谁来拯救指纹识别技术专利危机

2016-05-12 06:10:41来源: 集微网
    2012年苹果公司收购Authentec切入指纹识别领域,2013年推出革命性的Touch ID,掀起智能手机装载指纹识别的热潮。

众所周知苹果是消费电子业头号专利流氓,2011年至2015年的组合诉讼从三星获赔5.48亿美元。而Authentec则是指纹领域的头号专利流氓,防御Atmel的专利进攻取得有利和解,基于专利诉讼胜局收Autra并Upek,才爬上垄断地位。收购Authentec前后,苹果公司又申请了40多件专利,准备了封装、模组、指纹技术3组专利陷阱严阵以待。以至高通为了规避专利对“电容式”绕道走,弄个至今难产的“超声波”。

随着苹果新申请的指纹专利纷纷得到授权,指纹领域专利大战即将爆发。

一、专利陷阱

第一组,封装方法。权利要求和法律状态见下表:





苹果封锁了“Trench + wire bonding”的各种变体,如下图所示:

US8736080 / US8981578是结构专利,US9018091/US20150230339是方法专利,CN103533751(发明)和CN203521398(实用)结合结构和方法。只要采用“挖槽+接合线”封装的指纹芯片,就必然落入苹果专利的保护范围。

第二组为模组结构专利。权利要求和法律状态见下表:



苹果在美国已获授权4个指纹传感器模组结构发明专利,在中国申请3个发明专利,获权1个实用新型专利。位于手机正面屏幕下方的按键,凡采用“按钮+指纹传感器+锅仔片”或者“蓝宝石+指纹传感器+按键电路”这样的叠层结构,就落入苹果专利的保护范围。甚至US9268989的保护范围为“玻璃盖板+屏幕+紧贴屏幕的指纹按钮(指纹传感器+电路+加强件)”,试图把前置指纹按钮智能手机一网打尽。

第三组是指纹技术专利,封锁了基本原理引申出的必要结构和方法:



US5940526和DE69808073T2是开创Active(RF)型的发明专利,锁定“传感电极连接至有源电路(active circuit)以产生与采集到的指纹相关的信号”。该专利指出Active主动型以像素内有无Active Circuit为标志。有些公司把Active / Passive型的区别解释为有无Bezel,可能为了搅浑水遮掩自己的侵权风险。

而US20140003681 / CN104335226A,锁定了指纹模板的数据结构,“用指纹片断和片断之间的几何关系作为指纹模板”。这几乎是小面积按压指纹方案提高指纹识别速度的必由之路,是苹果专利壁垒中最关键的一个。苹果开辟了小面积按压指纹方案的商业潮流,但仅仅把指纹传感器做小不能成为专利权,所以获得必要算法的授权是唯一可行的。美国和欧洲的专利局曾授予Atmel滑动指纹传感器的图像拼接方法专利权,其和滑动指纹传感器的关系与此类同。有在先案例,该专利授权应该不成问题。

二、坑里有谁?

除了第一代Touch ID外,只有一款国产手机跳了封装专利的坑。幸运的是,受困于指纹模组的产能,这款手机不但跳票,最终还没能实现大批量销售,失去了被苹果诉讼的价值。(http://www.leiphone.com/news/201502/ySIkQgypneg9aGLP.html

模组专利就厉害多了,2016年有不少国产大牌手机中招。这体现了普遍的专利意识淡漠,因为有2015年面市的三星Galaxy S6的指纹模组可以参考,只有凸起没有锅仔片。

但可惜,三星最终还是掉坑。这要从三星的指纹供应商Validity(Synaptics)和Authentec(Apple)的历史恩怨说起。Validity的US7099496宣称的传感原理与Authentec区别不大(Authentec发射正弦波接收回来同步解调,Validity发射方波接收回来带通滤波后同步解调),但多年来Validity一直成功规避掉Authentec的专利封锁。可惜跟进者和原创者长期同台竞技早晚会杯具。苹果在2016年4月获授权的US9305959有4个独立权项,优先权为2013年6月5日,恰到好处的锁住了2015年面市的Galaxy S6的指纹模组使用的结构特征“交叉总线 + 穿透基板的孔”。

至于指纹技术专利近乎无解。先看电路,欢迎厂商前来认领:

算法专利也钓上大鱼:

瑞典厂商Fingerprint Cards AB在官网介绍了他们采用的算法:“包括两个步骤:登记和验证/识别。在登记过程中从指纹图像中提取多个不同的区域。这些区域和它们之间的几何关系一起形成唯一的每个指纹模板。”这跟US20140003681的权项实在太像了。

FPC君应该好好解释一下怎么规避US20140003681专利风险,否则即使是“非故意侵权”,一旦苹果获得授权也会给客户带来禁售风险和赔偿损失。因为指纹匹配时有“X平移,Y平移,旋转”三个维度的自由度,把指纹片断之间的几何关系预先求出来,可以加速小面积指纹匹配算法的运算速度。为了追求速度,自主跳坑,其情可嘉。

三、怎么破?

第一式,拆 

TSV封装技术有利于简化模组结构提升模组良率,遵循“封装为模组服务”的设计理念,迈瑞微在2015年领先于苹果量产了基于TSV指纹传感器封装的指纹模组,并申请了发明专利CN201510233087.1,PCT/CN2016/071701《指纹识别模组》。随后,在iPhone 6S,苹果第二代Touch ID跟风迈瑞微使用了TSV封装技术,“trench + wire bonding”专利组合沦为废品。



第二式,挡

苹果圈住蓝宝石,迈瑞微就研发微晶锆。两者都是工业材料,但在仿冒宝石行当后者更高端,江湖花名“苏联钻”,历史上曾经引起过全球钻石界的恐慌,因为折射率比钻石还高折光效果更漂亮,才让钻石佬们松了一口气。2016年,微晶锆盖板成功登陆小米和OPPO旗舰机,见证了迈瑞微的行业级贡献。

至于锅仔片结构,三星已经做出了示范,不难回避。只有US9268989保护范围太大。本着人不犯我我不犯人的精神,在两种情况下迈瑞微会捐出收藏多年的全球限量版指纹功能机,教育一下苹果公司“全玻璃盖板、大屏幕、指纹按钮”的设计并非其首创。

1、如苹果将US9268989所要求的权项在中国进行专利申请,迈瑞微将阻止其授权;
2、如迈瑞微的客户在美国或其他地区遭遇苹果基于US9268989权项的专利骚扰,迈瑞微在客户的请求下将向美国专利与商标局或当地专利局提出对US9268989的无效宣告申请。

第三式,立

理论发明者锁定了必要结构,这种专利权是无法避开的,除非另立理论。

迈瑞微四代C-Q-T电容传感器的像素电路由电容和开关组成,也没有有源输入,不具备Active Circuit特征。这是一种倒数型非线性传感器,传感物理量越大输出物理量越小,从传统的传感器理论出发会自然而然的忽视该设计方法的可行性。正因为抓住了既有理论的空白区,才能衍生出一套自立的技术体系。同时也促进了传感理论的发展。

以下为1-4代电容指纹传感器技术参数对比:



在指纹识别算法领域也一样。区别于苹果的方向梯度场旋转不变量模型,迈瑞微的指纹识别算法采用2-D AM-FM数学模型,可以实现张量代数运算,比基于图像的运算的复杂度先天低了一个数量级,无须运用苹果发明的算法策略(因为不是图像匹配,就没法贴图示意了)。这个模型的另一个好处是对指纹图像除了纹理连续性没有任何别的要求,对底噪和热噪特别鲁棒,才能允许C-Q-T体系下用最低级的制程制作出最高灵敏度最高像素占比的Sensor。甚至可以讲,哪怕C-Q-T电路被抄袭了,只要抄袭者不懂2-D AM-FM模型,也不可能接近迈瑞微产品性能表现,只收获知识产权法庭的传票而已。

值得一提的是,这套代数体系并非既有而为独创。为指纹识别算法设计新的代数体系,放在人类科技发展的历史中看是小题大做了,但如果认识到迈瑞微的算法技术体系仅仅是创始人在对实时计算视觉的长期研究中的一个成果节点,便又不难理解。关于实时计算视觉,最近比较潮的无人机避障就是这个领域最初级的产品输出,进一步是机器人打棒球,更高级可能就是自主无人战具。总之跟各种科技媒体炒作的消费级“黑科技”不在一个世界。

新理论自身的成熟,以及其工程实现技术体系的成熟都需要时间。C-Q-T以及2-D AM-FM两套理论的产生发展时间都不超过10年,却在集合了40年经典研究的指纹识别领域站住脚并略有领先,这正说明了新体系压倒性的优势。2015年为庆祝第二代Touch ID跟进迈瑞微技术,特地用迈瑞微2014年的初代产品AFS120调侃了iPhone 7S。(http://www.leiphone.com/news/201509/BrVyDdJ5l597ueML.html?utm_source=tuicool)

随着技术体系的成熟,迈瑞微的产品全面压倒之前所有代际也是可预见的事情。这才是专利制度所推崇的本质创新。正因为迈瑞微吻合专利制度的核心价值观,通过研究发明达到了更高的层次,才可以在指纹专利上叫板苹果,为中国的相关产业提供专利庇护。
 


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编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/article_2016051253909.html
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