聚焦 | 揭秘顯示驅(qū)動芯片，一年84億顆需求，華為入局破解國產(chǎn)芯尷尬

顯示驅(qū)動IC是顯示屏成像系統(tǒng)的主要部分。主要是負責驅(qū)動顯示器和控制驅(qū)動電流的功能。近年來國內(nèi)面板產(chǎn)業(yè)鏈日益成熟，而驅(qū)動IC作為面板產(chǎn)業(yè)鏈最關鍵的環(huán)節(jié)，國內(nèi)配套依然處于起步的階段，無論是LCD的TDDI還是OLED驅(qū)動IC國內(nèi)企業(yè)占比依然較低。

需求暴增，顯示IC也鬧“芯片荒”

2020年，全球顯示驅(qū)動芯片需求量達80.7億顆（包含TDDI+DDIC）。

2020年受新冠肺炎疫情（COVID-19）影響，顯示驅(qū)動芯片需求量實現(xiàn)同比兩位數(shù)增長達80.7億顆，其中大尺寸顯示驅(qū)動芯片占總需求70%，而液晶電視面板所用驅(qū)動芯片占比大尺寸總需求的40%以上；中小型顯示驅(qū)動芯片占總需求30%，智能手機占比最高，LCD TDDI和OLED DDIC合計占比約20%；2021年，終端應用增長依然強勁，同時由于電視面板的高分辨率趨勢確立，2021年顯示驅(qū)動芯片總需求將增長至84億顆。

在去年開始的“芯片荒”浪潮下，顯示驅(qū)動IC也不可避免地受到了波及，根據(jù)TrendForce數(shù)據(jù)，目前已經(jīng)有部分顯示IC漲價30%。驅(qū)動 IC缺貨，面板行業(yè)更是首當其沖，自去年 1 月到今年3月，電視 50 吋 LCD 面板漲價一倍，彭博分析師 Matthew Kanterman 預估 ，液晶屏幕價格將保持上漲至今年第三季度，目前顯示驅(qū)動 IC 非常短缺。

▲2019~2024E 全球DDIC出貨量（億顆）

2021年價格上漲為全球DDIC（TDDI+DDI）市場規(guī)模上升的主要推動力。根據(jù)CINNO Research相關數(shù)據(jù)，2021年全球DDIC（包含TDDI+DDI）市場規(guī)模為138億美元，相比2020年增長55%，其中：

在全球晶圓8寸產(chǎn)能增量有限情況下，尤其是90~150nm成熟制程節(jié)點產(chǎn)能短缺較為明顯，供不應求情況下DDIC價格有明顯上漲(價格帶動DDIC營收規(guī)模增長~53%，出貨量帶動DDIC營收規(guī)模增長~2%）；

在制程方面， 顯示驅(qū)動IC制程范圍較廣，涵蓋28nm~150nm工藝段，其中NB等IT和TV工藝節(jié)點為110~150nm；LCD手機和平板電腦的集成類TDDI制程段在55nm~90nm；AMOLED驅(qū)動IC的制程段較為先進為28nm~40nm；依據(jù)DISCIEN相關統(tǒng)計，每個月顯示驅(qū)動IC消耗晶圓約250~270K，約占全球Foundry產(chǎn)能的6%。

全球主要顯示驅(qū)動芯片代工廠包括中國臺灣地區(qū)臺積電、聯(lián)電、世界先進和力積電，韓國東部高科等，中國本土包括中芯國際、晶合集成等。

技術(shù)上， 屏幕顯示驅(qū)動芯片封裝技術(shù)主要有 COG、COF和COP。三者主要的應用是實現(xiàn)手機或電視系統(tǒng)對其屏幕（LCD，OLED）的驅(qū)動控制，以及與其它系統(tǒng)例如主板FPCB、部件等的信號鏈接。在全面屏趨勢以前，基本上所有的手機都采用的是COG封裝工藝，這種封裝良品率高、成本低且易于大批量生產(chǎn)的直接優(yōu)勢。

在屏幕四邊寬度上：COG＞COF＞COP，在屏幕成本上：COP＞COF＞COG。COF和COP的柔韌特性能使屏幕的側(cè)面區(qū)域（邊框）設計變的更窄。但是只有使用OLED屏幕配合上COP封裝才能夠?qū)崿F(xiàn)真正的四面無邊框。

在COP里，DDIC直接固定在COP的柔性塑料基板上從而形成一個整體，這樣一來COP的塑料柔性基板便可不受物理限制的在手機或電視邊緣區(qū)域形成彎曲，從而進一步縮小邊框達到近乎無邊框的效果。
LCD驅(qū)動IC，TDDI是主流

電容屏驅(qū)動IC是電容屏工作處理的主體，是采集觸摸動作信息和反饋信息的載體，IC采用電容屏工作的原理采集觸摸信息并通過內(nèi)部MPU對信息進行分析處理從而反饋終端所需資料進行觸摸控制。

顯示驅(qū)動芯片是面板的主要控制元件之一，主要功能為通過對屏幕亮度和色彩的控制實現(xiàn)圖像在屏幕上的呈現(xiàn)。目前，LCD屏幕的驅(qū)動IC主要使用的是觸控與顯示驅(qū)動器集成（Touch and Display Driver Integration，簡稱TDDI ）技術(shù)。

TDDI芯片將顯示驅(qū)動芯片和觸控面板芯片集合到一顆芯片當中，可以有效提高觸控顯示裝置的集成度，使移動電子設備更輕薄、成本更低、顯示效果更好。

▲TDDI技術(shù)

TDDI通過接收主板發(fā)送的信息，并將信息進行模擬數(shù)字處理和算法處理形成指令，再通過控制輸出電壓調(diào)整液晶分子的偏轉(zhuǎn)角度，從而達到控制屏幕顯示效果的目的。原有的系統(tǒng)架構(gòu)因為顯示與觸控芯片是分離的，這可能會導致一些顯示噪聲的存在，而TDDI由于實現(xiàn)了統(tǒng)一的控制在噪聲的管理方面會有更好的效果。

TDDI優(yōu)勢：

1、 一流性能。顯示觸控一體化的系統(tǒng)架構(gòu)減少了顯示噪聲，提供了一流的電容式觸控性能，提升整體感應的靈敏度；

2、 外型更薄。有效提升屏占比滿足手機薄型化窄邊框的設計需求；

3、 降低成本。相較于傳統(tǒng)的觸控方案，TDDI 模組工藝流程簡單。同時，集成化的 TDDI 可集成Force Touch、3D、指紋識別等功能；

4、簡化供應鏈。簡少了傳統(tǒng)外掛式觸控方案模組的組件數(shù)量及工藝步驟，使得良率提升，同時伴隨著 TDDI 資源的不斷豐富降低了系統(tǒng)總體成本。

TDDI劣勢

1、較使用 TDDI 帶來的系統(tǒng)總成本的降低，目前 TDDI 本身的成本遠大于單一觸控芯片加驅(qū)動芯片的成本總和；

2、需要更高的電壓，增加功耗,在 IC 的制作流程上需要更多的 mask 及工藝程序；

3、隨著市場終端對超載邊框需求日益明確，由于 TDDI chipsize 變大而導致難以實現(xiàn)。

目前各大 TDDI 廠商均在與 Panel 廠商合作開發(fā)全 interlace架構(gòu) TDDI，這也為未來 TDDI 技術(shù)主要走向之一。早期 TDDI 的架構(gòu)為顯示驅(qū)動部分與觸控部分分開，驅(qū)動顯示電路走線居中，觸控部分分布兩側(cè)。這樣做帶來的問題是芯片 chip size 變大，與 PanelBonding 時走線過多且復雜，從而增加了 TDDI 的物理成本。

隨著手機終端超窄邊框及低成本的不斷訴求，IC 廠商不斷優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)設計，將驅(qū)動顯示電路與觸控電路交錯分布（interlace），從局部 interlace到全 interlace。此項革新解決了 chip size 過大的問題，極大的縮小了芯片大小，降低物理成本。由于電路走線設計的簡化也使得 Panel 設計優(yōu)化，層數(shù)減少從而帶來整體成本的降低。

近年來TDDI芯片，即顯示驅(qū)動芯片和觸控芯片整合的觸控技術(shù)處于不斷發(fā)展的階段；京東方公司在2019年6月14日提出了一項發(fā)明專利，用于解決現(xiàn)有的TDDI芯片在輕負載模式下觸控時間段內(nèi)出現(xiàn)空閑的問題。

Omdia預計2020年LCD觸控和顯示集成驅(qū)動芯片（TDDI）的出貨量將達到8.73億顆。其中， 智能手機：用于智能手機顯示屏的TDDI出貨量將達到7.81億顆。平板電腦：平板電腦TDDI快速滲透，2020年預計將達到8400萬顆。車載：汽車領域TDDI市場也逐漸成熟，預計今年的出貨量將達到500萬顆。

目前全球TDDI廠家主要有中國臺灣地區(qū)的聯(lián)詠、敦泰、奇景、譜瑞等，韓國三星、SiliconWorks等原驅(qū)動IC廠商也加碼TDDI市場，中國大陸推出TDDI芯片產(chǎn)品的廠商主要為韋爾股份、集創(chuàng)北方、晶門科技、格科微。

OLED驅(qū)動IC，華為入局

OLED的驅(qū)動IC目前為DDIC （Display Driver Integrated Circuit，簡稱DDIC）， 主要功能：控制OLED顯示面板，配合OLED顯示屏實現(xiàn)輕薄、彈性和可折疊，并提供廣色域和高保真的顯示信號。同時，OLED要求實現(xiàn)比LCD更低的功耗，以實現(xiàn)更高續(xù)航。

目前高端旗艦手機搭載On-cell技術(shù)的AMOLED面板，由于AMOLED面板結(jié)構(gòu)與驅(qū)動方式和LCD完全不同， On-cell模式下觸控顯示同時工作會產(chǎn)生干擾， TDDI在AMOLED依然處于起步階段。

2020 年全 DDIC市場規(guī)模為19.37億美元 ，2020~2023年CAGR 12.7%，2023年市場規(guī)模增長至27.71億美元。其中5G智能手機換機周期，OLED加速滲透，手機為DDIC主要應用領域，預計到2023年手機DDIC市場規(guī)模為23.87億美元；

高端TV采用OLED屏幕后帶動DDIC市場增長，預計到2023年OLED TV DDIC市場規(guī)模為1.3億美元。

依據(jù)TrendForce集邦咨詢研究，2021年預計AMOLED手機機型比重大幅度提升至39%；a-Si /IGZO LCD機型需求依然強勁，預計全年比重僅微幅下滑至28%；LTPS LCD機型比重則持續(xù)受到壓縮，預計比重將減少至33%，但其中LTPS HDLCD機型的規(guī)模有望逐漸增加。

AMOLED驅(qū)動IC領域，韓國公司處于領先地位，具備技術(shù)優(yōu)勢。其中 Samsung LSI 2020年市占率超過50% ， 三星顯示（Samsung Display）的專屬供應商，美格納次之占比達24%；Silicon Works歷史上依賴于單一客戶LGD，未來爭取客戶多元化；中國臺灣地區(qū)的Novatek（聯(lián)詠）和瑞鼎科技（Raydium）是 2020年中國面板廠AMOLED驅(qū)動芯片主要的供應商，市場份額分別為7%和6%。

▲AMOLED 智能手機顯示驅(qū)動芯片2019年市場份額

目前OLED驅(qū)動IC還是以韓國和中國臺灣的公司為主，國內(nèi)企業(yè)占比較低，不足1%；依據(jù)集微網(wǎng)，半導體投資聯(lián)盟信息，華為海思自研的首款OLED驅(qū)動芯片已于2020年完成流片，預計采用40nm工藝，于2022年上半年量產(chǎn)；產(chǎn)能方面，由于OLED 驅(qū)動芯片主要采用40nm/28nm，韓國三星和Magnachip最先進的制程到28nm，整體代工產(chǎn)能偏緊的情況下，OLED驅(qū)動IC產(chǎn)能也受到限制。

根據(jù) Bloomberg信息，2020年三星代工業(yè)務的60%來自于旗下S.LSI部門（自有銷售，包括5GSoC,高像素CIS，DDI等）；剩余的40%高通占比約20%，NVIDIA, IBM, Intel等占比剩余的20%。

依據(jù)三星電子公司公告，2021年公司代工業(yè)務將會注重先進制程，拓展下游應用包括HPC/汽車等，而S.LSI則繼續(xù)聚焦于5G SoC，高分辨率CIS和DDI；

另外的OLED驅(qū)動IC玩家主要有Magnachip和 Silicon Works。Magnachip 是全球最大的獨立OLED顯示驅(qū)動供應商 28nm OLED驅(qū)動芯片領先者，具備超低功耗和最小尺寸；具備量產(chǎn)能力，截止到2020年Q4，公司累計出貨6.81億顆。

Silicon Works銷售主要依賴于單個客戶LGD，2019年開始逐漸引入中國部分面板制造商，2020年公司OLED相關產(chǎn)品LGD占比91%；公司主要的產(chǎn)品包括TV/電腦/汽車等OLED/LCD驅(qū)動芯片以及智能手機OLED驅(qū)動IC，從制程的角度看，小型OLED DDI（12寸，28nm）；低端小型LCD TDDI（8寸，65nm）；大型DDIC（8寸，120-130nm）。

在面板領域，中國公司已經(jīng)占據(jù)了LCD市場半壁江山，OLED面板也在快速追趕三星、LG等公司。不過在驅(qū)動IC上，國內(nèi)占有率不足1%。好在面對這樣的情況，國內(nèi)有多家驅(qū)動IC企業(yè)已經(jīng)加強了自研。而且，顯示驅(qū)動IC的主流工藝最高的也不過28nm工藝，這些工藝國內(nèi)代工廠都已經(jīng)量產(chǎn)，著國內(nèi)企業(yè)加速新產(chǎn)品的研發(fā)，突破高端產(chǎn)品，國內(nèi)顯示IC會逐步實現(xiàn)進口替代。

來源：智東西