Authentec才是电容式指纹传感技术的拥有者

在Apple、Samsung、Huawei这些世界一流智能手机大牌开启的指纹识别时代里，基本上所有的手机品牌都认同了指纹识别即将为手机的标配，使得很多半导体设计公司纷纷涌入电容式指纹传感器的研发和市场化当中。但在表面热闹的态势下，却隐藏着深重的危机，大多数人其实并不知道这看似热气腾腾饕餮大餐，到底是美食还是毒药。

电容式指纹传感器共经历过3次研发热潮，第1次在90年代中及以前，第2次在2008年以前，第3次正当其时。凡对电容式指纹传感器做过专利调研的人，都不得不惊叹于前两次研发热潮中电路设计的五花八门奇思妙想，以及囊括了Siemens、Philips、Infineon、Atmel、STM、Epson、Sharp、Sony、Fujitsu、Hitachi甚至Intel这么多耳熟能详的名字的热闹程度。可惜往事如烟，第1次热潮的玩家们早已离场。第2次热潮中成立的企业留存至今也寥寥无几。第3次热潮尽管涌入了来自中国的新面孔，但大部分创意匮乏，极难看到一闪灵光。

从2013年至今，已有不少报道暗示电容式指纹传感器背后有“沉睡的专利大老虎”。只要略微调查第2次研发热潮以来发生的重要收购并购案，就知道这只大老虎的所谓沉睡，其实是在等待有价值的猎物。2008年金融危机终结了第2次研发热潮，一大批企业倒闭，其中就有研发部门设立在中国深圳的Symwave。在金融危机爆发的同时，Authentec也趁机收官，2009年收购Atrua，2010年收购Upek，把金融危机打击下硕果仅存的竞争对手收入囊中。这两个收购案的共同点是：以专利对抗为前奏，以低价收购为终结，被收购企业的产品线基本消亡。

到这里，谜底已经呼之欲出：专利大老虎就是Authentec。但Authentec凭什么成为专利大老虎的呢，不妨先了解一下背景知识：

发明专利的本质就是政府用技术垄断权来换取发明人对技术创新的知识进行公开。一方面免除了发明人的后顾之忧，使发明人可以积极投入发明创造;另一方面发明人公开的知识促进了社会的整体发展，使社会作为整体得利。所以通过发明专利获得的技术垄断权的上限就是该发明导致的全部的新的技术可实现内容。如果发明人开辟了一个新的技术理论，就有条件把该技术理论导致的新的技术实现形式全部获得专利授权。这就是技术理论发明人的“特权”。

图：基于苹果公司现有专利的产品

图：苹果公司专利历史与现状

详细图解指纹技术及专利演进

Harris在1997年5月16日向美国专利商标局递交了名为Electric Field Fingerprint Sensor Having Enhanced Feathers and Related Methods(具有增强特征和领先方法的电场指纹传感器)的发明专利申请，于1999年8月17日获得授权，授权号US9540526。这是Harris/Authentec/Apple的指纹传感器专利组合中最有代表性的一篇，在该专利的说明书里，发明人介绍了以往的电容式指纹传感器(Harris之前被称作被动式Passive，Harris之后被称作主动式Active)在可靠性(尤其是ESD)上的不足，并基于电场理论提出了新的设计，提高了对指纹进行探测的灵敏度，以提高传感器表面保护介质的厚度容限，来增强可靠性。如图1所示：

图1，Harris/Authentec/Apple的US9540526

Harris成功将电场传感器理论的必要电路作为US9540526的主权项得到授权。权项1保护了一种指纹传感器的像素电路结构，包括：

具有多种半导体器件的基底(substrate);

基底之上有第一层金属用于互联基地上的多种半导体器件;

第一层金属之上有第一层电介质;

第一层电介质之上有第二层金属作为地平面;

第二层金属之上有第二层电介质;

第二层电介质之上有第三层金属，作为传感电极(sensing electrodes)。

权项1披露的“基底 + 金属层 + 介质层”的层次结构是任何在硅芯片上实现的指纹传感器不可回避的基本结构;只有“多种半导体器件”的措辞可视为公开不充分，必须进一步描述否则不符合授权要求。权项12对此进行了诠释：还有屏蔽电极(shield electrode);

放大器(amplifier)的输入端连接传感电极，输出端连接屏蔽电极，放大器增益大于1，以增强噪声抑制能力。

Shield在电路设计里可以指跟噪声抑制功能有关的任何东西。例如FPC获得授权的US7864992B2，电路原理见图2。

图2，Fingerprint Cards AB的US7864992B2

电极17的主要功能是和传感电极11b形成耦合电容Cref，但同时也起到屏蔽来自基底的噪声的作用，也就是Shield;同时，比较器13由于正输入端14接地，所以等效为以负输入端12为输入端以输出端18为输出端的放大率大于1的amplifier。也就是说US7864992B2的技术特征完全符合US9540526，所有符合US7864992B2技术特征的商品