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OLED驱动芯片风云骤起

2020-11-20
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早前“华为将开始开发自己的OLED驱动IC,并将在2020年晚些时候开始批量生产这些芯片”的消息不胫而走。根据韩国的一份报告,由于中美贸易战的影响,三星Display和LG Display都将不得不停止向华为供应OLED显示器,因为它们使用的是基于美国技术开发的驱动程序。可以看出,自研OLED驱动IC此举是华为自给自足举措的一部分。

任何一块应用在智能设备上的屏幕,无论是 LCD 还是 OLED,都需要驱动芯片(大屏幕可能还需要多个),它在很大程度上决定了屏幕最终的显示效果和寿命。此外,一些屏幕厂商的特色功能,色准、灰阶、色深等表现,都和驱动 IC 有关。那么OLED驱动芯片是一个怎样的市场?国内也有不少在OLED驱动芯片发力的企业,他们的水平究竟怎样呢?

OLED产业快速发展


OLED作为一种新兴的显示技术,在成本结构和显示质量方面具有诸多优势。随着不同OLED驱动IC的引入,许多应用程序可以利用它的优势,特别是便携式应用与中小型显示器。有了适当的驱动IC设置和应用技术描述,许多真实的OLED显示器产品正在市场上大放异彩。

从整体上来看,OLED产业是处于一个快速发展的阶段,其应用领域非常的广泛。如今,OLED被用于手机、数码相机、VR耳机、平板电脑、笔记本电脑和电视中。2018年,全球生产了超过5亿块AMOLED屏幕,主要用于满足手机供应商的需求。

在AMOLED 驱动芯片领域,三星、MagnaChip、Silicon Works三家韩系供应商在很长一段时间内占据主导。领先的AMOLED生产商是三星 Display,当今大多数高级手机都采用刚性和柔性OLED显示屏。例如苹果在其iPhone XS上使用柔性AMOLED ,显示专家表示,iPhone XS Max Display是世界上最好的智能手机显示屏。

放眼整个显示驱动IC领域,在集创北方总裁陆婉民看来,“今年驱动IC全球市场规模约为75亿美元。目前LCD TFT还是占大宗,但趋势是逐年下滑,而OLED整体占比在20%左右,但呈逐年上升的趋势。可以看出,目前LCD还是占据整个显示行业的绝大部分份额,OLED属于后起之秀,我们相信随着OLED技术的不断普及和提升,将在未来与LCD平分秋色”。

但是OLED并不完美。首先,生产OLED的成本要比生产LCD的成本高,但这有望在将来改变,因为OLED由于其简单的设计而有可能比LCD便宜(有人认为,未来的OLED将使用简单的喷墨方法进行打印)。

其次,OLED的寿命有限(确实像任何显示器一样),这在几年前是一个很大的问题。但是技术一直在不断进步,如今,OLED的使用寿命足够长,可用于移动设备和电视。OLED由于具有发射性,因此在阳光直射下也可能会出现问题。但是很多OLED厂商正在努力使其变得更好,并且在这方面,较新的AMOLED(例如三星的Super AMOLED和Super AMOLED Plus和诺基亚的CBD显示器)相当不错-有些人甚至认为它们优于LCD。

国内OLED驱动芯片玩家


在陆婉民看来,OLED 面板产业链较长,零部件多,技术路线多元。OLED 产业链包括上游原材料 (ITO 玻璃、有机发光材料、驱动 IC 等)、中游 OLED 面板制造和模组组装、下游的显示应用领域。目前中国大量 LCD 面板厂商已转型 OLED,但主要集中在面板制造环节,需要进口昂贵的设备和原材料,其中有机发光层材料更是提升 AMOLED 性能和稳定的关键因素。

因此,对于新进的厂家而言,最关键的因素就是需要跟面板厂以及终端客户密切合作,由于目前国内面板厂,相较于韩系面板厂的性能以及稳定度还有一些差距,所以在芯片设计上,需要帮助面板厂或终端客户解决他们碰到的问题,才能做出既符合市场需求,又可以让客户满意的产品。

“近几年来,国内陆续涌现出不少围绕显示驱动的芯片设计公司,这些厂商有的有面板厂背景,有的有海外团队。尽管出现了许许多多的公司,但整体的国产化程度并不算高,主要还是以韩系和台系厂商为主。”陆婉民告诉半导体行业观察记者。数据显示,京东方2019年仅液晶面板的驱动芯片采购超过60亿元,国产芯片占比不及5%。

国内做显示驱动芯片的玩家主要有中颖电子(子公司芯颖)、格科微、集创北方、新相微电子、晶门科技、云英谷、吉迪思、晟合微、奕斯伟等芯片厂商,纷纷开始加紧布局。

中颖电子早在2015年就与和辉光电合作开发了AMOLED驱动芯片,实现了首个AMOLED国内量产产业链合作。芯颖科技有限公司于2016年由中颖电子投资成立,前身是中颖电子股份有限公司下属的显示屏驱动芯片研发团队,始终专注从事显示屏驱动芯片的研发和设计。

从2000年开始,就以接受委托研发的方式,开发了多颗STN和TFT液晶显示屏驱动芯片;2004至2016年间陆续为昆山维信诺、铼宝、智晶、信利设计推出多颗PM-OLED显示屏驱动芯片;芯颖科技的研发团队在2011年就展开AMOLED显示驱动芯片设计,并于2013年陆续展开HD、FHD硬屏AMOLED显示驱动芯片, 于2014年12月开始量产。2011年至2016年又为和辉光电、京东方等一线大厂定制化研发了多颗AMOLED显示屏驱动芯片。同时,芯颖科技已实现AMOLED手机面板驱动芯片量产,也是全球主要的PMOLED驱动芯片供货商之一。

格科微的主营业务为CMOS图像传感器和显示驱动芯片的研发、设计和销售。根据Frost&Sullivan研究数据显示,以2019年出货量口径计算,公司在全球市场的CMOS图像传感器供应商中排名第二,在中国市场的LCD显示驱动芯片供应商中排名第二。

除了被业界所熟知的CIS业务外,格科微显示驱动业务也推动了公司的发展。据其招股书显示,显示驱动芯片产品采用了自主研发的无外部元器件设计、图像压缩算法等一系列核心技术,能够显著减少显示屏模组所用的外部元器件数量,缩小芯片面积,性价比优势突出。同时,发行人独创的COF-Like设计以更低的成本实现了帧率和屏占比的同步提升。目前,发行人正在积极进行TDDI芯片、AMOLED驱动芯片等产品的研发与相关技术储备,未来将实现产品线的进一步拓展。

2016年11月,集创北方并购了Exar旗下电源管理IC设计公司iML,与iML完成整合之后,集创北方在面板显示领域的解决方案组合将进一步丰富。十二年来,集创一直围绕显示类IC深耕,LED显示类IC集创已经稳居市场第一,显示类电源在国内面板厂位列前茅,从去年开始,TV、Monitor等大尺寸显示驱动IC逐步上量,今年在TDDI突破品牌客户,下半年爆发式成长。集创北方围绕显示类的布局已十分的完整和扎实,过去十二年的长期投入和努力逐步进入收获期。放眼未来,新的技术和方向集创北方也在持续投入和跟进,针对硅基OLED、Micro LED等下一代显示方向,公司也提前进行了布局。

新相微电子(上海)有限公司2005年创建,新相作为液晶驱动芯片行业的本土化龙头设计公司,产品已成功导入国内G5、G6、G8面板产线的供应链,目前各品种IC出货量已经达到20KK/月以上。公司的产品包括:TFT-LCD、LTPS、AMOLED驱动芯片、TCON、指纹识别IC等,广泛应用于TV、MNT、NB、Tabletpad、Smartphone。已建立起完整的从硅片生产到封装、测试的产业链,形成了以京东方、天马、海信、中芯国际、华虹NEC、台积电、南茂科技等为核心的上下游战略合作伙伴。新相微电子将继续致力于建立更加高效和便利的客户服务体系,助力本土高世代线驱动芯片国产化。

深圳吉迪思电子科技有限公司成立于2015年7月,公司专注于下一代显示主控芯片的设计与研发,是柔性智能手机AMOLED、笔记本TED、AR(增强现实)眼镜硅基OLED光源芯片等智能设备显示主控芯片的领跑者。公司拥有国际领先的智能显示芯片技术,是国内最早研发商业AMOLED显示主控芯片的团队。2016年第二季度,国内最早量产HD刚性屏AMOLED显示主控芯片;2018年9月联手国内晶圆代工龙头企业中芯国际正式量产40nm QHD柔性AMOLED智能手机面板驱动芯片,这是国内唯一量产的柔性AMOLED显示主控芯片。

深圳云英谷科技有限公司成立于2012年5月。主要以显示技术的研发、IP授权以及显示驱动芯片/电路板卡的生产与销售作为核心业务。目前公司的时序控制芯片(TCON)、AMOLED驱动芯片、硅基OLED均在研发中。重点面向手机、笔记本电脑、电视、AR/VR等消费类电子市场。公司已获得了多家VC及半导体显示领域领军企业的青睐与投资,业务发展迅速,规模正不断扩大。

2013年维信诺与晶门科技研制成功中国大陆首颗AMOLED驱动芯片。晶门科技于2016年11月收购了Microchip部分技术加maXTouch半导体产品。目前晶门科技的PMOLED产品占市场份额超过50%,是行业细分市场龙头。

广东晟合微电子有限公司也是一家专业从事AMOLED驱动芯片技术研发、咨询与服务的高新技术企业。公司产品主要包括智能穿戴类AMOLED驱动芯片、手机类AMOLED驱动芯片等。2018年3月正式落户广东肇庆,5月份首批25名专家至肇庆工作,同年7月首颗穿戴类驱动芯片在台积电流片成功,并于11月份结束了该产品量产可靠性测试&品质测试。随后,手机类驱动芯片系列产品相继产出,并得到终端客户的验证。2019年,晟合微电子实现了SH880X系列手机用驱动芯片量产,并取得ISO9000和ISO14000认证。

晟合微电子员工平均拥有超过19年的显示行业经验,团队负责过大量LCD/OLED产品生产定制工作,实战经验丰富。晟合微电子正以OLED驱动这个小切口拓展契合显示产业未来的技术能力,全力推动国内OLED驱动芯片行业发展。

北京奕斯伟计算技术有限公司成立于2019年9月24日,主要生产OLED 面板的DDIC。DDIC 是OLED 的关键零组件,能控制强化画质的画素。DDIC 广泛用于OLED 电视、智慧手机、智慧手表、平板电脑等。奕斯伟的法定代表人是中国半导体产业领军人物王东升。王东升在 1993 年创立了京东方 BOE(京东方),在他的带领下,京东方成为全球半导体显示产业龙头企业,全球有超过四分之一的显示屏来自 BOE(京东方)。此前据南韩时报报导,三星电子前液晶面板部门总裁张元基(Chang Won-kie),跳槽中企奕斯伟(ESWIN)担任副董事长。业界观察家相信,在三星拥有近40 年资历的老将张元基,加盟奕斯伟后,将与其他中国厂合作,强化中国的OLED 实力。

国内外差距依然明显


2019年4月,OLED驱动器制造商MagnaChip推出了用于智能手机显示器的最新28纳米OLED显示驱动器IC。MagnaChip表示,它正在使用世界上最先进的OLED驱动IC工艺,这使其与以前的40 nm工艺相比可将外形尺寸减少20%。

除了减小尺寸外,新工艺还使MagnaChip能够将电压从11V降至1V,从而将功耗降低了20%以上,并且还降低了EMI级别(再次降低了20%),从而改善了电话的通话质量。Magnachip表示,它已经在一家领先的智能手机制造商那里赢得了首次设计。该公司表示,它计划为OLED电视、汽车OLED显示器、可折叠OLED设备和Micro LED TV设计新的驱动器。

那么国内玩家的主要水平怎样呢?

陆婉民告诉半导体行业观察记者,目前国内晶圆厂40nm的制程是在去年底才开始投入量产,相较于韩国或台湾地区的晶圆厂来说,他们在2015~2016年就能够把40nm的工艺稳定量产,整体工艺的技术成熟度还是跟国外的晶圆厂有一段差距,所以不仅仅是芯片的设计,整体供应链的提升也是非常重要的一环。从芯片角度来说,使用先进的工艺(28nm),在芯片的功耗以及IC面积上(成本),都会有着极大的优势。

总体而言,目前国内厂商相较于先进厂商的芯片性能方面仍然存在一定的差距。同时,国内厂商也正努力效法国外大厂的管理模式,引进海外人才的同时,让国内的人才也可以从中学习,进而建立完整的计划、开发、检讨、改善等流程。将芯片的每一步都做到万无一失,逐步的向国外大厂看齐。我相信再过不久,国内的芯片也会逐步的将占比扩大的。

“尤其是在5G出现以及普及后,我认为AR/VR能够迎来爆发性的成长,因为眼镜采用4K/8K解析度后,之前最大的问题点——闪烁感就会消失,用户即使长时间佩戴AR/VR眼镜,也不会有头晕的情况发生,就可大幅改善用户的体验感,从而带动整个显示产业链。这主要是因为,从芯片的角度来说,AR/VR需要比以往更高的解析度,但它又没有像电视机一样的体积,能够放进许多颗的芯片,因此眼镜整体的硬件架构面如何跟芯片做一个搭配性的平衡,我认为这是关键所在。”陆婉民指出。

结语


“星星之火可以燎原”,在当前的大环境下,以前不起眼的芯片行业逐渐被重视起来。芯片行业无小事,在OLED驱动芯片领域,以中颖电子、集创北方、格科微等为代表的芯片领军厂商,正在LCD、OLED显示驱动芯片领域奋力追赶,致力补齐产业链中这重要的一环。


*免责声明:本文由作者原创。文章内容系作者个人观点,半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点,不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持,如果有任何异议,欢迎联系半导体行业观察。


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