博客專欄

EEPW首頁 > 博客 > 聚焦 | 揭秘顯示驅(qū)動(dòng)芯片,一年84億顆需求,華為入局破解國(guó)產(chǎn)芯尷尬

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

發(fā)布人:旺材芯片 時(shí)間:2021-08-15 來源:工程師 發(fā)布文章

顯示驅(qū)動(dòng)IC是顯示屏成像系統(tǒng)的主要部分。主要是負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)顯示器和控制驅(qū)動(dòng)電流的功能。近年來國(guó)內(nèi)面板產(chǎn)業(yè)鏈日益成熟,而驅(qū)動(dòng)IC作為面板產(chǎn)業(yè)鏈最關(guān)鍵的環(huán)節(jié),國(guó)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(dòng)IC國(guó)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(dòng)芯片需求量達(dá)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(dòng)芯片需求量實(shí)現(xiàn)同比兩位數(shù)增長(zhǎng)達(dá)80.7億顆,其中大尺寸顯示驅(qū)動(dòng)芯片占總需求70%,而液晶電視面板所用驅(qū)動(dòng)芯片占比大尺寸總需求的40%以上;中小型顯示驅(qū)動(dòng)芯片占總需求30%,智能手機(jī)占比最高,LCD TDDI和OLED DDIC合計(jì)占比約20%;2021年,終端應(yīng)用增長(zhǎng)依然強(qiáng)勁,同時(shí)由于電視面板的高分辨率趨勢(shì)確立,2021年顯示驅(qū)動(dòng)芯片總需求將增長(zhǎng)至84億顆。

在去年開始的“芯片荒”浪潮下,顯示驅(qū)動(dòng)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(jià)30%。驅(qū)動(dòng) IC缺貨,面板行業(yè)更是首當(dāng)其沖,自去年 1 月到今年3月,電視 50 吋 LCD 面板漲價(jià)一倍,彭博分析師 Matthew Kanterman 預(yù)估 ,液晶屏幕價(jià)格將保持上漲至今年第三季度,目前顯示驅(qū)動(dòng) IC 非常短缺。

▲2019~2024E 全球DDIC出貨量(億顆)

2021年價(jià)格上漲為全球DDIC(TDDI+DDI)市場(chǎng)規(guī)模上升的主要推動(dòng)力。根據(jù)CINNO Research相關(guān)數(shù)據(jù),2021年全球DDIC(包含TDDI+DDI)市場(chǎng)規(guī)模為138億美元,相比2020年增長(zhǎng)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(diǎn)產(chǎn)能短缺較為明顯,供不應(yīng)求情況下DDIC價(jià)格有明顯上漲(價(jià)格帶動(dòng)DDIC營(yíng)收規(guī)模增長(zhǎng)~53%,出貨量帶動(dòng)DDIC營(yíng)收規(guī)模增長(zhǎng)~2%);

在制程方面, 顯示驅(qū)動(dòng)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(diǎn)為110~150nm;LCD手機(jī)和平板電腦的集成類TDDI制程段在55nm~90nm;AMOLED驅(qū)動(dòng)IC的制程段較為先進(jìn)為28nm~40nm;依據(jù)DISCIEN相關(guān)統(tǒng)計(jì),每個(gè)月顯示驅(qū)動(dòng)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(dòng)芯片代工廠包括中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)臺(tái)積電、聯(lián)電、世界先進(jìn)和力積電,韓國(guó)東部高科等,中國(guó)本土包括中芯國(guó)際、晶合集成等。

技術(shù)上, 屏幕顯示驅(qū)動(dòng)芯片封裝技術(shù)主要有 COG、COF和COP。三者主要的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)手機(jī)或電視系統(tǒng)對(duì)其屏幕(LCD,OLED)的驅(qū)動(dòng)控制,以及與其它系統(tǒng)例如主板FPCB、部件等的信號(hào)鏈接。在全面屏趨勢(shì)以前,基本上所有的手機(jī)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(shì)。

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(shè)計(jì)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(gè)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(jī)或電視邊緣區(qū)域形成彎曲,從而進(jìn)一步縮小邊框達(dá)到近乎無邊框的效果。
LCD驅(qū)動(dòng)IC,TDDI是主流


電容屏驅(qū)動(dòng)IC是電容屏工作處理的主體,是采集觸摸動(dòng)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(duì)信息進(jìn)行分析處理從而反饋終端所需資料進(jìn)行觸摸控制。

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

TDDI芯片將顯示驅(qū)動(dòng)芯片和觸控面板芯片集合到一顆芯片當(dāng)中,可以有效提高觸控顯示裝置的集成度,使移動(dòng)電子設(shè)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(jìn)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(dá)到控制屏幕顯示效果的目的。原有的系統(tǒng)架構(gòu)因?yàn)轱@示與觸控芯片是分離的,這可能會(huì)導(dǎo)致一些顯示噪聲的存在,而TDDI由于實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一的控制在噪聲的管理方面會(huì)有更好的效果。

TDDI優(yōu)勢(shì):

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(yīng)的靈敏度;

2、 外型更薄。有效提升屏占比滿足手機(jī)薄型化窄邊框的設(shè)計(jì)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(jiǎn)單。同時(shí),集成化的 TDDI 可集成Force Touch、3D、指紋識(shí)別等功能;

4、簡(jiǎn)化供應(yīng)鏈。簡(jiǎn)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(shí)伴隨著 TDDI 資源的不斷豐富降低了系統(tǒng)總體成本。

TDDI劣勢(shì)

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(yuǎn)大于單一觸控芯片加驅(qū)動(dòng)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(chǎng)終端對(duì)超載邊框需求日益明確,由于 TDDI chipsize 變大而導(dǎo)致難以實(shí)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(dòng)部分與觸控部分分開,驅(qū)動(dòng)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(shí)走線過多且復(fù)雜,從而增加了 TDDI 的物理成本。

隨著手機(jī)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(shè)計(jì),將驅(qū)動(dòng)顯示電路與觸控電路交錯(cuò)分布(interlace),從局部 interlace到全 interlace。此項(xiàng)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(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化也使得 Panel 設(shè)計(jì)優(yōu)化,層數(shù)減少?gòu)亩鴰碚w成本的降低。

近年來TDDI芯片,即顯示驅(qū)動(dòng)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(xiàng)發(fā)明專利,用于解決現(xiàn)有的TDDI芯片在輕負(fù)載模式下觸控時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)空閑的問題。

Omdia預(yù)計(jì)2020年LCD觸控和顯示集成驅(qū)動(dòng)芯片(TDDI)的出貨量將達(dá)到8.73億顆。其中, 智能手機(jī):用于智能手機(jī)顯示屏的TDDI出貨量將達(dá)到7.81億顆。平板電腦:平板電腦TDDI快速滲透,2020年預(yù)計(jì)將達(dá)到8400萬顆。車載:汽車領(lǐng)域TDDI市場(chǎng)也逐漸成熟,預(yù)計(jì)今年的出貨量將達(dá)到500萬顆。

目前全球TDDI廠家主要有中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的聯(lián)詠、敦泰、奇景、譜瑞等,韓國(guó)三星、SiliconWorks等原驅(qū)動(dòng)IC廠商也加碼TDDI市場(chǎng),中國(guó)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(dòng)IC,華為入局


OLED的驅(qū)動(dòng)IC目前為DDIC (Display Driver Integrated Circuit,簡(jiǎn)稱DDIC), 主要功能:控制OLED顯示面板,配合OLED顯示屏實(shí)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(hào)。同時(shí),OLED要求實(shí)現(xiàn)比LCD更低的功耗,以實(shí)現(xiàn)更高續(xù)航。

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


2020 年全 DDIC市場(chǎng)規(guī)模為19.37億美元 ,2020~2023年CAGR 12.7%,2023年市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)至27.71億美元。其中5G智能手機(jī)換機(jī)周期,OLED加速滲透,手機(jī)為DDIC主要應(yīng)用領(lǐng)域,預(yù)計(jì)到2023年手機(jī)DDIC市場(chǎng)規(guī)模為23.87億美元;

高端TV采用OLED屏幕后帶動(dòng)DDIC市場(chǎng)增長(zhǎng),預(yù)計(jì)到2023年OLED TV DDIC市場(chǎng)規(guī)模為1.3億美元。

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




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

▲AMOLED 智能手機(jī)顯示驅(qū)動(dòng)芯片2019年市場(chǎng)份額

目前OLED驅(qū)動(dòng)IC還是以韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣的公司為主,國(guó)內(nèi)企業(yè)占比較低,不足1%;依據(jù)集微網(wǎng),半導(dǎo)體投資聯(lián)盟信息,華為海思自研的首款OLED驅(qū)動(dòng)芯片已于2020年完成流片,預(yù)計(jì)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(dòng)芯片主要采用40nm/28nm,韓國(guó)三星和Magnachip最先進(jìn)的制程到28nm,整體代工產(chǎn)能偏緊的情況下,OLED驅(qū)動(dòng)IC產(chǎn)能也受到限制。

根據(jù) Bloomberg信息,2020年三星代工業(yè)務(wù)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(wù)將會(huì)注重先進(jìn)制程,拓展下游應(yīng)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(dòng)IC玩家主要有Magnachip和 Silicon Works。Magnachip 是全球最大的獨(dú)立OLED顯示驅(qū)動(dòng)供應(yīng)商 28nm OLED驅(qū)動(dòng)芯片領(lǐng)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(jì)出貨6.81億顆。

Silicon Works銷售主要依賴于單個(gè)客戶LGD,2019年開始逐漸引入中國(guó)部分面板制造商,2020年公司OLED相關(guān)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(dòng)芯片以及智能手機(jī)OLED驅(qū)動(dòng)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(lǐng)域,中國(guó)公司已經(jīng)占據(jù)了LCD市場(chǎng)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(dòng)IC上,國(guó)內(nèi)占有率不足1%。好在面對(duì)這樣的情況,國(guó)內(nèi)有多家驅(qū)動(dòng)IC企業(yè)已經(jīng)加強(qiáng)了自研。而且,顯示驅(qū)動(dòng)IC的主流工藝最高的也不過28nm工藝,這些工藝國(guó)內(nèi)代工廠都已經(jīng)量產(chǎn),著國(guó)內(nèi)企業(yè)加速新產(chǎn)品的研發(fā),突破高端產(chǎn)品,國(guó)內(nèi)顯示IC會(huì)逐步實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代。

來源:智東西


*博客內(nèi)容為網(wǎng)友個(gè)人發(fā)布,僅代表博主個(gè)人觀點(diǎn),如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系工作人員刪除。



關(guān)鍵詞: 顯示

相關(guān)推薦

技術(shù)專區(qū)

關(guān)閉