传闻 iPhone 7 则将延用实体 Home 键，而虚拟 Home 键或将用在 iPhone 7 Plus 上，由于苹果还未正式发表，所以本文只是根据作者拿到的样板机进行推测：如果 iPhone 7 Plus 上了虚拟 Home 键，可能会是什么原因？Touch ID 又会有什么变化？
▲ 网传 iPhone 7 与 iPhone 7 plus 外流照。
与 iPhone 6 Plus 相比，iPhone 7 Plus 在外观上并没有变大，而 iPhone 6 Plus 上的实体 Home 键限制了芯片尺寸最大为实体键内壁的内接矩形，所以，在采用了虚拟 Home 键的 iPhone 7 Plus 上则进一步扩大了 Touch ID 的面积。
和 iPhone 6s Plus 比，iPhone 7 Plus 没有长大，但 Touch ID 继续长大：
如果苹果逼近极限的程度达到 90% 以上的水平，那么第二代 Touch ID 无疑将大幅度提高安全性和使用体验。这本值得大肆渲染，但宣布第二代有安全性的提升等于公布第一代有安全性的不足，所以苹果干脆只用“更快”来大而化之，绝口不提“更大”一事。
这是第二代 Touch ID 上苹果的考量。
实体 Home 键限制了芯片尺寸最大为实体键内壁的内接矩形，当芯片尺寸不可扩大时，像素阵列尺寸取决于布局效率。下图左是 iPhone 5s 的 Touch ID 1.0，88×88 像素阵列； 下图右是 iPhone 6s 的 Touch ID 2.0，96×112 像素阵列。可以看到布局有了非常大的改变。
但对比“中国产 Touch ID”在同样尺寸芯片上做到 120×120 像素阵列，苹果的设计实在太平庸。
况且，Touch ID 2.0 在布局效率上的有限提升并不是自主创新，而是借鉴了“中国产 TouchID”的专利技术：基于专利 CN201510230871.1 披露的模组结构，得以使用 TSV 封装；基于 TSV 封装透过硅穿孔节省了芯片正面打线空间（Touch ID 1.0 左右侧的黑区），才有面积用于布局像素。
但苹果之所以是苹果，在于当技术竞争进入瓶颈时能够神来一笔。进一步扩大指纹感应器的面积必须突破实体按键的空间限制，所以 iPhone 7 plus 采取“Under Glass”方案：把电容指纹感应器放置在盖板玻璃下面，穿透盖板玻璃读取指纹，就使指纹感应器芯片尺寸不再受按键大小的局限。
使电容指纹感应器穿透厚介质的设想最早见于苹果公司 2010 年 10 月 8 日申请的美国专利“method and apparatus for sensing”，其中国专利申请 CN201180055850.6 于 2011 年 10 月 7 日提交，附图披露了电容指纹感应器图像响应介质厚度增加，和指纹脊线周期减小时的指数阶衰减效应：
透过对电场物理规律的研究，苹果公司发现要想穿透 300um 至 400um 厚度的介质，电容信号将衰减成百上千倍，指纹越细衰减越厉害。所以我们从未见做为技术领先者之一的苹果公司宣称过什么 700um 穿透，倒是一些同行混淆了电容值和电容信号，以为大小和距离成反比，简直贻笑大方。
为了达到够高的灵敏度来测量急剧衰减的电容信号，首先要收购一家最厉害的公司。于是苹果在 2012 年买下了 Authentec，获得了 RF 型指纹感应器技术的独占权和全行业绝大部分电容式指纹感应器专利。
其次要大幅度提高原有技术水平，例如采用 CN201180055850.6 披露的差分图像合成技术：用专门设计的电路分别采集竖差分图像和横差分图像，再软件合成为指纹图像。
再使用 CN201310224334.2 披露的电感升压高压驱动技术，对感应器的地电位进行驱动，相当于在感应器参考系里包括人体在内的绝对大地电位受到驱动，进而超越了外置金属环的驱动电压上限：
这才有了 Touch ID 1.0 在 2013 年的横空出世。
缺点是感应器面积有点小，安全性不足。于是 Touch ID 2.0 靠借鉴了“中国产 Touch ID”的设计方案得到了一小步提升，终于 Touch ID 3.0 重新在技术上领先。
做为“中国产 Touch ID”的设计师，我与 Touch ID 设计师 Setlak 之间你追我赶共同引领技术发展的过程中，隔空沟通方式就这么奇妙。例如 Touch ID 1.0 厚度 1.2mm，中国产 Touch ID 改进了结构设计，降低厚度至 1.1mm；Touch ID 2.0 照搬结构设计，就非要再降低厚度至 1.06mm。尽管在技术竞赛中略为落后，但这是因为我白手起家，比不上 Setlak 背靠大树。实际上在 2015 年我就小范围发布了 Under Glass 工程样机，只不过苹果以外的手机品牌都安于追随苹果，不敢领先。从这个角度看，把 Authentec 卖给苹果，从 Setlak 做为设计师希望新技术率先得到应用的角度讲，又是极为正确的。
言归正传，电容指纹感应器技术再好，灵敏度再怎么高，也挡不住介质厚度提升时讯号的指数衰减效应。一方面玻璃越厚结构强度越好，另一方面指纹辨识要求玻璃越薄越好，这就需要确定妥协点。先知先觉的苹果大神早在 2013 年就在专利中公布了玻璃可以减薄到 250um，在量产时需高于这个数值，达到 300um 以上，但也不宜超过 400um。
iPhone 7 的 Touch ID 设计采用了把盖板玻璃正面先局部减薄再化学强化的制程，既降低了 Touch ID 的覆盖介质厚度，又为使用者提供了触觉引导的凹槽；尤其重要的是平坦的底面使芯片尺寸不再受到限制，可以把感应器像素阵列做得和凹槽一样大，以保障指纹辨识的安全性。
为进一步改善虚拟按键的使用体验，还可以透过引入 Force Touch 提供震动反馈，使手感无限逼近实体按键。
在做了这么多工作以后，Touch ID 的芯片终于不受实体按键外框的限制，可以把 Sensor 区域做到虚拟按键区域的内接正方形那么大，也没有降低按键的手感。
但是，与其这么麻烦，直接上“中国产 Touch ID”不就一步到位了吗？
苹果是否会在 iPhone 7 plus 上使用虚拟 home 键还不可知，等待 8 日凌晨发表会揭晓吧（编按：已确认采用虚拟 home 键了）。
注：本文作者 dragondevil，Microarray 首席科学家、电子和软件设计师。本文相关人物 Setlak，Authentec 创始人和主要技术发明人、Touch ID 设计者、CQT 技术路线以外所有商用电容式指纹感应器所基于的技术原理的发现者。
（本文由 雷锋网 授权转载；首图来源：Flickr/Kārlis Dambrāns CC BY 2.0）
