14 июня 2018

Как это устроено. Дактилоскопический сканер

Привет. С самого момента появления сканеров отпечатков пальцев в смартфонах меня интересовало, как они устроены. Да, в сети несложно найти и описание принципа работы разных типов сканеров, и их подробные технические характеристики, но согласитесь, читать про это – не то же самое, что разобрать и посмотреть. Поэтому не будем ходить вокруг да около – разбираем. В процессе написания этого материала меня посетила мысль, что статью можно назвать не «Записки мастера», а «Записки вандала», так как оба исследуемых объекта в процессе изучения оказались полностью уничтожены (так изначально и задумывалось, но всё же). 🙂

В качестве подопытных выступят сканер отпечатка пальца от Apple iPhone 6 и сканер отпечатка пальца от Samsung Galaxy S7 Edge.

Описывать внешний вид нет смысла, так как он давно всем известен, поэтому просто сравнение на фото.

По конструкции, кроме формы, на первый взгляд явных отличий не видно.

Для начала проверяем заявления о том, что кнопка Samsung легко царапается.

Этот факт я проверил ранее, и утверждение подтвердилось – кнопка очень легко царапается. Это не очень хорошо.

Пробуем поцарапать кнопку iPhone – это тоже оказывается очень просто. Странно, насколько я помню, прикрывать сканер должен сапфир. Но тут банальный, легко царапающийся пластик, хотя кнопка снята с оригинального телефона (кнопка очень похожа на неоригинальную, хотя Touch ID с ней работал, странно).

Однако из-за того, что окрашена кнопка с внутренней стороны, даже глубокие царапины видны лишь под определенным углом. Глядя на кнопку iPhone, задаешься вопросом, чем думали в Samsung, делая такое ненадежное покрытие на сканерах своих смартфонов.

Touch ID

Начнем со сканера iPhone. Разбираем кнопку, откидывая шлейф с кликером и крышкой, и заглядываем внутрь.

Я ожидал увидеть сложную конструкцию из большого количества элементов, а на деле – просто черная поверхность с небольшим окошком, в котором видны золотистые контакты.

И всё… Негусто. Продолжаем разбирать, отклеиваем от крышки, чтобы посмотреть, что там изнутри.

Может быть, все элементы там? А вот и нет. С обратной стороны нас ожидает то же самое. Мда, негусто.

Ну, необходимо довести дело до конца. Пробуем счистить черное изоляционное покрытие. Под этим покрытием обнаруживаются те же самые токопроводящие шлейфы, которые, судя по всему, играют роль генератора сигнала.

С обратной стороны – тоже без сюрпризов. Всё очень и очень просто, даже немного скучно.

Пожалуй этот тот самый случай, когда уместно будет сказать, что все гениальное просто.

Samsung

Теперь разбираем сканер Samsung. Идем по тому же пути, отклеивая шлейф с кликером от маталлической рамки, чтобы добраться до внутренностей.

Тут все собрано гораздо крепче и монолитнее и разбирается намного сложнее (как и телефоны Samsung в сравнении с Apple).

Отклеиваем от рамки и видим необычную ребристую текстуру, а слоеная конструкция при взгляде с торца больше всего напоминает фанеру.

Но раз есть слои, значит, есть что-то и между ними.

Теперь пробуем добраться до электроники, для чего пытаемся вскрыть саму площадку сканера.

Получается это только после приложения изрядных усилий. При ближайшем рассмотрении становится понятно, что корпус не открылся, а разломился, и структура внутри больше всего напоминает кевларовое волокно.

Если внимательно присмотреться, становятся видны контакты, которые проходят по всему периметру, от внутренней стороны к внешней, через всю толщу корпуса сканера.

Продолжаем совершенствоваться в вандализме и снимаем оболочку, чтобы добраться до шлейфов.

В какой-то момент появляется ощущение, что вот сейчас, еще чуть-чуть, но при очередном нажиме сканер просто ломается на части.

Судя по всему, никто в Samsung не предполагал, что я буду разбирать эту, по сути, монолитную конструкцию. Эх, корейцы, недоработка…

А вот на сломе виднеется что-то интересное.

Видно плату, от которой сквозь толщу материала к внешнему излучателю идут контакты в виде оловянных шариков, а на излучателе изнутри расположена так называемая «стекляшка», которая, судя по всему, служит фильтром сигнала от антенны.

Увы, рассмотреть все более детально не представляется возможным ввиду монолитности конструкции и жесткости материала корпуса сканера.

Очень сложная, многоуровневая конструкция у сканера Samsung. Наверное, еще и весьма недешевая в производстве. Только вот непонятно, зачем было городить весь этот огород? И ладно бы результат был от всех этих усилий, но нет, элементарная конструкция сканера iPhone на деле оказывается и быстрее, и точнее.

Вместо заключения

На самом деле, всю информацию о том, как работают дактилоскопические сканеры в разных смартфонах, можно прочесть в документации к этим самым сканерам. Кроме этого, описания технологий, применяемых в таких сканерах, также есть в свободном доступе в сети. Но одно дело – читать теорию, пусть даже и со схематическими изображениями, и совсем другое дело, когда есть возможность потрогать все своими  руками, заглянув внутрь устройства, пусть даже и таким вандальным способом. Пишите в комментариях, о чем бы вам еще хотелось узнать с похожей точки зрения, или, проще говоря, что бы мне еще разобрать на составляющие части?

Читайте также

  • Zoltan

    Спасибо, интересно!
    А еще в обзорах телефонов хотелось бы, чтобы упоминали такую вещь: работает ли сканер отпечатков с приложениями (особенно банковскими). У самсунга в серии А, например, нельзя войти в сбербанковское приложение с помощью отпечатка. Этот момент важный, надо заранее знать.

  • Artem V

    Спасибо за статью! Надеюсь когда-нибудь увидеть разбор дактодатчика под экраном!)

  • Макс Любин

    Странно. У меня у нескольких знакомых Samsung A-серии, и никаких проблем со сканером нет. Может в настройках Сбера посмотреть?

  • Factum

    Айфон Х разобрать, узнать как там сканер лица работает

  • Andrey

    Поддержу автора в том смысле, что сканер S7 неважно срабатывающее дерьмище. Даром, что конструкция навороченная и предположительно дорогая. Даже по суху периодически не срабатывает с первого раза, а по мокрому шансов практически нет, пока палец и датчик не вытрешь.

  • Vladimir Medvedev

    Я бы немного по-другому построил. Не просто разобрать, а попытаться понять, что к чему, сверяясь с источниками. Например, структура, похожая на кевлар — что это? Металлические шарики — к чему они? Вот в таком духе.

  • ddman

    что бы мне еще разобрать на составляющие части?

    модуль камеры разбирали, сканер вот тоже..а больше и нечего разобрать то по сути..АКБ не интересно т.к. в сети миллион видео со вскрытием есть…может быть гироскоп?))) тот, который не программный а физический…хотя наверно он нереально мелкий и не получится его рассмотреть вашими инструментами

  • Dmitry R

    А реально ли «прикрутить» телефонный сканер к иному устройству, которое его изначально не поддерживает, или сие слишком сложно технически — скажем, к десктопному компьютеру?

  • СЕРГЕИЧ_RETURNS

    А зачем именно «телефонный сканер», в продаже есть туча вариантов от простенькой периферии с Али, до продвинутых систем контроля доступа, да и в ноутах бывает встречается…

  • Dmitry R

    Это же Макс Любин, от него ожидаешь чего-то большего, нежели покупка готового сканера с алиэкспресса!
    🙂

  • СЕРГЕИЧ_RETURNS

    Макс, вам уже можно название рубрики «Как это устроено» менять на название созвучное с названием старой игры «K(С)rush, Kill And Destroy») А по теме — как-обычно интересно!

  • Alexx

    Глупости. У меня А3 2017, сбером я не пользуюсь, но приложения других банков работают, как и должны.

  • Санек Кузьмин

    Покажите устройство датчика пульса Самсунгов

  • Макс Любин

    Интересная мысль)

  • Макс Любин

    На счет компьютера, должно быть не очень сложно. Главная загвоздка в наличии драйверов. Если найти драйвер, то можно и сканер запилить. Благо к компу можно любой интерфейс прикрутить.

  • Макс Любин

    Ну у меня есть доступ к профессиональному микроскопу с ооочень неплохой кратностью) Вот только чем его разбирать…

  • Макс Любин

    Ок, учту, спасибо за обратную связь)

  • Макс Любин

    Хе хе) Задумка комментария понятна, но спешу расстроить — можно проще — можно отдельно купить этот модуль и расколупать его)

  • Владислав

    чувак, ну по сути, резюмируя материал — конструкция из палок и говна лучше!
    хотелось бы что бы присутствовало мнение специалистов из конкретной области
    понятно что это удорожит материал в продакшне

  • Ziks Ziks

    Спасибо, очень интересно, но маловато будет 🙂 . Жаль нету «разломки» сканера от лыжи, сяоми, филипс, микромакса, дуги, блюбу простихосподи.

  • Радик Радикович

    Спасибо ,Макс за очередную полезность . На счёт айфона : у меня 5s, использую чуть больше года. покупал новый, не рефовый. НО тачайди затертый ( чему я очень сильно удивился тк у более убитых аппаратов кнопка выглядит как новая и
    Это обидно, тем более что аппарат чёрный), и акк уже сдулся на 17 % , хотя телефон в хвост и в гриву не гоняю.

  • Artem Borisov

    Взять Touch ID второго поколения (iPhone 6S и новее (но не SE)), и сравнить с первым, что же поменялось. Во втором поколении и скорость выше, и стекло похоже на сапфировое

  • NetBUG

    Шлифовать микросхему. Так же, как снимают для съёмок кристаллов и реверса.

  • ddman

    понадобятся наноинструменты и наноруки))

  • Maxigami

    я думаю, в сети можно найти кучу фотографий микромеханических и акселерометров и гироскопов.

  • Kandalf

    Скорее левая оболочка, вместо родной, на 4пда такое упоминалось.

  • Алексей Возрожденный

    В гироскопа нет никакой механики, это обычная микросхема-датчик на кварце. Выдаёт сигналы ускорения и всё.

  • disporfin

    «Очень сложная, многоуровневая конструкция у сканера Samsung. Наверное, еще и весьма недешевая в производстве. Только вот непонятно, зачем было городить весь этот огород?»
    Как зачем? Для обхода патентов😉

  • Miller Lite

    да левый датчик-же

  • был вчера

    В каждый пост пытаешься протащить свой горячо любимый s7 edge

  • ddman

    а генерирует эти синалы святой дух?)) есть там механика, это принцип его работы, а сигналы это уже результат его работы..ну загуглите схемотехнику..там даже подвижные части имеются, чем не механика?

  • Александр Васильев

    Как будто что-то плохое…

  • Макс Любин

    Что?))
    Он не мой любимый) Более того, это второй, не основной телефон. Основной Galaxy S7 Active, и он мне нравится гораздо больше чем Edge.
    Просто кнопки от Edge оказались под рукой — остались с ремонтов.

    А, хотя нет, не так. Отвечу вот как: «Да, и что?»

  • Макс Любин

    Ну зачем вы всю интригу то порушили?)))

  • Макс Любин

    Мне это тоже показалось странным. Похоже есть разные iPhone 🙂

  • Макс Любин

    На самом деле там дело в технологиях. Емкостная гораздо проще, что и доказывает опыт Apple. А в Samsung нахимичили с конструкцией, чтобы не платить патентные отчисления. Но это не пошло им на пользу.

  • Макс Любин

    Лестно, спасибо)

  • Алексей Возрожденный

    При увеличении порядка 1600 крат? Это уже не оптика, а только электронные микроскопы. У нас на работе с десятикратными окулярами 40х и 80х объективы дают весьма приличные аберации (увеличение 400 или 800 крат), а про объем можно забыть вообще и пружины гироскопа визуально почти не отличимы от затвора мощного транзистора.

    Так что условно можно считать такие устройства твердотельными.

  • Doc Mezensev

    Интересная статья.
    Можно попробовать разобрать флагманы прошлых лет (вот тот же айфон 6 и гелакси 7) на предмет компонентов динамиков и микрофонов — у кого лучше и т.д. У кого зарядка лучше, именно компонентная база или компоновка.
    Ну это так, чисто ради колупания в мелочах.)

  • Макс Любин

    Ну тут ответ простой — айфон.

  • Mike Swaneff

    что имеется ввиду под словом оболочка? прошивка или лончер? если лончер — то никакой разницы. если прошивка, то значит есть рут — тогда приложение просто не должно работать без установки вместо su magisk

  • Kandalf

    Таки лончер, да. У кого-то на 4пда было, что с неродным лончером не работал отпечаток, а на родном норм.

  • Сергей

    Нанапряжная и интересная статья. Макс уже не первый раз радует независимым подходом 🙂 Приятно читать, в отличие от сами знаете кого.

  • orbosa

    А почему откинули кликер у айфона. В нем видимо вся соль сканера. Пристально вы рассматривали шлейф, который через открытые площадки контактирует с кликером.

  • был вчера

    Samsung и Apple были, даёшь Huawei, BBK и китайщину!(лигу, улефоны, оукителы и т.п.) 🙂

  • Макс Любин

    В кликере элементы, к процессу сканирования не имеющие прямого отношения.