En

Els telèfons intel·ligents amb sensors d’empremtes digitals han inundat el mercat, però no ha passat molt de temps des que aquests sensors van començar a arribar als smartphones del segment pressupostari. Aquests sensors s’han tornat més ràpids i segurs en els darrers temps. Com a resultat, aquests sensors s’utilitzen principalment per a la seguretat dels telèfons intel·ligents actualment.

La forta competència de la indústria dels telèfons intel·ligents i la tecnologia en evolució ens han portat a aquesta fase, on ens trobem amb una nova innovació cada dos dies. Els sensors d’empremtes dactilars també han arribat molt lluny, ja que la paraula de moda actual és un sensor d’empremta digital a la pantalla. Fabricants de telèfons intel·ligents com Xiaomi, Realme i Oppo s’han assegurat que la tecnologia no es limita només als dispositius estrella.

Dispositius recents com Realme X, Redmi K20 i OPPO K3 ofereixen escàners d’empremtes digitals a la pantalla a un preu difícil de digerir. Amb tot això en ment, descobrim què és aquesta tecnologia de sensor d’empremtes dactilars a la pantalla i com funciona.

Història

Comencem des del principi quan va començar tot. Endinsar- nos en la història dels lectors d’empremtes digitals en dispositius mòbils ens porta al “ Pantech GI100 ”, llançat el 2004. Aquest dispositiu estava equipat amb un lector d’empremtes digitals, el primer d’aquest tipus. Els següents dispositius que van seguir la tendència " G900 i G500 " provenien de Toshiba el 2007. Més tard, fabricants com HTC, Acer i Motorola es van unir a la lliga amb els seus respectius dispositius. Apple també es va unir a la festa el 2013 amb l'iPhone 5s que va obtenir un sensor d'empremta digital. El gegant de Cupertino anomenat va passar a anomenar-lo Touch ID. Des de llavors, les tecnologies dels sensors d’empremtes digitals han experimentat alguns canvis importants.

Els entusiastes de la tecnologia poden saber que hi ha tres tecnologies diferents d’autenticació d’empremtes digitals en acció. Però la tecnologia d’empremtes digitals a la pantalla actualment només es beneficia de les dues.

Abans d’entrar en el panorama general, ens permet entendre la tecnologia bàsica de les obres que hi ha darrere. Tots els sensors d’empremtes digitals funcionen mitjançant el seguiment d’aquestes crestes i línies de seguiment úniques als dits. Tot i això, en aquest procés de seguiment es poden treballar diferents tecnologies, incloses les escanejades òptiques, les capacitives o les ultrasòniques.

Tipus d’escàners d’empremtes digitals

1. Escàners òptics (s’utilitzen en sensors d’empremtes digitals a la pantalla)
2. Escàners d'ultrasons (s'utilitzen en escàners d'empremtes digitals a la pantalla)
3. Escàners capacitius

Escàners òptics a la pantalla

Els escàners òptics existeixen des de fa força temps i són els mètodes més antics d’autenticació d’empremtes digitals. No obstant això, els sensors òptics a la pantalla són relativament nous per als telèfons intel·ligents. Vivo Apex, un dispositiu conceptual presentat a MWC 2018 va convertir molts caps en la indústria dels telèfons intel·ligents. El dispositiu presentava "CLEAR ID 9500", un sensor d'empremta digital òptic desenvolupat per Synaptics, el fabricant de sensors amb seu als Estats Units. Posteriorment, es va presentar als consumidors amb un nou dispositiu anomenat "Vivo X20 Plus UD". El nou disseny va ser adoptat aviat per empreses com OPPO, Samsung, Huawei i molt més. La major part del sensor d’empremtes digitals que veiem és un sensor d’empremta digital òptic i es pot connectar fàcilment amb Arduino, Raspberry pi i altres microcontroladors.

Funcionament del sensor d’empremta digital òptica

La tecnologia es basa en capturar una imatge de la vostra empremta digital i analitzar encara més si l’empremta digital actual coincideix amb la imatge emmagatzemada. Un dispositiu acoblat a càrrega (CCD) es troba al cor d’un sensor òptic, el mateix sensor que s’utilitza en càmeres digitals i càmeres de vídeo. Per a gent que no ho sàpiga, un CCD és un conjunt de díodes sensibles a la llum anomenats fotosites, que genera senyals elèctrics en resposta als fotons de llum.

Tan aviat com col·loqueu el dit sobre el sensor, una sèrie de díodes emissors de llum (LED) s’encenen per il·luminar les carenes i els buits i una càmera CCD capta ràpidament una imatge del mateix. El sistema CCD genera una imatge invertida del dit, amb zones més fosques que representen més llum reflectida (les crestes del dit) i zones més clares que representen menys llum reflectida (les valls entre les dorsals). La imatge capturada es compara amb la imatge emmagatzemada.

Els sensors òptics són fàcils d’enganyar, ja que la tecnologia utilitzada captura una imatge 2D i una imatge de bona qualitat pot trencar aquesta seguretat. Val a dir que la tecnologia només funciona amb pantalles OLED, on hi ha buits al fons de pantalla. Inicialment, els sensors d’empremtes digitals a la pantalla no eren tan fiables i ràpids com ara. Però les coses han canviat a favor d’aquests sensors en els darrers temps.

Escàners d'ultrasons a la pantalla

Els sensors d’ultrasons són les tecnologies més noves d’empremtes digitals que s’utilitzen. Com el seu nom indica, aquests sensors fan ús del so ultrasònic d’alta freqüència per assignar la vostra empremta digital. Samsung es va associar amb Qualcomm per portar el primer dispositiu amb un sensor d'empremta digital d'ultrasons a la pantalla, el 'Galaxy S10 / S10 +. El dispositiu també va ser el primer a presentar el sensor Sonic 3D de Qualcomm, que és una iteració de Sense ID.

L’última tecnologia d’ultrasons de Qualcomm funciona a través de vidres de fins a 800 micres de gruix. La companyia reclama una latència de 250 mil·lisegons de desbloqueig que s’acosta al que pot aconseguir un escàner d’empremtes digitals capacitiu.

Funcionament del sensor d'empremta digital d'ultrasons

El maquinari d’aquests escàners consisteix en un transmissor i un receptor d’ultrasons. El procés d’escaneig comença tan bon punt es col·loca la punta del dit al sensor. El transmissor transmet un pols ultrasònic que xoca amb les crestes i les valls de la punta dels dits, s’absorbeix una part de la pressió del pols i una part es torna al sensor. La quantitat d'absorció i rebot del pols varia amb les empremtes digitals. Per avançar, s’utilitza un sensor capaç de detectar tensions mecàniques per calcular la intensitat del pols ultrasònic de retorn en diferents punts de l’escàner. Aquests escàners obtenen informació detallada i detallada, donant lloc a una rèplica detallada en 3D de l’empremta digital escanejada.

Atès que aquests escàners es troben sota la pantalla. Les ones dels sensors d'ultrasons han de recórrer la placa posterior, el vidre i la coberta protectora de la pantalla abans d'arribar al dit. Per tant, els fabricants s’asseguren que el vidre utilitzat per a la visualització no sigui massa espès. Dit això, es recomana no afegir protecció addicional, com ara un protector de pantalla, que pot evitar que aquesta tecnologia funcioni correctament.

No hi ha molts dispositius que tinguin un sensor d’ultrasons, sent la tecnologia més costosa de les disponibles. Dispositius emblemàtics com el Samsung Galaxy S10 / 10 + vénen equipats amb un sensor d’ultrasons. Tot i això, encara queda un temps fins que veiem que aquesta tecnologia penetra en el segment del pressupost.

Escàners capacitius

Els sensors capacitius són els sensors més utilitzats actualment i es poden trobar a qualsevol altre dispositiu que us trobeu. Aquests sensors utilitzen condensadors com a component central, que és un component electrònic que s’utilitza per emmagatzemar energia elèctrica. Actualment, la tecnologia no s’utilitza per a l’escaneig d’empremtes digitals a la pantalla.

Funcionament del sensor d'empremta digital capacitiva

Aquests sensors també exploren les carenes i les valls de les empremtes digitals. Tot i això, en aquest cas, el corrent elèctric s’utilitza per recollir dades en lloc de llum. Una sèrie de condensadors es col·loquen sota la superfície d’escaneig per recollir els detalls de les empremtes digitals. Quan es col·loca una punta dels dits a la superfície d’escaneig, la càrrega emmagatzemada al condensador canvia. Aquesta diferència de càrrega és rastrejada per un circuit integrador d’amplificadors operatius que també es registra mitjançant un convertidor analògic-digital.

Les dades capturades s’utilitzen per a l’autenticació. Val a dir que la capacitat dels sensors capacitius augmenta amb l’augment del nombre de condensadors. Aquests escàners ofereixen una seguretat més ràpida i són increïblement difícils de deixar enganyar. Els sensors capacitius són més cars en comparació amb els òptics i només s’utilitzaven en dispositius insígnia d’aleshores. A més, aquest és el 2019 i els sensors capacitius han penetrat a tots els segments de la indústria dels telèfons intel·ligents. Els coixinets tàctils capacitius són econòmics i es poden integrar fàcilment amb qualsevol dispositiu.

Algorisme i criptografia

L’escaneig és només la meitat del procés, ja que hem dit que és important emmagatzemar les dades en un lloc segur. Per a aquest procés, s'afegeix una IC dedicada al sensor que s'ocupa d'interpretar les dades escanejades i de transmetre-les al processador. El lloc assegurat és inaccessible i fins i tot l’arrelament no pot ajudar a entrar. Cada fabricant té un enfocament diferent i utilitza algoritmes diferents per identificar les característiques clau de les empremtes digitals. Generalment, aquests algoritmes cerquen funcions molt específiques anomenades minúcies, on les línies de la vostra empremta digital acaben o es divideixen en dues. Per tant, l’escàner pot coincidir amb aquestes minúcies en lloc d’escanejar de nou tota l’empremta digital. El que fa que tot el procés sigui una mica més ràpid.

Avançant, aquests fabricants de sensors tenen sistemes separats per emmagatzemar. ARM utilitza tecnologia TrustZone basada en Trusted Execution Environment (TEE) que emmagatzema dades en un lloc segur dins del processador principal. Qualcomm, a l’altra banda, utilitza Entorn d’execució segura (QSEE) de Qualcomm per assegurar claus i contrasenyes de xifratge privades. Aquests sistemes poden tenir noms diferents, però tots tenen un objectiu comú: protegir les dades.

Què és millor òptic o ultrasònic?

Els escàners ultrasònics, per descomptat, són millors ja que es beneficien del procés d’escaneig 3D, mentre que els escàners òptics són capaços d’escanejar en 2D com s’ha esmentat anteriorment. A més, els sensors d’ultrasons tenen una mida extremadament petita; l’últim sensor sonor 3D de Qualcomm mesura només 0,2 mm. El petit factor de forma d’aquests sensors satisfà la demanda actual de dispositius prims i sense bisells. Avançant, aquests sensors tampoc no es veuen afectats per la pols, el greix ni les mans mullades.

Tot i això, no hi ha molts dispositius que facin ús de sensors d’ultrasons i això tingui a veure completament amb els costos de fabricació. Aquests sensors són costosos i només estan disponibles en dispositius emblemàtics seleccionats.

Quins són els dispositius recents amb escàners d'empremtes digitals a la pantalla?

Doncs bé, que ja coneixeu les tecnologies actuals i el seu funcionament. Fins i tot seria millor que coneguéssiu els dispositius recents amb sensors d’empremtes digitals a la pantalla i el seu tipus.

Dispositius amb escàners in-display òptics	Dispositius amb escàners in-display d'ultrasons
Redmi K20 / k20 Pro	Samsung Galaxy S10 / S10 +
Realme X
One Plus 7/7 Pro
OPPO K3
Samsung Galaxy A50 / A70 / A80
OPPO K1
Vivo V15 Pro
One Plus 6T
Huawei P30 Pro
Xiaomi Mi 9