生物辨識風潮漸起，驅動系統應用晶片商機

生物辨識風潮漸起，驅動系統應用晶片商機 IEK產業分析師　謝孟玹
生物辨識最早始於公民識別、犯罪偵查等政府部門主導的公共安全應用，此一市場鑑於全球國土安全需求考量一直維持穩定成長，至於門禁差勤等企業家庭安全應用市場則有趨於飽和的現象；而在前述組織安全的應用範疇之外，有另一塊深具潛力的個人保全應用，隨著觸控介面、多重感測、雲端運算…等新興人機介面與網路服務的興起，可望為生物辨識技術市場的再次躍進打開一扇機會之窗。
 




 
有鑑於此，本文將以技術與產業鏈發展相對成熟的指紋辨識與人臉辨識為例，深入探討其產業結構演變、及可能驅動的系統應用晶片商機。

指紋辨識
(一)產業結構分析
綜觀我國指紋辨識產業鏈(如圖一)，主要由最上游提供感測器、演算法軟硬體核心技術的廠商扮演關鍵角色，而後透過模組業者將軟硬體整合成解決方案，交由系統組裝廠組裝後，藉由系統整合商(SI)針對不同客制化需求進行應用面的創新加值，而後讓經銷商從事產品代理行銷工作，再針對下游政府及企業客戶(B2G/B2B)與個人用戶(B2C)等兩大類客戶分流，為系統建置商與終端裝置供應商，以分別提供政府身份識別/企業與家庭成員識別及個人身份驗證等整體解決方案。
目前我國指紋辨識核心技術廠商主要有星友科技、神盾公司兩大陣營；分別採取不同的企業發展策略，星友是國內發跡最早的指紋辨識技術領導廠商，本身兼具光學感測器/軟體演算法核心技術，也從事模組開發與部份系統整合工作，屬於類似垂直整合的一條鞭發展模式，希望能透過掌握上下游大部份資源建立市場進入障礙與核心競爭優勢。
神盾公司有別於星友科技長期從事自主研發方式，主要係透過連串的整併，於短期內取得電容式感測器/演算法核心技術，感測器市場主要由兩大兩小業者在市場爭逐，Upek、AuthenTec兩大各佔40%市佔率，Validity、LTT兩小則囊括剩下20%佔有率，由於兩小在擴大市場版圖面臨瓶頸，故神盾順勢購併LTT，宏碁集團在確認時機成熟後再進一步整併神盾，藉此直接取得上游核心元件軟體資源，以便迅速導入旗下NB系統產品，於2008年前三季創造了一波NB指紋辨識應用高峰，加計聯想導入的指紋辨識方案，使當時Bundle Rate達近30%水準。在企業整併蔚為風潮下，預計宏碁下階段可能會將購併倚天後取得的智慧型手機資源，做為後續指紋辨識技術的應用延伸平台。
另一值得注意的是國內IC設計龍頭聯發科，在當時也已嗅到指紋辨識應用潛力，而透過旗下業程科技整併CIS設計公司宜霖科技，並藉由換股方式取得瀚群科技相關核心技術，惟後來因市場未發展成足夠經濟規模，而放緩相關產品技術研發。
目前模組主要代表廠商有指旺、慧盛..等業者，與昌曜、高斯…等系統整合業者在應用面創新做部份合作，而與其配合的卓仕、蹄晞…等代理商，則定位為單純的代理買賣，且不只侷限代理生物辨識產品方案。若再往下延伸至設備商，則可分流為政府/企業/家庭等公共安全和個人消費之個人保全兩條市場路徑：若面對的是政府/企業/家庭場域客戶，則必須有一層系統建置商針對客戶需求進行安裝的工作(包括鎖、對講機、監控系統、及生物辨識系統等整體建築結構搭配安裝)；若面對的是個別消費者，則不需系統建置商，而改由終端裝置供應商提供整合生物辨識技術應用的終端裝置。
 圖一　我國指紋辨識產業結構圖

由於政府公共安全生物辨識設備多牽涉公民認證、罪犯識別與身份識別應用，故辨識率要求與技術門檻最高，且多以標案方式釋出訂單，故此塊市場多由產品價格與效能高的國際領導大廠所宰制，屬中小型企業型態的國內業者可以切入的空間有限。而企業/家庭用組織安全生物辨識設備又可分為大型企業集團/建商主導的整體建案、及個別中小企業/家庭DIY市場兩類，前者與政府應用類似多由集團企業主/大型建商透過集團綁標或採購方式與大型解決方案商進行緊密合作，對規格標準要求高，故國內業者機會也不多。較有機會切入的是後者小型企業/家庭的DIY市場，原因除1：Few技術門檻較政府安全的1：N低之外，與個別客戶協商的彈性也較大，惟缺點在於此一市場較為分散、且建置方案較無一致標準，另因是以戶數計，故整體經濟規模也不大。
相較之下，個人消費的個人保全，看起來是我國目前最具比較利益與競爭優勢的應用領域，一來因國內在3C產品的設計製造能力早已享譽國際，且在產業鏈中扮演的重要角色與可以衍生的經濟規模市場空間，也遠優於前述兩種應用客戶。更重要的，是3C產品對生物辨識的需求並不止於密碼開機的個人資產保全應用，更可延展出網路線上交易、娛樂… 等多元應用。因此，個人消費應用市場應是下階段我國指紋辨識產業鏈各環節廠商首要應加重資源佈局的領域。
(二)產品技術＆應用市場分析
在指紋辨識的核心技術與產品功能應用趨勢方面(如圖二)，可發現B2G市場仍是目前最大也最穩定的應用市場，主要著眼於全球政府持續不斷的國土安全考量，目前此一應用多採光學式感測器，雖具穩定、快速、解析度高…等優勢，但重、大、貴、耗電等缺點也影響了其應用的延展性，故一直以來多聚焦政府執法/軍事身分辨識、機場/港口門禁/差勤、電子護照/公文…等市場，市場穩定但動能相對不足。
B2B則相較B2G市場具備發展彈性與應用拓展空間，主因在於垂直市場(工廠、物流、運輸、零售、金融、教育、博奕…)所衍生的嵌入式系統產品需求，近來已有逐步加溫的現象，且相較B2G針對特定對象(罪犯、選民、遊客…)進行識別，B2B針對的員工與家庭成員等識別對象基礎規模與成長動能也相對較大；而此類應用採用技術除了光學式感測器外，也包含了電容式感測器，電容式感測器因採用半導體製程因而可以兼顧產品的小尺寸、低成本、高整合、低價格需求，但缺點在於環境耐受性與解析度較差，惟半導體技術進步帶來的成本控制優勢使相關感測器ASP急速下滑(目前單顆售價已不到3美元)，對未來講究價格敏感度的應用仍具相當發展潛力。
相較之下，B2C為未來最有可能呈現爆炸性成長的應用市場，除PC/NB、手機、消費電子總計超過20億台的銷售規模，搭配Win7、Andriod…等新興作業系統帶來的觸控螢幕、Mobile Internet網路認證交易潛在市場，及雲端運算概念的加持，有可能帶動下一波強勁市場成長動能。
就技術層面來看，除前述電容式感測器可望持續在小尺寸、低成本的行動電子裝置佔有一定角色外，近來興起的Sensor Fusion(高階共用感測融合技術)，鑑於其整合了紫外線Sensor、溫度Sensor、指紋Sensor…多重感測技術，輔以正趨成熟的觸控螢幕應用，未來此一技術可望直接整合至面板端，帶動另一技術應用革命，並為人機介面應用的再進化做出具體貢獻，在兼具前述兩種Sensor的技術優勢下，只要能進一步在成本控制有所突破，當可創造下一波龐大應用商機。
目前智慧手機龍頭Apple已提出專利申請，預計在下一代iPhone整合Sensor Fusion、觸控、RFID技術，國內既有感測器/演算法領導業者、及其他相關非光學/電容式感測器業者也已開始積極進行相關產品技術佈局。
 圖二　我國指紋辨識產品技術＆應用發展現況與趨勢

 
人臉辨識
(一)產業結構分析
我國在人臉辨識的產業結構相對指紋辨識較不成熟，投入廠商家數較少(如圖三)，且相較指紋辨識學研機構幾乎全面退出研發投入，人臉辨識領域仍有不少學研機構持續進行技術應用面的研發創新，其產品生命週期應介於萌芽期成長期之間。
有別於指紋辨識技術，臉形辨識主要透過影像拍攝擷取臉形特徵，故與影像監控(Surveillance)產業具備高度關聯性，且由於臉形辨識對人權/精確度要求不高(只要認識User即可)，此外Camera於PC/NB 60%的Bundle rate比指紋辨識的30%還高，加上目前IP Cam日益增高的普及率，及智慧影像分析(ISV)技術的與時俱進，凡此種種週邊應用條件環境的日漸成熟，皆使臉形辨識的發展前景備受看好。
對照至臉形辨識的產業價值鏈，核心技術業者主要可分為硬體的半導體元件及軟體的演算法廠商，半導體元件主要有開發CIS感測器的原相、敦南、菱光…等業者，及從事影像處理晶片設計解決方案的盛暘、凌陽、凌泰、智原、晶睿…等廠商。模組＆方案廠商主要有原手寫辨識技術領導大廠蒙恬，以及近來崛起的整體解決方案廠商倚辰科技；其他經銷商、系統整合商、系統建置商與終端裝置供應商則大致與指紋辨識產業相去不遠。
 圖三　我國臉形辨識產業結構圖

(二)產品技術＆應用市場分析
再看我國在臉形辨識的核心技術與產品功能應用趨勢(見圖四)，可發現與指紋辨識一樣，B2G同為人臉辨識目前最大也最穩定的應用，目前此一應用多採CIS感測器+影像編解碼器前後端整合方案，搭配人臉識別資料庫演算法以切實執行影像擷取、壓縮、辨識、比對四大流程，由於此一方案具備準確、快速、便宜… 等技術成本優勢，故成為目前廣泛應用的政府公共安全主流解決方案。
但由於此一方案在強光、夜視…等環境應用障礙尚無法完全突破，故短中期來看，聚焦B2B的業者已開始投入採紅外線感測器的人臉辨識系統，搭配及時識別與移動偵測演算法，使其得以充份發揮適應不同光源的技術優勢，惟目前成本仍高還是一大挑戰，然一旦此一瓶頸得以突破，當可使其在B2B應用有更大成長空間，除既有辦公/社區大樓的門禁差勤機外，包括頂級飯店餐廳、高級休閒娛樂中心、銀行理財中心、百貨/購物中心、博奕中心…等場域，可結合互動電子廣告看板相關嵌入式系統應用，直接藉由臉形辨識進行身份確認而後進入專屬尊榮式自助服務；另包括智慧機器人在會展的導覽或居家清潔照護，皆可透過臉形辨識的方式接收指令並做出回應。
再進一步連結到B2C的個人消費應用，則可衍生出更多人臉辨識商機，除資產保全的密碼開機外，透過抓臉型而非抓特徵的方式設計髮型；或如微軟下世代遊戲機Natal用Camera辨識臉形姿勢、或PC Game取代滑鼠用臉形移動來玩賽車遊戲…等，皆是臉形辨識技術延伸出的互動娛樂商機；另與指紋辨識相同，臉形辨識技術在個人健康指標判斷與網路認證交易同樣有足夠的切入與發展空間。而此一階段的技術因更注重臉形互動影像的逼真與鮮明，故在技術層面可望進一步融合3D影像辨識與MPU/DSP智慧運算，目前B2B與B2C主要還是由學研單位投入較多能量，一旦技術邁入商用化水準，可望迅速結合產業界商品化能力而在相關市場綻放異采。
 圖四　我國臉形辨識產品技術＆應用發展現況與趨勢

 
IEK觀點
整體而言，目前我國指紋辨識在產業結構部份，主要由星友主攻B2G及部份B2B、神盾主攻B2C與部份B2B市場，著眼於各自最大比較利益搶攻適合市場，其他中下游廠商主要強項不可否認還是偏重在B2C部份，尤其可以預見Win7、Andriod OS整合觸控介面、雲端運算有可能在下階段點燃B2C應用引信帶動新一波爆炸性市場成長商機。
因此若就整體產業利益來看，雖然星友、神盾兩大陣營策略路徑有所差別，但下階段有可能異中求同，如星友搶進PC/NB領域Win7網路交易認證佈局，神盾則聚焦Mobile Internet整合Andriod搭配Google主導的雲端運算應用市場，彼此其實可以分進合擊，由星友搶攻亞洲國家部份政府標案與B2B解決方案，並致力確立台灣在指紋辨識技術標準的能見度，而後集結有興趣的中下游業者爭取新興市場公共安全應用商機。而由神盾主導的陣營則可整合國內所有做行動終端的業者(包括電子書、小筆電、Smart Book、Smart Phone、PND)，串連產業鏈能量與宏碁、宏達電…等廠商，循序漸進，共同導入指紋辨識技術以提升整體產業競爭力，搶攻歐美3C應用市場，進而使中下游業者雨露均沾。
而在技術選項上，則除持續保有半導體電容式感測器技術優勢外，也應吸納國內產學研機構在開發各種新興感測器技術的研發能量，以為投入Sensor Fusion技術預做準備，為下階段市場競爭建立籌碼。
而在臉形辨識的產業結構部份，我國可說是由產業及學研各佔半邊天，但由於國內在安全監控及IC設計(影像感測與處理)產業實力已具一定國際競爭水準，因此建議可整合國內IP Cam、NB Cam/PC Cam…等系統晶片與軟體業者，致力提升智慧影像分析處理的演算法能力，同時在部份高安全等級場域整合指紋辨識技術，並可思考與中國進行合作，以國內相對優異的元件/演算法技術，爭取中國高性價比B2B區域市場應用產品訂單(B2G中國基於國家安全考量相關標案100%由國內廠商承接故國內業者機會不大)，並共同合作開發整體解決方案出口其他新興市場。
另B2B與B2C應用市場部份，則可考慮與國內3C業者合作推廣人臉辨識方案，特別鎖定成長動能高的遊戲、交易、尊榮服務相關應用平台，搭配數位電子看板與市場規模較大的相關嵌入式系統應用，如此方有可能在個人消費應用找到突破口。
而在技術選項上，則建議投入3D影像辨識技術，尤其近來宏碁、友達相繼推出3D NB與3D TV，矽統、聯陽等IC設計公司也有意投入3D影像處理晶片開發，相關產業鏈能量已逐步集結中，若能乘勝追擊，加重投入3D技術於辨識方面的技術涵量，當可使3D相關技術環節更趨完備，有利國內在3D應用尚未普及化前及早卡位。