پاوربانک
هندزفری سیمی
هندزفری بلوتوث
اسپیکر
ساعت و مچ بند هوشمند
کابل و شارژر ساعت هوشمند
در کمتر از یک دهه شاهد هستیم که کدهای PIN به عنوان راهکار امنیتی گوشی‌های هوشمند جای خود را به سیستم‌های تشخیص چهره دادهاند و اخیراً با فناوری جدید دیگری روبرو شده‌ایم که به تولید کنندگان این دستگاه‌های هوشمند اجازه می‌دهد سنسورهای اثر انگشت را در زیر نمایشگر جای دهند.
سنسورهای اثر انگشت در طی سال‌های اخیر به خوبی نشان دادهاند که یک راهکار امن و البته ارزان قیمت برای محافظت از دستگاه‌های هوشمند به ویژه تلفن‌های همراه هستند. اگرچه تاکنون هیچ راهکار امنیتی سبب نشده است که استفاده از رمزهای متنی و کدهای PIN در گوشی‌های هوشمند متوقف شود اما سنسورهای اثر انگشت نیز به خوبی توانسته‌اند با عموم کاربران ارتباط برقرار کنند و از دستگاه‌های هوشمند در برابر خطرهای امنیتی محافظت نمایند.
اگرچه گفته میشود که ایده استفاده از این سنسورها در اصل متعلق به کمپانی موتورلا است اما این اپل بود که در سال ۲۰۱۳ با معرفی گوشی آیفون ۵S و فناوری Touch ID، به صورت رسمی و برای اولین بار سنسورهای اثر انگشت را به گوشی‌های هوشمند آورد. پس از آن بسیاری از کمپانی‌های تولید کننده این دستگاه‌ها نیز از این سنسورها در محصولات خود استفاده کردند. با کاهش هزینه تولید این سنسورها در طی یکی دو سال اخیر، نمودار محصولات بهره‌مند از آن‌ها شیب رو به بالا و تندی را پیدا کرده؛ تا جایی که این روزها می‌توان حضور این سنسورها را در ۹۰ درصد از گوشی‌های هوشمند حتی محصولات پایین رده نیز شاهد بود.
در حال حاضر اکثر محصولات موجود در بازار این سنسورها را در دکمه Home یا در پنل پشتی خود جای دادهاند. همچنین سامسونگ چندی پیش اسمارت فونی را معرفی کرد که این حسگر را توسط لبه کناری خود در دسترس کاربران قرار می‌داد. اما آنچه این روزها به عنوان آخرین و پیشرفته‌ترین نسل از این حسگرها در گوشی‌های هوشمند دیده میشود یکپارچه سازی آن‌ها با پنل‌های نمایش موجود در این دستگاه‌ها است.
تا پیش از سال ۲۰۱۸، حسگرهای شناسایی اثر انگشت به صورت عمده در دکمه‌های Home یا پنل پشتی از گوشی‌های هوشمند یافت می‌شدند. اما در سال ۲۰۱۸ یک کمپانی چینی توانست با همکاری یکی از بزرگترین تولید کنندگان این سنسورها، به فناوری مهمی دست پیدا کند که اجازه می‌داد حسگرهای شناسایی اثر انگشت، با نمایشگر موجود در گوشی‌های هوشمند یکپارچه شود. به این ترتیب با استفاده از این فناوری فضای اشغال شده توسط این سنسورها می‌توانست برای کاربردهای دیگری نظیر افزایش ظرفیت باتری مورد استفاده قرار بگیرد. از سوی دیگر قرارگیری این سنسورها در زیر نمایشگر سبب شد که ضمن دسترسی ساده‌‌تر به آن‌ها، امکان افزایش ابعاد نمایشگر و فراهم کردن میزان نسبت نمایشگر به بدنه بیشتری ممکن شود.
در نمایشگاه CES 2018، کمپانی چینی Vivo برای اولین بار اسمارت فونی را معرفی کرد که در آن سنسور شناسایی اثر انگشت با صفحه نمایش ترکیب شده بود. این اسمارت فون که در حال حاضر با عنوان Vivo X20 Plus UD روانه بازارهای جهانی شده است سبب شد که نام این کمپانی چینی در دستیابی به این فناوری از نام کمپانی‌های بزرگی نظیر سامسونگ و اپل نیز فراتر رود.
انتظار می‌رفت اپل در گوشی آیفون X برای اولین بار از این سنسورهای یکپارچه استفاده کند اما این کمپانی راهکار امنیتی جدیدی با عنوان Face ID را در این گوشی‌ها به کار گرفت. سامسونگ نیز که گفته می‌شد در گوشی نوت ۹ از این سنسورها استفاده می‌کند ترجیح داد تا زمان بلوغ کامل آن‌ها صبر کند. به نظر می‌رسد گلکسی اس ۱۰ اولین محصول این کمپانی خواهد بود که این سنسورهای یکپارچه را در دسترس کاربران قرار می‌دهد. اما ساختار این سنسورهای یکپارچه چگونه است و چگونه امکان ترکیب آن‌ها با نمایشگر موجود در گوشی‌های همراه امکان پذیر شده است؟
سنسورهای اثر انگشت یکپارچه با نمایشگر چگونه کار می‌کنند؟
برخلاف نسل گذشته از سنسورهای شناسایی اثر انگشت که ساختاری خازنی داشتند و با استفاده از سیگنال‌های الکترونیکی طرح مربوط به انگشت کاربران را ثبت و به پردازنده منتقل می‌کردند؛ این سنسورهای یکپارچه با نمایشگر ساختاری اپتیکی دارند و با استفاده از سیگنال‌های نوری این اطلاعات را دریافت می‌کنند. در گام بعدی طرح نوری ثبت شده توسط این سنسورها بر روی سیستم ذخیره شده و به پردازنده منتقل میشود تا مورد پردازش و ارزیابی قرار بگیرد.
کمپانی آمریکایی Synaptics که یکی از بزرگترین تولید کنندگان سنسورهای بیومتریک در دنیا محسوب میشود در اواخر سال گذشته میلادی اولین نوع از این سنسورهای نوری که قابلیت یکپارچه سازی با پنل‌های نمایش را دارا هستند به مرحله تولید رساند. این محصولات که با عنوان Synaptics Clear ID Sensor و با شماره مدل Clear ID FS9500 شناسایی میشوند بعدها با همکاری کمپانی Vivo به مرحله تولید انبوه رسید و برای اولین بار در گوشی Vivo X20 Plus UD مورد استفاد قرار گرفت.
با توجه به ساختار نوری این سنسورهای یکپارچه، تنها امکان استفاده از آن‌ها در محصولاتی که از نمایشگرهای OLED بهره می‌برند ممکن است. به همین دلیل است که تمامی گوشی‌های هوشمندی که تا به حال به این سنسورها مجهز شده‌اند دارای این نوع از نمایشگرها هستند. با قرارگیری انگشت در بخشی از نمایشگر گوشی X20 Plus UD که سنسور Clear ID در زیر آن قرار گرفته است، دایره‌ای نورانی بر روی صفحه نمایش نشان داده میشود. در گام بعدی این سنسور برای ثبت اثر انگشت کاربر وارد عمل میشود و توسط منبع اپتیکی خود نور مورد نیاز برای این کار را تولید می‌کند. این فوتون‌های نوری از میان پیکسل‌های نمایشگر OLED عبور کرده و محل قرارگیری انگشت کاربران را روشن می‌کند. در مرحله بعدی سنسور CMOS موجود در این حسگر که پیش از این بارها و بارها در دوربین‌های عکاسی با آن‌ها آشنا شده‌ایم؛ وارد کار شده و یک تصویر با وضوح بسیار بالا از طرح انگشت را به ثبت می‌رساند.
با پایان رسیدن مراحل عملکرد بخش‌های سخت افزاری، بخش‌های نرم افزاری کار خود را شروع می‌کنند و توسط الگوریتم‌های پردازشی خود این تصویر به ثبت رسیده را مورد تحلیل قرار می‌دهند. هدف اصلی این الگوریتم‌ها شناسایی نقاط روشن و تاریک یا به عبارت دیگر شناسایی برآمدگی‌ها و فرورفتگی‌های موجود در هر قسمت از این تصویر است. کمپانی Synaptics که تولید کننده انبوه این سنسورهای یکپارچه است برای پیاده سازی مناسب این الگوریتم‌های شناسایی، نرم افزاری با عنوان Quantum Matcher را تدارک دیده و به کمپانی‌های تولید کننده گوشی‌های هوشمند توصیه کرده است برای عملکرد بهتر این سنسورها، دستگاه‌های خود را به آن مجهز نمایند. سنسور Clear ID می‌تواند تمامی مراحل ثبت و شناسایی اثر انگشت را در مدت زمان تقریبی نصف ثانیه به پایان برساند. با توجه به این نوع عملکرد، نیاز است در هنگام استفاده از این سنسورها فشار نسبتاً زیادی از سوی انگشت کاربران به نمایشگر وارد شود تا شناسایی سطوح دارای برآمدگی و فرورفتگی بهتر صورت بگیرد.
به این دلیل که نمایشگرهای OLED برخلاف نمایشگرهای IPS LCD از نور پس زمینه استفاده نمی‌کنند؛ نور تابش شده از سوی این سنسورها می‌تواند از میان پیکسل‌های LED عبور کرده و محل قرار گیری انگشت کاربران را روشن نماید. با توجه به اینکه نمایشگرهای OLED در حال حاضر تنها در گوشی‌های بالارده و گران قیمت مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ گسترش بیشتر این سنسورهای یکپارچه برای استفاده در محصولات میان رده و پایین رده با سدی محکم روبرو شده است. با این وجود در حال حاضر بخشی از کمپانی‌های تولید کننده این سنسورهای بیومتریک در تلاش هستند که به فناوری مورد نیاز برای استفاده همزمان این سنسورها با نمایشگرهای IPS LCD دست پیدا کنند.
همچنین اخیراً کمپانی‌های دیگری نظیر Goodix و کوالکام نیز تولید انبوه این سنسورهای یکپارچه را آغاز کرده‌اند که این امر موجب میشود در آینده نزدیک امکان دسترسی به این سنسورها با قیمت بسیار کمتری ممکن شود. گوشی Porsche Design Mate RS هواوی، اولین اسمارت فونی بود که با این سنسورهای کمپانی Goodix تولید و روانه بازار شد. عملکرد این سنسورها نیز مشابه با سنسورهای Synaptics است و گفته میشود میزان خطا در آن‌ها تنها به ۰.۰۰۲ درصد می‌رسد.
نکته قابل اهمیت دیگر در هنگام استفاده از این سنسورها، رابطه آن‌ها با صفحات نمایش است. یکی از مزایای مهم سنسورهای یکپارچه، عدم تاثیر آن‌ها در نحوه نمایش تصاویر بر روی نمایشگر است. به عبارت دیگر استفاده از این سنسورها به هیچ طریقی موجب اخلال در عملکرد نمایشگرهای OLED نمی‌شود. با وجود این، اگر بر بخشی از نمایشگر که این سنسور در زیر آن قرار داده شده است نور تابیده شود می‌توان در زوایای مشخصی این سنسور قهوه‌ای رنگ را مشاهده کرد. در هنگام کار با گوشی‌های هوشمند نیز نمی‌توان محل دقیق قرارگیری این سنسورها را تشخیص داد؛ مگر اینکه یکی از برنامه‌های امنیتی گوشی برای ثبت اثر انگشت کاربران، آن را در حالت فعال قرار دهد.
مزایا، معایب و چالش‌های پیش‌رو
بدون شک یکی از مهم‌ترین مزایای این سنسورهای یکپارچه با نمایشگر، ضخامت بسیار کم آن‌هاست که سبب شده است قرارگیری آن‌ها در زیر نمایشگر کار ساده‌ای باشد. از سوی دیگر بسیاری از کمپانی‌ها می‌توانند در آینده با حذف سنسورهای خازنی و جایگزینی آن‌ها توسط این سنسورهای یکپارچه، دستگاه‌های باریک‌تری را تولید نمایند و یا از فضای خالی فراهم شده برای استفاده از یک باتری با ظرفیت بالاتر بهره بگیرند.
از میان دیگر مزیت‌های مهم این سنسورها می‌توان به قابلیت دسترسی آسان و سریع اشاره کرد. برخلاف سنسورهای خازنی که در پنل پشتی گوشی‌های هوشمند به کار گرفته میشوند؛ استفاده از این سنسورهای یکپارچه حتی در اولین دفعات، بسیار راحت صورت می‌گیرد. تفاوت سطح دسترسی به این سنسورها هنگامی که گوشی‌های هوشمند بر روی میز قرار دارند و یا توسط یک پایه نگهدارنده به ماشین متصل هستند قابل درک‌تر است.
سنسورهای نوری مورد استفاده در این حسگرهای یکپارچه همچنین به دلایل دیگری بسیار مفید و با اهمیت هستند. سنسورهای خازنی که استفاده آن‌ها در گوشی‌های هوشمند امروزی بسیار مرسوم است در هنگامی که سطح انگشت کاربران مرطوب، سرد و یا خاکی باشد به درستی عمل نمی‌کنند و در شناسایی کاربران خود با مشکل مواجه میشوند. اما این سنسورهای نوری فارغ از این شرایط می‌توانند برای بازکردن قفل‌های امنیتی مورد استفاده قرار بگیرند.
اما در بخش معایب، باید سرعت کم و کندی عملکرد در شناسایی کاربران را به عنوان مهم‌ترین عیب این سنسورها معرفی کنیم. در طی ماه‌های اخیر کندی عملکرد این سنسورها، اعتراضات بسیاری را به همراه داشته است. در حال حاضر سنسورهای یکپارچه موجود می‌توانند در مدت زمان ۰.۷ تا ۰.۵ ثانیه کاربران خود را شناسایی کنند اما بازهم در قیاس با سنسورهای خازنی بسیار کند به نظر می‌رسند. با وجود این، بازهم این سنسورهای یکپارچه با نمایشگر، در مقایسه با قابلیت شناسایی چهره (Face Unlock) در گوشی‌های آیفون از سرعت بهتری برخوردار هستند. کمپانی Synaptics در کنفرانس معرفی این سنسورهای جدید خود اعلام کرد که سرعت آن‌ها در شناسایی کاربران دو برابر سریع‌تر از راهکار‌های امنیتی مبتنی بر شناسایی چهره است. انتظار می‌رود در طی سال‌های آینده با رشد فناوری‌های استفاده شده در این سنسورها، این سرعت به میزان زیادی افزایش پیدا کند. سنسورهای خازنی نیز در اولین نسخه‌های خود سرعت بسیار کمی داشتند اما هم اکنون در شناسایی کاربران بسیار سریع عمل می‌کنند.
به نظر می‌رسد موضوع کندی سرعت باعث شده است که سامسونگ از استفاده از این سنسورهای یکپارچه با نمایشگر در گوشی‌های گلکسی اس ۹ و نوت ۹ منصرف شود. با توجه به اینکه این سنسورها برای ثبت تصاویر با وضوح بسیار بالا از امواج فراصوت بهره می‌گیرند، نسبت به سنسورهای نوری از سرعت و دقت بسیار بهتری برخوردار هستند. این سنسورهای التراسونیک نیز به گونه‌ای طراحی شده‌اند که قابلیت ترکیب با صفحات نمایش را داشته باشند.
در قیاس با سنسورهای اثر انگشت خازنی، سنسورهای یکپارچه با نمایشگر مصرف انرژی بیشتری دارند. چرا که این سنسورها باید در هر لحظه با نمایشگر دستگاه در ارتباط باشند تا بتوانند به محض قرارگیری انگشت کاربران، طرح موردنیاز را ثبت و مورد بررسی قرار دهند.
اما کمپانی شیائومی در گوشی‌های Mi 8 Explorer و Mi 8 Pro که از آن‌ها پس از Vivo X20 Plus UD به عنوان دومین دستگاه بهره‌مند از این سنسورهای اثر انگشت یکپارچه یاد میشود، راهکار جالبی را برای رفع این ایراد به کار گرفته است. این کمپانی یک سنسور حساس به فشار را با این حسگرهای اثر انگشت ترکیب کرده است که سبب میشود ضمن کاهش مصرف انرژی، سرعت عملکرد آن‌ها در هنگام شناسایی کاربران نیز افزایش پیدا کند.
با توجه به اینکه این سنسور دارای حساسیت زیادی است کمترین فشارهای وارده از سوی انگشت کاربران را شناسایی کرده و خیلی سریع فرمان شروع به کار را به این سنسور اثر انگشت منتقل می‌کند. علاوه بر این، با استفاده از این حسگر حساس به فشار دیگر نیازی به فعالیت همیشگی سنسور اثر انگشت نیست و تنها در هنگامی که این حسگر سیگنال‌های لازم را تولید کند؛ این سنسور کار خود را آغاز می‌کند. این راهکار سبب میشود که میزان مصرف انرژی سنسورهای یکپارچه به میزان قابل توجهی کاهش پیدا کند.
دیگر ایراد این سنسورهای یکپارچه زمانی نمایان میشود که بر روی صفحه نمایش یک لایه محافظ قرار بگیرد. استفاده از این صفحات پلاستیکی محافظ سبب میشود که در کار ثبت اثر انگشت اخلال ایجاد شود و تفاوت‌هایی میان طرح‌های ذخیره شده بر روی دستگاه و طرح جدید بدست آمده مشاهده شود. کمپانی‌های سازنده این سنسورهای نوری توصیه می‌کنند که در صورت استفاده از این لایه‌های محافظ نباید ضخامت آن‌ها به بیش از ۱.۵ میلی متر برسد. علاوه بر این، در صورتی که شیشه محافظ صفحه نمایش ترک بخورد و یا توسط یک جسم نوک تیز خراشیده شود بازهم با عملکرد نامناسب این سنسورهای یکپارچه روبرو خواهیم بود. به همین دلیل است که معمولاً محصولات بهره‌مند از این سنسورها توسط شیشه‌های مستحکم Gorilla Glass محافظت میشوند.
نگاهی به آینده‌ی سنسورهای یکپارچه با نمایشگر
جدیدترین پیش‌بینی ها نشان می‌دهد که در سال ۲۰۱۸، حداقل ۹ میلیون قطعه از سنسورهای اثر انگشت یکپارچه با نمایشگر مورد استفاده کمپانی‌های تولید کننده گوشی‌های هوشمند قرار می‌گیرد. اما در سال ۲۰۱۹ این مقدار با یک رشد قابل توجه به ۱۰۰ میلیون قطعه خواهد رسید. همچنین انتظار می‌رود که میزان استفاده از این سنسورها در طی سال‌های ۲۰۲۰ تا ۲۰۲۲ با سرعتی کمتر، همچنان روند صعودی خود را حفظ کند.
به این ترتیب انتظار داریم در سال ۲۰۲۲ این میزان به حدود ۳۳۰ میلیون قطعه افزایش یابد. این رشد سریع در طی سال‌های آینده از این بابت پیش‌بینی شده است که بسیاری از کمپانی‌ها در حال حاضر مشغول طراحی سنسورهایی هستند که نصف و یا حتی کل سطح نمایشگر را پوشش می‌دهد. به این ترتیب کاربران می‌توانند با لمس هر نقطه از نمایشگر قفل گوشی خود را باز و به آن دسترسی پیدا کنند. قابلیتی که به نظر می‌رسد برای بخش قابل توجهی از کاربران جذاب و مهم باشد.
کمپانی Vivo در اوایل سال ۲۰۱۸، اسمارت فون بدون حاشیه و تمام صفحه‌ای با عنوان APEX را به همگان معرفی کرد که به علت نسبت ۹۹ درصدی نمایشگر به بدنه، مورد توجه عموم کاربران قرار گرفت. اما این اسمارت فون از بابت دیگری هم حایز اهمیت بود. سنسور اثر انگشت یکپارچه چیزی در حدود ۵۰ درصد از نمایشگر این گوشی را پوشانده است؛ به این معنی که کاربران می‌توانند با قرار دادن انگشت خود در تمام نقاط نیمه پایینی این نمایشگر، قفل این دستگاه را باز کنند. انتظار می‌رود در سال آینده این فناوری در طیف وسیع‌تری از گوشی‌های هوشمند مشاهده شود و حتی شاهد عرضه اسمارت فونی باشیم که امکان دسترسی به این سنسور در تمامی بخش‌های نمایشگر ممکن باشد.
انتظار می‌رود در رشد و توسعه این حسگرهای یکپارچه، کمپانی‌هایی نظیر سامسونگ، شیائومی، هواوی و… نقش مهمی داشته باشند. در این بین نقش سامسونگ پر رنگ‌تر به نظر می‌رسد؛ چرا که در حال حاضر این کمپانی بزرگترین تولید کننده نمایشگرهای OLED برای استفاده در گوشی‌های هوشمند محسوب میشود. همچنین با تلاش کمپانی‌های بزرگی نظیر Synaptics، Goodix، Qualcomm، Egis و… که هم اکنون مشغول آماده سازی خط تولید انبوه خود هستند دسترسی به این میزان تولید تا سال ۲۰۲۲ دور از ذهن به نظر نمی‌رسد.
با افزایش حجم تولیدات سنسورهای یکپارچه با نمایشگر، قیمت تمام شده آن‌ها نیز به میزان قابل توجهی کاهش پیدا می‌کند و به این ترتیب می‌توان امیدوار بود که در طی ماه‌های آینده تعداد بیشتری از گوشی‌های هوشمند به ویژه محصولات میان رده از این سنسورهای یکپارچه با نمایشگر بهره ببرند.
منبع: شهر سخت افزار