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芯片 | 折叠屏手机要火,AMOLED驱动芯片准备好了么

显示驱动IC主要负责驱动电流或电压、控制屏幕画面,是显示面板成像系统的重要组成部分。近年来,智能手机AMOLED面板比例不断提升,特别是去年底折叠屏手机热卖,使得2022年AMOLED智能手机市场进一步增长,占比将超过40%。在此背景下,AMOLED驱动IC行业也有望迎来高速增长。

AMOLED IC出货快速提升,复合增长率达13.24%


2021年,虽然受到新冠肺炎疫情与半导体缺芯的影响,全球智能手机依然保持了13.3亿部的出货量,比2020年的12.5亿部,有近8000万部的增长。这也带动了不同类型显示技术的发展。根据集邦咨询数据,2021年a-Si/IGZO LCD机型需求依然强劲,全年比重仅微幅下滑至28%;LTPS LCD机型比例则受到一定压缩,预计占比将减少至33%。但两者相加仍然达到61%。与增长承压的LCD不同,AMOLED手机机型比例则大幅提升,预计2021年市场比例将达到39%。

更加值得关注的是,去年年底以来涌现出一轮折叠屏手机热潮,必将进一步推升AMOLED机型的市占率。Counterpoint数据显示,2020年至2022年全球折叠屏手机出货量分别为280万部、560万部和1720万部,预计2025年折叠屏手机的发货量有望超过5600万部,2020—2025年间CAGR达到82.06%。

驱动芯片与显示面板高度相关,按类型分大致可以分为LCD驱动芯片、TDDI触控显示整合驱动芯片和OLED驱动芯片。随着智能手机向AMOLED转移,TDDI触控整合驱动芯片在智能手机等小尺寸市场份额逐步受到压缩,开始向平板电脑、笔记本电脑等中尺寸市场发展。AMOLED面板的发展则将有效带动AMOLED驱动芯片市占率的提升。根据Frost&Sullivan统计,得益于AMOLED屏幕的高速增长,AMOLED驱动芯片出货量快速增长,预计到2025年将增至24.50亿颗,未来5年复合增长率达13.24%。CINNO Research则预计,我国市场AMOLED驱动芯片的市场规模将从2021年的9亿美元增长至2025年的33亿美元,年均复合增长率CAGR高达38%。

事实上,目前AMOLED及驱动芯片的发展主要是受到产能不足的限制。在2021年的缺芯潮中,显示驱动IC是缺货的重点,第二季度供需缺口一度高达50%,2022年短缺风险仍然存在。群智咨询分析认为,汽车等产业加速向数字化和物联网发展,后疫情时代居家需求激增,都进一步放大驱动IC短缺风险。由于AMOLED面板在智能手机、电视及笔记本电脑均保持旺盛需求增长,2021—2022年全球AMOLED驱动IC供需仍将维持偏紧趋势。晟合微电总经理施伟也表示:“A实际上全球MOLED产能仍然有限。如果没有一个好的资源或好的战略配合,供应仍然会存在紧张问题。”

LCD转向AMOLED,本土芯片厂商获机会


市场需求的增加或为我国本土AMOLED驱动IC行业提供了一个有利的发展契机。对此,北京集创北方科技股份有限公司OLED事业部总经理刘宏辉表示,AMOLED驱动IC与LCD在作用原理上有相似之处,都是通过MIPI/SPI等接口接收主控芯片发送的数据指令,并将数据进行处理,转换为屏幕可接收的电信号,按照一定的顺序及逻辑关系送到AMOLED显示屏中,从而显示出炫彩的画面。但是,从驱动方式上来讲,AMOLED驱动芯片为电流驱动,而LCD驱动芯片为电压驱动,AMOLED像素电路更复杂,IC控制信号也更加繁多复杂。以光学显示为例,由于AMOLED是没有单独背光源的,为实现准确的AMOLED显示画面并提高画面质量,AMOLED驱动芯片需要进行多种数据处理及补偿。这对信号精度、算法的复杂度和算法的补偿能力都提出了更高的要求。

当前折叠屏大热,AMOLED的柔性显示性能优势突显,对驱动IC也必将提出更高的要求。“折叠屏的折叠和展开不同状态的显示切换,需要AMOLED驱动IC有对应的驱动方式及算法来支持,比如应采用两颗芯片级联的cascade算法对折叠屏幕进行支持。基于此,对AMOLED驱动芯片集成度要求也就更高,设计难度及工艺难度也随之加大,需要更高的工艺制程、更优的IC驱动能力及功耗水平。”刘宏辉指出。

而技术的变革则给相关产业提供了洗牌的机会,也是我国本土芯片厂商切入供应链的一个有利时机。日前,荣耀发布折叠屏手机Magic V,其7.9英寸柔性AMOLED显示内屏及外屏均由京东方独供,并且采用了国内首颗28nm驱动IC,为本土AMOLED驱动IC提供了有利市场环境。但施伟也强调,本土企业不能仅在形式上替代,要真正做到技术上的超越。既然出现了窗口期,给了进入的机会,更多的是应该在技术上面做得更好,当然这是个长期的过程。

从全球AMOLED驱动IC市场占比来看,韩国公司处于领先地位,2020年三星以50.4%称冠,之后依序为Magnachip、Siliconworks、Anapass,市占率分别为33.2%、2.7%、2.4%。

集成度提高,主流工艺转向28nm


AMOLED驱动IC的发展在晶圆制造、封装测试等方面也提出更高的要求,这对本土芯片企业来说既是机遇也是挑战。

根据刘宏辉的介绍,当前AMOLED面板行业朝着大尺寸、高画质、低功耗等方向发展,对驱动IC必然提出更高要求。相应的,芯片企业也开发出面向大尺寸的High Pin Count技术、面向折叠屏的cascade技术、面向144Hz甚至更高刷新率的驱动能力等。如果从产品设计角度来看,AMOLED驱动IC的集成度将变得越来越高、芯片尺寸越来越小、功耗越来越低,对IC的工艺制程与封装测试提出的要求也更高。

一般而言,显示驱动IC适用的工艺范围较广,涵盖28nm~150nm工艺段。其中,笔记本电脑和电视用驱动芯片的工艺节点为110~150nm,LCD屏幕手机和平板电脑等集成类TDDI的工艺段集中在55nm~90nm,AMOLED驱动IC的工艺段是较为先进的40nm。由于12英寸晶圆厂将在今后几年开出更多28/22nm产能,为了减小芯片尺寸和功耗,获得更多晶圆产能,业内人士认为,AMOLED驱动IC设计企业将从40nm转向28/22nm生产,这很可能成为一种发展趋势。

此外,随着显示驱动芯片的体积进一步缩小,集成度进一步提高,对封装技术的要求也在不断提高。凸块制造工艺结合玻璃覆晶封装(COG)或薄膜覆晶封装(COF)凭借其多I/O、高密度等特点,成为显示驱动芯片封装技术的主流。

无论是工艺制程还是封测技术,都是芯片产业供应链的重要组成,对于AMOLED驱动芯片的发展至关重要。“近年来,国内集成电路产业链逐渐完善,为国内芯片发展提供了很好的环境及支持。晶圆生产制作技术在深耕多年后终于在近两年得到了快速发展,基于近两年的大形势,晶圆产业得到前所未有发展,先进技术也覆盖了40nm及28nm,为AMOLED驱动IC提供了工艺制程保障,对国内芯片产业及显示事业都提供了很大助力。”刘宏辉指出。上游供应链的完善为我国本土AMOLED驱动IC提供了良好的发展环境。

来源:中国电子报
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