指纹安全识别进入纯硬件单芯片时代

从2005年开始，代表指纹识别最前沿技术之一的指纹识别芯片在国内出现，预示着“指纹模块”开始向极小化、集成化发展。

　　2007年，方程式FSC700X系列指纹安全处理器问世，在这样一颗小小的芯片内部集成了微控制器、指纹识别处理、加解密引擎以及工业标准接口，涵盖了生物检测处理的全部核心功能。作为一款真正意义上的ASIC产品，开启了指纹识别产品“低成本、高性能”的新纪元，标志着指纹安全识别进入纯硬件单芯片时代。

　　专用集成芯片(ASIC)作为“高性能、低成本”代名词，一直被公认为各类电子产品实现产业规模化的关键引擎。这一点在中国的许多电子产品包括彩电、DVD、MP3、手机等领域得到了充分的印证。

　　由于专用集成芯片(ASIC)有着巨大的性能和成本优势，它不但能简化产品的后端应用开发，而且其成本还能随着产销量的增长不断降低，以核裂变式的连锁反应推动产业规模的迅速膨胀。从全球指纹产业的发展态势来看，迅速突破指纹识别专用集成芯片这一关，是我们占据全球产业链上主动位置的唯一途径。

　　从国内“指纹识别芯片”的出现，到第一颗真正意义上的指纹识别ASIC问世，中国的指纹识别芯片技术经历了不算漫长却曲折的发展历程。回顾这一过程我们可以将其划分为三个阶段：

　　第一代:以DSP作为硬件平台的通用芯片

　　以DSP作为平台，将多颗裸片(DIE)封装到一起，并非专门设计的专用芯片。优点是降低的系统占用PCB板面积，缺点是复杂封装工艺带来的良品率降低，从总的系统成本而言，并未明显降低，甚至可能增加了。

　　采用DSP作为其硬件平台，客户对处理单个指纹时间不敏感(甚至可长达到2-3秒)，总容量在几个到几十个之间，搜索比对时间也不太长。

　　第二代：以ARM作为硬件平台的通用芯片

　　实际是一种贴牌ARM9兼容芯片，特点主要是根据指纹识别算法需要，对主频、接口和片上存储单元进行了定制，一般来说，以ARM作为硬件平台的通用芯片的价格较高，ARM兼容芯片对于需要快速投放市场且支持经常升级的小型项目比较适合，这类项目实际对成本不敏感。

　　从第一代和第二代的指纹识别芯片来看，它们都是一种通用芯片的架构，指纹识别处理以软件方式运行。与真正的ASIC芯片比较，静态功耗和尺寸限制就是这类通用芯片的问题，因为可编程的芯片需要更多晶体管来执行ASIC芯片所含同样的逻辑功能，接口和内部功能单元也和指纹应用的实际需求不配套，这直接带来的影响就是成本增加。

　　第三代：FSC700X系列：指纹识别专用芯片(ASIC)

　　区别于国内之前出现过的指纹芯片产品，方程式FSC700X系列的独特之处在于它采用的是纯硬件单芯片的解决方案，是一个ASIC产品。它的特点就是在一颗芯片内集成了微控制器、指纹识别处理、加解密引擎以及工业标准接口，涵盖了生物检测处理的全部核心功能。所以它是一款真正意义上的指纹识别专用超大规模集成电路。

　　传统的通用微处理器开发指令级并行性主要有两种方法: 一是采用超流水结构提高主频，增加每秒钟执行的指令数;另一是采用超标量或超长指令字(VLIW)结构增加指令发射和执行的并行度，每个周期发射多条指令到多个功能部件上执行，从而提高每个时钟周期执行的指令数。从根本上来讲，传统的通用微处理器芯片对于并发活动缺少专门的硬件支持，数据的移动以及协调同步的操作开销非常之大，使得细粒度的延迟容忍技术不再奏效，导致从高级语言表达的应用代码中自动构造出能在由传统的通用微处理器上有效运行的并行程序非常困难。超标量和VLIW结构其实并不是性价比最好的开发指令级并行性的方法，它们都没有提供对长延迟操作的延迟容忍机制。这是导致以通用芯片为硬件平台实现指纹识别处理需要庞大资源开销的根本原因。

　　然而，FSC700X系列根据指纹目标应用的计算、访存和I/O特征，创新性得提出了指纹识别的单SOC芯片的解决方案，重新确立了处理器的体系结构。