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。

来源:半导体行业观察

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