Dans

Les smartphones équipés de capteurs d'empreintes digitales ont inondé le marché, mais il n'y a pas longtemps que ces capteurs ont commencé à être intégrés aux smartphones dans le segment budgétaire. Ces capteurs sont devenus plus rapides et plus sûrs ces derniers temps. En conséquence, ces capteurs sont principalement utilisés pour la sécurité des smartphones de nos jours.

La concurrence acharnée dans l'industrie des smartphones et l'évolution de la technologie nous ont amenés dans cette phase, où nous rencontrons une nouvelle innovation tous les deux jours. Les capteurs d'empreintes digitales sont également très loin, le mot à la mode actuel étant les capteurs d'empreintes digitales intégrés à l'écran. Les fabricants de smartphones comme Xiaomi, Realme et Oppo se sont assurés que la technologie ne se limite pas aux appareils phares.

Des appareils récents tels que Realme X, Redmi K20 et OPPO K3 proposent des scanners d'empreintes digitales intégrés à un prix difficile à digérer. Avec tout cela à l'esprit, découvrons en quoi consiste cette technologie de capteur d'empreintes digitales intégré à l'écran et comment elle fonctionne.

L'histoire

Commençons par le début quand tout a commencé. Plonger dans l'histoire des lecteurs d'empreintes digitales sur les appareils mobiles nous amène au « Pantech GI100 », lancé en 2004. Cet appareil était équipé d'un lecteur d'empreintes digitales, le premier du genre. Les appareils suivants suivant la tendance « G900 et G500 » sont venus de Toshiba en 2007. Plus tard, des fabricants comme HTC, Acer et Motorola ont rejoint la ligue avec leurs appareils respectifs. Apple a également rejoint la fête en 2013 avec l'iPhone 5s doté d'un capteur d'empreintes digitales. Le géant de Cupertino appelé a continué à l'appeler Touch ID. Depuis lors, les technologies des capteurs d'empreintes digitales ont subi des changements majeurs.

Les passionnés de technologie savent peut-être qu'il existe trois technologies d'authentification d'empreintes digitales différentes en action. Mais la technologie d'empreinte digitale intégrée à l'écran ne bénéficie actuellement que des deux.

Avant d'entrer dans le tableau d'ensemble, nous allons comprendre la technologie de base dans les œuvres derrière. Tous les capteurs d'empreintes digitales fonctionnent en suivant ces arêtes et lignes de suivi uniques sur vos doigts. Cependant, différentes technologies peuvent être à l'œuvre dans ce processus de suivi, notamment le balayage optique, le balayage capacitif ou le balayage par ultrasons.

Types de scanners d'empreintes digitales

1. Scanners optiques (utilisés dans les capteurs d'empreintes digitales intégrés à l'écran)
2. Scanners à ultrasons (utilisés dans les scanners d'empreintes digitales intégrés)
3. Scanners capacitifs

Scanners optiques intégrés

Les scanners optiques existent depuis un certain temps maintenant et sont les plus anciennes méthodes d'authentification d'empreintes digitales. Cependant, les capteurs optiques intégrés à l'écran sont relativement nouveaux pour les smartphones. Vivo Apex, un appareil concept présenté au MWC 2018 a fait tourner de nombreuses têtes dans l'industrie des smartphones. L'appareil comportait «CLEAR ID 9500», un capteur optique d'empreintes digitales développé par Synaptics, le fabricant de capteurs basé aux États-Unis. Il a ensuite été présenté aux consommateurs dans un nouvel appareil appelé «Vivo X20 Plus UD». Le nouveau design a rapidement été adopté par des entreprises comme OPPO, Samsung, Huawei et plus encore. La plupart des capteurs d'empreintes digitales que nous voyons sont des capteurs d'empreintes digitales optiques et ils peuvent être facilement interfacés avec Arduino, Raspberry pi et d'autres microcontrôleurs.

Fonctionnement du capteur d'empreintes digitales optique

La technologie repose sur la capture d'une image de votre empreinte digitale et une analyse plus approfondie si l'empreinte digitale actuelle correspond à l'image stockée. Un dispositif à couplage de charge (CCD) se trouve au cœur d'un capteur optique, le même capteur qui est utilisé dans les appareils photo numériques et les caméscopes. Pour les gens qui ne le savent pas, un CCD est un réseau de diodes photosensibles appelées photosites, qui génère des signaux électriques en réponse aux photons lumineux.

Dès que vous placez votre doigt sur le capteur, un réseau de diodes électroluminescentes (LED) s'allume pour éclairer les crêtes et les espaces et une caméra CCD capture rapidement une image de la même chose. Le système CCD génère une image inversée du doigt, avec des zones plus sombres représentant plus de lumière réfléchie (les crêtes du doigt) et des zones plus claires représentant moins de lumière réfléchie (les vallées entre les crêtes). L'image capturée est ensuite comparée à l'image stockée.

Les capteurs optiques sont faciles à tromper car la technologie utilisée capture une image 2D et une image de bonne qualité peut éventuellement percer cette sécurité. Il est à noter que la technologie ne fonctionne qu'avec les écrans OLED, où il y a des lacunes dans le fond de panier. Au départ, les capteurs d'empreintes digitales intégrés à l'écran n'étaient pas aussi fiables et rapides qu'aujourd'hui. Mais les choses ont changé en faveur de ces capteurs ces derniers temps.

Scanners à ultrasons intégrés

Les capteurs à ultrasons sont la plus récente des technologies d'empreintes digitales utilisées. Comme son nom l'indique, ces capteurs utilisent un son ultrasonique haute fréquence pour cartographier votre empreinte digitale. Samsung s'est associé à Qualcomm pour proposer le premier appareil doté d'un capteur d'empreintes digitales à ultrasons intégré, le 'Galaxy S10 / S10 +. L'appareil a également été le premier à intégrer le capteur 3D Sonic de Qualcomm, une itération de Sense ID.

La dernière technologie ultrasonique de Qualcomm fonctionne à travers du verre d'une épaisseur allant jusqu'à 800 microns. La société revendique une latence de 250 millisecondes pour le déverrouillage, ce qui est proche de ce qu'un scanner d'empreintes digitales capacitif peut réaliser.

Fonctionnement du capteur d'empreintes digitales à ultrasons

Le matériel de ces scanners se compose d'un émetteur et d'un récepteur à ultrasons. Le processus de numérisation commence dès qu'un doigt est placé sur le capteur. Une impulsion ultrasonique est transmise par l'émetteur qui entre en collision avec les crêtes et les vallées du bout du doigt, une partie de la pression d'impulsion est absorbée et une partie est renvoyée vers le capteur. La quantité d'absorption et de rebond du pouls varie selon les empreintes digitales. En allant plus loin, un capteur capable de détecter une contrainte mécanique est utilisé pour calculer l'intensité de l'impulsion ultrasonore de retour en différents points du scanner. Ces scanners obtiennent des informations détaillées et détaillées, résultant en une réplique 3D détaillée de l'empreinte digitale numérisée.

Étant donné que ces scanners se trouvent sous l'écran. Les ondes des capteurs à ultrasons doivent traverser le fond de panier, le verre et le couvercle de protection de l'écran avant d'atteindre votre doigt. Par conséquent, les fabricants s'assurent que le verre utilisé pour l'affichage n'est pas trop épais. Cela dit, il est conseillé de ne pas ajouter de protection supplémentaire comme un protecteur d'écran, qui peut empêcher cette technologie de fonctionner correctement.

Peu d'appareils sont équipés d'un capteur à ultrasons, la plus coûteuse des technologies disponibles. Les appareils phares comme le Samsung Galaxy S10 / 10 + sont équipés d'un capteur à ultrasons. Cependant, il reste encore du temps avant de voir cette technologie pénétrer le segment budgétaire.

Scanners capacitifs

Les capteurs capacitifs sont les capteurs les plus utilisés de nos jours et peuvent être trouvés sur tous les autres appareils que vous rencontrez. Ces capteurs utilisent des condensateurs comme composant central, qui est un composant électronique utilisé pour stocker l'énergie électrique. La technologie n'est actuellement pas utilisée pour la lecture d'empreintes digitales à l'écran.

Fonctionnement du capteur d'empreintes digitales capacitif

Ces capteurs analysent également les crêtes et les vallées des empreintes digitales. Cependant, dans ce cas, le courant électrique est utilisé pour collecter des données au lieu de la lumière. Un réseau de condensateurs est placé sous la surface de balayage pour recueillir les détails des empreintes digitales. Lorsqu'un doigt est placé sur la surface de balayage, la charge stockée sur le condensateur change. Cette différence de charge est suivie par un circuit intégrateur amplificateur opérationnel qui est ensuite enregistré par un convertisseur analogique-numérique.

Les données capturées sont utilisées pour l'authentification. Il est à noter que la capacité des capteurs capacitifs augmente avec l'augmentation du nombre de condensateurs. Ces scanners offrent une meilleure sécurité sont rapides et incroyablement difficiles à tromper. Les capteurs capacitifs sont plus coûteux que les capteurs optiques et n'étaient utilisés que dans les appareils phares à l'époque. De plus, nous sommes en 2019 et les capteurs capacitifs ont pénétré tous les segments de l'industrie des smartphones. Les tablettes tactiles capacitives sont bon marché et peuvent être facilement intégrées par n'importe quel appareil.

Algorithme et cryptographie

La numérisation n'est que la moitié du processus, cela dit, il est important de stocker les données dans un endroit sécurisé. Pour ce processus, un circuit intégré dédié est ajouté au capteur qui traite de l'interprétation des données scannées et de leur transmission au processeur. L'endroit sécurisé est inaccessible et même l'enracinement ne peut pas aider à s'introduire. Chaque fabricant a une approche différente et utilise différents algorithmes pour identifier les principales caractéristiques des empreintes digitales. En général, ces algorithmes recherchent des fonctionnalités très spécifiques appelées minuties, où les lignes de votre empreinte digitale se terminent ou se divisent en deux. Par conséquent, le scanner peut faire correspondre ces détails au lieu de scanner à nouveau toute l'empreinte digitale. Ce qui rend l'ensemble du processus un peu plus rapide.

Pour aller plus loin, ces fabricants de capteurs ont des systèmes séparés pour le stockage. ARM utilise la technologie Trusted Execution Environment (TEE) basée sur TrustZone qui stocke les données dans un endroit sécurisé à l'intérieur du processeur principal. Qualcomm, de l'autre côté, utilise Qualcomm Secure Execution Environment (QSEE) pour sécuriser les clés de chiffrement privées et les mots de passe. Ces systèmes peuvent avoir des noms différents, mais tous ont un objectif commun qui est la protection des données.

Quel est le meilleur optique ou ultrasonique?

Les scanners à ultrasons sont bien sûr meilleurs car ils bénéficient du processus de numérisation 3D, tandis que les scanners optiques sont uniquement capables de scanner 2D comme mentionné précédemment. En plus de cela, les capteurs à ultrasons sont extrêmement petits, le dernier capteur sonique 3D de Qualcomm ne mesure que 0,2 mm. Le petit facteur de forme de ces capteurs répond à la demande actuelle d'appareils minces et sans lunette. En allant plus loin, ces capteurs ne sont pas non plus affectés par la poussière, la graisse ou les mains mouillées.

Cependant, il n'y a pas beaucoup de dispositifs qui utilisent des capteurs à ultrasons et cela a complètement à voir avec les coûts de fabrication. Ces capteurs sont coûteux et ne sont disponibles que sur certains appareils phares pour le moment.

Quels sont les appareils récents avec des scanners d'empreintes digitales intégrés?

Eh bien maintenant que vous êtes au courant des technologies actuelles et de leur fonctionnement. Ce serait encore mieux si vous connaissez les appareils récents dotés de capteurs d'empreintes digitales intégrés et leur type.

Appareils avec scanners optiques intégrés	Appareils avec scanners à ultrasons intégrés
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