。同时，自今日起，前十名的笔记本电脑制造厂商中，有九名都会生产指纹识别模块。
 
伴随着Windows Mobile和Windows CE操作系统，PDA手机也开始像Windows的计算机一样更多元化。PDA手机需能包含大数量的信息，如使用者可通过ActiveSync，简单地将数据同步和计算机连结，和把电子邮件直接从服务器传至Outlook。一旦这些设备遗失，可能会引起公司机密和私人信息的泄漏。根据美国的沙宾法案(Sorbane-Oxley Act)，甚至可能会导致个人的债权责任。
 
指纹识别器保护着PDA手机，并且提供许多额外的特色，从而提升结合指纹识别器的附加价值。Gartner预估在2006年，Windows Mobile和Windows CE的市场约有九百九十五万套的规模。Gartner也预计2007年第一季约出货三百一十八万套，相较于2006年第一季增长64.4%。PDA手机电话的市场预期将会持续增长，并将带动指纹识别器在移动电话市场的增长。
 

指纹识别器弥补密码输入之缺
 

指纹识别器提供给装置并非只有安全，还有便利性。以冗长的数字和字母当密码能提高安全性，但是对于终端使用者来说，键入并记住密码非常不方便。对于不同的网域和应用，有着不同的长密码，更是复杂，在便携式装置上输入这些密码的不便性将令人难以接受。
 
在笔记本电脑中，指纹识别器对使用者而言，会被当作达成便利性安全的一个方法，一旦广泛采用，指纹识别器更可提供几个超过密码的优势。
 
首先，冗长和错综复杂的密码容易被忘记，而指纹不可能遗忘，而且长时间来说是非常稳定。指纹总是与使用者在一起。读取手指表面的指纹识别器可能很难由表面损坏或受污染的手指读取数据，而用TruePrint技术来动态读取手指活体层的指纹识别器将正常工作。通常会有多根手指被登记进指纹识别器装置，因此如果被登记的手指之一受伤，其它的手指也能被使用。
 
其次，密码可能被偷或被未授权的用户使用，而且盗用这些密码就像是窃取写在纸片上的密码一样容易。
 
而指纹是相当难被窃取，对犯罪者来说，就好像要从一个杯子上的指纹创造出假的指纹一样困难。即使一只假的手指被成功仿冒，防伪的TrueMatch技术可侦测伪造手指，会通过在刷指纹的期间检查指纹的自然扭曲程度，而在软件中拒绝假的手指。更进一步则是以硬件为基础的技术，它是以测量手指的电气特性来拒绝假的手指。
 

NFC结合指纹识别风行日本

NFC装置已经被整合至在日本的移动电话中好几年了。NFC装置在Sony公司商标FeliCa之下被制造，已成功支持日本铁路和移动通讯厂商NTT DoCoMo。现今，NFC赋予手机能够在购买前，通过以现金储值NFC账号的运作来行使交易，这些装置包含了货币价值，亦等同将信用芯片嵌入其中，这些装置的遗失将造成实质上的金融损失。
 
对于移动电话而言，指纹识别器对NFC来说是一个优秀的伙伴。NFC支付款项系统的概念是为了快速交易。使用密码锁住NFC卡片对用户来说会造成多余的不便。通过指纹识别器，用户便能简单地完成交易。目前，在日本已有十一个电话模块使用NFC和指纹识别器，而全世界的电信厂商正对其显示出高度的兴趣。  
 

指纹识别器操作方便

指纹在手指上是以类似波峰和波谷的图型分布。每个人的每根手指都不同于其它人的指纹，除非特别的情况，否则手指的表面不会没有指纹。通过指纹来做鉴定，已有超过100年的历史。
 
指纹识别器是存取指纹图像的装置，并且被用于验证使用者身份。使用指纹识别的特别之处，是使用者刚开始须通过指纹传感器登录他的指纹进到系统之中。指纹的图像会被译成代码范本并且以安全牢固的方式储存在系统里。之后，当使用者存取系统时，用户会通过指纹识别器验证他和系统的指纹，如果验证指纹图像符合系统中任一枚指纹，使用者则可成功存取系统。

指纹识别器按照手指纹呈现的方式分成两种类型：接触按压式和滑动式指纹识别器。按压式传感器是大面积的传感器，其要求使用者将手指按在传感器的表面上，这些传感器同时截取整个指纹的图像。接触式传感器对手机的使用者来说过大也过于昂贵，不过，尽管如此，小型的接触式传感器同样已经在日本销售。

滑动式传感器比较小，而按压式矩形传感器，有着较宽且较长的尺寸。它们要求使用者纵向地将手指滑过传感器，而传感器则循序地存取指纹图像的片段，这些指纹图像的片段会用来产生指纹的模型。

表皮/真皮层图像有差异

指纹感测技术被更进一步分类到以皮肤渗透度为基础的两个型态，包括描绘手指表面层的技术和描绘在表面之下活体层的图像存取技术。以表皮为基础的技术包括光学式，电容性和热感式等技术；并且这些技术的物理概念允许只作手指的表面图像存取。真皮层的图像存取技术如TruePrint，使用射频(RF)的专业技术穿通过手指的表面，进而截取手指底下真皮层的图像。
 
一般人手指的表面是会损坏、污染或干燥的，对于表皮存取的技术来说，会导致成像失败的问题。而真皮层图像存取的技术对于这些有问题的手指则反应良好。对于移动电话来说，光学式指纹传感器体积虽过大，却有其特色。光学式指纹传感器使用光来存取指纹图像，并且用在指纹间的波峰，也就是表面的表皮层，以及波谷，也就是空气之间的折射率的差别来读取这种指纹图案。差别之处是光在手指到传感器的接口中的部分反射里，只有手指的表面是被读取的。光学指纹传感器的供货商如Digital Persona和Mitsumi。
 
直流电容式的指纹传感器使用水平放置的平行板之间的电位来读取指纹图案，它从表面的表皮层和空气间的电介质常数的不同，来读取同一平面上的平行板之间微小电容的差异。因为来自平行板的电场度衰退的非常快，通常以倒转距离的-3次方的速度衰退，它穿不透皮肤的表层，因此只读传感器的表面。直流电容式指纹传感器的另外一个限制条件是，因为不能穿透进入皮肤，厚的涂层也就不能被用于保护传感器。然而，对于使用裸露式传感器的移动电话，薄的涂层来保护传感器也是不适用的。
 
直流电容式的指纹传感器供货商如Atrua、Upek、富士通和Lighttuning等。 热感式的指纹传感器利用在表面的外皮层和空气之间的热传导率中的不同来测量指纹图案，因为热感式的传导是基于和传感器接触的不同材料，故传感器只读表面层。另外，在一些情形中，为了指纹的读取，需要一个加热器来改变传感器的温度，这会导致非常高的功率消耗，主要代表厂商如Atmel。
 
射频式的指纹传感器通过送一个射频信号进入手指，并截取来自真皮层的反射信号读取指纹图案。MF频带中的一个信号被送进手指而且经过在皮肤表层没有传导性的细胞。当信号击中有着高传导性的真皮层时，它会向传感器做信号的反射，而且被传感器的像素数组，即点矩阵所读取。这反射的电场强度跟相距传感器的距离成反比(~d-1)，且在波峰和波谷之间的高度差中被读取。由于距离的关系，电场强度衰减的程度是缓慢的，所以真皮层则可被读取。除此之外，这慢速的衰减则允许传感器表面可拥有较厚涂层来作保护，使它们更适合整合在手机的外部。
 
此外，指纹识别器的分辨率也很重要，通常要求500ppi，若分辨率低于500ppi，将会得到非常差的效能。
 

图样比对法效能较佳

指纹功能的另一种组件则是比对软件。指纹比对的算法被分类成特征点(Minutia)比对和图样(Pattern)比对。特征点比对是旧式的指纹比对算法，它是检查指纹中不连续的部分。主要被使用在犯罪学中，从一个大的数据库中选择有潜在符合的一小部分，来对照要比对的指纹。包含在特征点比对里的信息较少，才能放进整个数据库中数据库中。
 
然而，因为许多指纹的信息被忽略，大的指纹区域就会要求作精确的比对。当以低效能的CPU或是小型指纹传感器的移动电话进行比对，其效能可能是很差的。
 
图样比对是较新的指纹识别算法，在指纹中检查波峰和波谷的图案和流动方式。与特征点比对相比较，它使用更多的指纹信息，并且在有限的CPU效能和相对小的传感器的移动电话应用上，有更卓越的效能。有时多余的信息，像是斑点等异常的指纹对象，也能被加到图样中，而提高比对的效能。现今，图样比对是全世界大多数的移动电话中所使用的匹配算法。  
 

指纹识别器可多样搭配
 

指纹识别器除了验证之外，还可以被使用在多种应用过程之中，这些应用包括导航功能、装置锁、档案锁、信息保护、电子邮件保护、快速拨号、网页连接、自动填入用户名/密码，以及应用软件的启动和触碰唤醒的功能。对于有NFC功能的电话来说，应用包括启用或者解除NFC连接的能力。
 
装置锁是个特色，当使用者须要滑动手指来开启或关闭手机时，为了安全起见，建议用户用不同的手登记多根手指，以避免不能解开电话锁的窘境。另外，有些手机也允许使用者除了指纹外，也可设立一个密码来作解锁之用。 

档案闭锁是要求使用者滑动他的手指去开启或者解密一个档案的功能。信息保护和电子邮件保护则允许使用者滑动他的手指去读取其信息或电子邮件。
 
网络连结、速拨功能和应用程序启动须要多根手指被登记进手机中，而且不同的手指会连结不同的网址，拨不同的电话号码，而且取决于背景或使用者设定，而有不同的应用。
 
当网站和内部网络账号的用户名和密码跟指纹连结在一起，特色是用户名称和密码则会被填入。也就是说当使用者滑动他的手指，用户名称和密码就会直接填进网站。这对没有键盘来输入字母和字符串的掌上型设备特别有用。加上网络启动连结，这提供了一个滑动连结来验证网站和内部网络。
 
上述的鉴别特色被传感器的图像模式所支持并使用多根手指验证API，与此同时，比对的准确和速度也相当关键，因为更多的样板需要被比对，因为有较高的可能性出错，而且比对的时间也会增加，所以，当更多的手指同时地被相配比对的时候，比对的准确度会降低。因此，最初的准确度和比对速度一定高得足以适应多根手指。TrueMatch已经是一种被证明在百万部手机中使用十根手指同时的比对技术，并已经成功地被使用在同时使用三十根手指来比对的设备里。
 
导航功能是使用指纹识别器来作为一块类似于小触碰板的导航设备功能，通过在指纹传感器上移动手指，传感器能成功地抓取手指的连续图像并且计算移动。以这种方法，指纹识别器通过移动一个类似于一块触碰板的指针充分实现了如鼠标般全方位的导航。
 
另外，传感器能侦测到是否有手指已经被放在传感器上或是离开了传感器，因此利用传感器也能被解释为单击鼠标、双击或是单击后拖曳。
 
对导航信号来说，也能被过滤成关键压力动作，对没有全方位导航按键的电话来说，可设定成四向键或者是八向键。轻敲传感器将被整合成OK或者选择键。
 
导航模式是一个典型的支持，通过传感器在有规律的时间距离下输出导航封包的一个特殊模式。
 
触碰唤醒的功能是当CPU进睡眠时，指纹传感器会搜寻手指接触与否的功能。在这方面，指纹传感器则作为一只叫醒CPU的按钮。触碰唤醒的功能被传感器的低功率指纹侦测模式所支持，独立运作而不通过CPU，当传感器识别到一根手指时，则会发中断信号来唤醒CPU。这低功率的指纹侦测，仅需要极少量的电流，会降低对电池寿命的影响。目前在市场上没有任何手机已经整合触碰唤醒的功能。
 
对移动电话来说，在选择指纹传感器过程中的最重要原素是耐久性、尺寸、费用、功耗和效能。
 
耐久性
 
指纹传感器是不同于其它IC的一个裸露和易被外部物理损伤的设备，可能跟钥匙和硬币等其它物体一起被放入使用者的包包。如果传感器暴露在电话外面，那在动态的影响和静态压力两个方面可能损坏指纹传感器。

动态影响乃由对象直接撞击传感器引起，如使用者走路时外力的撞击；静态压力来自对抗从传感器的对象压入，举例来说，人坐着时，物品对手机产生压力。在相关产业里，收集且修理被损坏指纹传感器的费用远超过支付给更耐用传感器的额外成本。

以硅为基础的指纹传感器，被在硅晶感测区域上方放置的涂层所保护。这些涂层通常是有机和与半导体程序兼容的介质材料。通常，较厚的涂层会导致更高的稳定性。若指纹传感器用少于7微米的涂层整合进入手机中，则预计每个月的次品退回比例会大于10,000ppm。对于裸露的移动电话来说，9微米的有机加非导电性总涂层厚度应可降低损伤退回的程度，达到一般可接受的范围标准。

尺寸

移动电话的趋势迫使组成对象更小，在移动电话里，指纹识别器是较大的设备。然而在现今的传感器则能提供大约三分之一典型八向键对电话的空间缩减。事实上，传感器的尺寸已被驱使成足够取得指纹区域的最小宽度。较旧的特征点比对技术至少需要10～15毫米的传感器宽度。用图样比对技术，对于准确比对的要求，传感器宽度可降低至6.5毫米。最好的尺寸是宽度缩减，让指纹传感器更容易被整合进入大多数的手机电话之内。

费用

在移动电话里的另一个主要考虑是价钱。指纹传感器的价格在过去5年内稳定地下调，从30美元到现在的5美元以下。然而，设备本身的价格不是最重要的事，而是所有的总费用。这费用包括指纹传感器、外部组件的组成部分、用户支持和次品退回。低价的指纹传感器可能会有很差的效能表现，导致须增加客户端的支持，并且薄的涂层会有相当高的退回比例。
 
功耗
 
移动电话跟使用的次数有关，例如交谈时间和待机时间。而指纹传感器消耗极少能量，并在使用时产生不到1%的消耗。在指纹传感器的选择过程中，这定期的电源消耗并不能代表在支持指纹传感器中的总电流消耗。一般而言，指纹比对的动作低于2秒，且使用低于电池0.01%的能量。

不过，使用者能用指纹传感器来执行导航模式每天数小时。在导航模式期间，CPU须处理从传感器送来的导航数据。在传感器中，差劲的导航设计引擎，会产生几千字节的封包数据，并且使用到超过20%的CPU处理资源。这额外处理效能的使用会使CPU支持传感器的功耗增加，并且必须被计算进总功耗中。

因此，如TrueNav导航引擎，用别的方式来压缩导航封包，并且减少八分之一导航封包负载重量，相对也降低功耗和增加使用时间。

效能
 
如果指纹传感器拒绝登录的使用者的次数，即错误拒绝率(FRR)，接受未登录的使用者，即错误接受比率(FAR)，或者无法让使用者登录(FTE)等三项数值太高，指纹识别器就等同无法使用，手机可能会被退回。

选择指纹识别器，应该基于现实环境的经验。对于坐镇办公室的用户来说，指纹图案都不会太差，在这些人身上试验将无法探测指纹传感器的好坏差异。不过如护士或理发师，或有着干燥手指的老年人，使用者的手指可能已经损坏或者受污染，将是评判优劣的标准。

应用版图不断扩张
  

除手机之外，LG-Nortel(IP Phone 8540)和Polycom(CX700)已经在VoIP台式机上使用指纹识别器。一些笔记本也已经宣布用指纹识别器来消弭移动电话和个人笔记本电脑之间的距离。Medion(GoPal 4425)最近则发布一款采用指纹识别器的个人导航装置(PND)。
 
显而易见，指纹识别器在笔记本电脑市场已有显著增长，并期待在手机市场的增长。指纹识别器在手机市场的最大两个驱动者是Windows操作系统的发展和NFC。对于将指纹识别器整合进入低价手机，隐私方面的考虑则是持续的驱动力。

指纹识别器提供给移动电话更便利性的安全方案。其它像导航装置，文件/信息/电子邮件闭锁，网络/应用程序的连结和速拨功能，及使用者名称/密码的取代与输入，皆是指纹识别器可以附加的价值。
 
选择指纹识别器最重要的设计考虑是耐久性、尺寸大小、包括消费者服务和修理的总数费用、中央处理器加传感器耗电量的总数值，以及FAR、FRR和FTE等性能。

作者简介：叶锡仁，AuthenTec市场营销总监，http://www.authentec.com。
中文资料查询，请访问EDOM Technology网站：http://www.edom.com.tw/cn/index.jsp?m=viewblock&id=185。