過去兩到三年時間,LED行業(yè)經(jīng)歷了一個非常長的下行周期,加上今年上半年又有疫情沖擊,直到現(xiàn)在影響還沒有散去。在這樣的大背景下,我們看到Micro LED已經(jīng)露出了曙光,MiniLED也即將爆發(fā)。
第1部分 Micro的定義
從產(chǎn)品定義角度,行業(yè)一般把Micro LED和MiniLED的界限放到75微米這一數(shù)字。如果單純用75微米做界限的話,里面會有很多有沖突的部分。實際上,從單一角度判斷,75um這個指標(biāo)就很難將Mini和Micro清晰的區(qū)分開。
因此,在一個二維坐標(biāo)里面或許能夠更精確的定義:以點間距作為橫坐標(biāo),以像素點面積大小作為縱坐標(biāo),可以發(fā)現(xiàn)這樣一個規(guī)律,往右或者往上代表是技術(shù)門檻更高,技術(shù)水平更先進。然后把市場上主流的顯示技術(shù)做一個分類,就會看到這樣的二維坐標(biāo)下,Mini,Micro和傳統(tǒng)間距的LED相對來說有比較清楚的分際。
但MiniLED是其中比較特殊的一塊,也是目前整個行業(yè)里面出現(xiàn)概念爭論比較多的領(lǐng)域,從Pitch的角度看,P1.2到P0.4以上的范圍定為MiniLED是沒問題的,但是還要參考芯片的大小,這樣兩個維度相對來說會比較容易清楚地界定。所以整個MiniLED里面也是包含了很多不同的技術(shù)路線或者技術(shù)方案,也因此MiniLED的內(nèi)涵特別豐富,很多技術(shù)路線都可以歸類為MiniLED,然后具體到不同的技術(shù)路線和方案,再增加具體的定義,比如背光MiniLED,IMD MiniLED,COB MiniLED等。
此外,MiniLED和Micro LED在這個二維坐標(biāo)上仍有一個重合的區(qū)間,當(dāng)MiniLED做到很小的時候,從尺寸和間距的角度都會出現(xiàn)和Micro LED定義的重合。
Micro LED主要能力體現(xiàn)在三個方面,一個是可撓的形態(tài),第二個是透明度可以做到很高,第三是附加傳感器的能力。
附加傳感器可以用下圖解釋得更清楚一點,比如說現(xiàn)在有很多手機的顯示屏不得不去掏孔,或者是設(shè)計復(fù)雜的屏下指紋識別系統(tǒng),或者是屏下攝像頭,里面有一個根本的原因就是傳統(tǒng)的顯示方式?jīng)]有辦法把這些非顯示的組件整合在一起。對Micro LED來講,因為每一顆像素之間還有相當(dāng)大的空隙,其實可以整合相當(dāng)多的功能,未來或許不僅能解決屏下指紋的問題,還可以把所有感測、觸控的部分整合到一張顯示屏里面。
也因為這些優(yōu)點,所以可以看到,從最小的尺寸到最大的尺寸的各種顯示設(shè)備里面,理論上都可以去搭載Micro LED的顯示方案。
半導(dǎo)體材料體系視角下的MiniLED & Micro LED
過去有一種成見,不管是在產(chǎn)業(yè)里面還是在投資圈,都會覺得LED是一個相對來說比較低端的產(chǎn)業(yè)。跟現(xiàn)在的集成電路行業(yè)相比,LED似乎是一種比較低端的技術(shù),門檻沒有很高。
但如果從材料體系來看,我們會有不一樣的視角。現(xiàn)有的集成電路它主要是硅基的技術(shù),硅基技術(shù)之所以現(xiàn)在門檻拉得很高,并不是因為它的技術(shù)或者材料就比LED的材料更先進,如果從材料系統(tǒng)來看,其實化合物半導(dǎo)體的技術(shù)難度、復(fù)雜程度、或者功能性都要比硅基的元素半導(dǎo)體好。
為什么LED會給我們一個感覺,門檻沒有集成電路那么高?
這里面主要的原因還是集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的時間夠長,作為化合物半導(dǎo)體體系里面產(chǎn)品之一的LED來講,整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展的時間是比較短,F(xiàn)有的體系下面,LED生產(chǎn)表現(xiàn)出來的就是容錯率是相對比較高的,但是集成電路產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)展得非常成熟,容錯率已經(jīng)到了一個非常低的程度。
比如說集成電路產(chǎn)品有1000多道工序,如果每個環(huán)節(jié)的不良率不控制到很低的話,最終產(chǎn)品的良率就會非常低。對LED來說現(xiàn)階段的應(yīng)用還不需要這么復(fù)雜的制程,因此容錯率還處于比較高的水平。但實際上,容錯率高不是低端產(chǎn)業(yè)的特征,而是早期產(chǎn)業(yè)的特征。
實際上這也會影響到Micro LED的發(fā)展進程,比如說Micro LED現(xiàn)在遇到很多瓶頸的問題,其實背后的原因在于基于第三代半導(dǎo)體或者說化合物半導(dǎo)體這樣一個產(chǎn)業(yè)鏈的體系。過去的應(yīng)用產(chǎn)品對作為支撐產(chǎn)業(yè)的材料工業(yè)的水平、設(shè)備工業(yè)的水平?jīng)]有提出這么高的要求,因此短時間內(nèi),支撐產(chǎn)業(yè)還難以滿足Micro LED這樣高復(fù)雜度產(chǎn)品對配套產(chǎn)業(yè)的需求,這也就意味著提升配套輔助行業(yè)的能力,是Micro LED需求拉動下產(chǎn)業(yè)能力升級的一個方向。
半導(dǎo)體行業(yè)視角下的MiniLED & Micro LED
再如上圖所示,從整個半導(dǎo)體的視角來看Micro LED產(chǎn)業(yè),它有一個比較特別的定位,實際上Mciro LED是整個半導(dǎo)體行業(yè)里面集成電路、驅(qū)動和顯示三大產(chǎn)業(yè)的重合區(qū)間,傳統(tǒng)的LED可以理解成是半導(dǎo)體視角下的分立器件,一個LED就是一個PN結(jié)。
Micro LED則需要多個LED的PN結(jié)整合在一起,還需要非常困難的制造技術(shù)來實現(xiàn),再加上它比集成電路更有挑戰(zhàn)的地方在于,Micro LED要做顯示的功能,不像傳統(tǒng)的集成電路主要是邏輯運算和存儲的功能,所以它需要把半導(dǎo)體顯示的這樣一種能力也整合在一起。
正因為Micro LED是一種交叉產(chǎn)業(yè)的特征,這個市場的競爭非常激烈,主要的玩家不僅是來自傳統(tǒng)LED行業(yè),很多面板廠商在大手筆投入,還有一股潛流是集成電路的企業(yè),也在積極做這方面的布局,不同背景的企業(yè)都覺得和自己的領(lǐng)域相關(guān),自己的核心能力能夠在這個新興產(chǎn)業(yè)有用武之地。這也意味著未來要在Micro LED這個產(chǎn)業(yè)有所建樹可能不是單一能力突出就足夠的,而是要有很強的產(chǎn)業(yè)鏈整合能力,把多領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)力量整合到一起,才能解決這個交叉產(chǎn)業(yè)所面臨的問題。
上圖中右邊這幅圖是一個非常重要的專利,是第1個想到把傳統(tǒng)的電路整合到一顆器件里面的想法的人寫出這份專利,相當(dāng)于是集成電路產(chǎn)業(yè)一個開創(chuàng)性的專利。左邊這個圖,不是具體的某家公司的專利,現(xiàn)在這個時間點上還很難判斷哪一份Micro LED的專利有右圖同等的重要性,但是它所昭示的原理跟右邊這幅圖是相同的,相當(dāng)于把過去的分立的LED元器件,顯示控制系統(tǒng)以這樣的創(chuàng)意整合到一起,再結(jié)合顯示技術(shù),構(gòu)成一個顯示的單元組件。
Micro LED對半導(dǎo)體行業(yè)也可能有一個比較巨大的貢獻。這是一個非常典型的需求創(chuàng)造供給的案例,因為產(chǎn)業(yè)界要想辦法把非常微小的Micro LED芯片從一個基板上大量轉(zhuǎn)移到新的載板上,因此需要去開發(fā)這樣巨量轉(zhuǎn)移的技術(shù)。從半導(dǎo)體行業(yè)來講,盡管芯片已經(jīng)做到很精密的程度,但是我們主要依靠的方法還是做加法和做減法,加法就是堆積,減法就是刻蝕。
如果多了一個微觀層面芯片的轉(zhuǎn)移的能力,它背后的意義在哪里?
半導(dǎo)體行業(yè)可以把很多邏輯運算能力整合到一個IC里面,但是沒辦法把感測、光學(xué)的能力整合到一起。如果巨量轉(zhuǎn)移的能力變成一種可產(chǎn)業(yè)化的能力之后,可能出現(xiàn)的是反過來刺激集成電路產(chǎn)業(yè)的變革,我們就可以把很多的器件在芯片形態(tài)的時候就整合到一起,而不是要等到最后封裝好之后,再把器件形態(tài)的產(chǎn)品SMT到載板上。
對集成電路產(chǎn)業(yè)來說,意味著大幅度強化SOC(System on Chip)環(huán)節(jié)的整合能力,可以去實現(xiàn)更高的器件集成度,而不用到組裝環(huán)節(jié)再去做集成。
所以更高的視角來看,巨量轉(zhuǎn)移的技術(shù)不光對Micro LED行業(yè)是有價值的,對整個半導(dǎo)體行業(yè)都會有它的價值。
第2部分 MiniLED背光
如果我們把LCD當(dāng)成一個顯示產(chǎn)業(yè)的起點,大家會自然的認(rèn)為MiniLED可能是一個過渡性的產(chǎn)品,再往后是自發(fā)光的OLED、Micro LED。因此也導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)界的觀念中對MiniLED一直有一種雞肋的感覺,感覺會擔(dān)心在這個技術(shù)方向上如果投入很多,會不會幾年之后就被取代了。
但如果用另外一幅圖表示這種現(xiàn)狀,或許會看的更清楚。MiniLED它最大的價值并不是去取代過去的技術(shù),而是強化了LCD產(chǎn)品的生命周期。從LCD這個產(chǎn)業(yè)來講,如果正面跟OLED競爭,可能就是5到10年的產(chǎn)業(yè)生命,但如果有了MiniLED背光的加持,很有可能把這個產(chǎn)業(yè)生命壽命再延長1.5倍甚至是兩倍的時間。
所以MiniLED的價值不是過渡性的顯示技術(shù),而是強化和改良了現(xiàn)有的技術(shù),以傳統(tǒng)的LED背光+LCD產(chǎn)品形態(tài)作為觀察的起點,其實技術(shù)的演進有兩個方向,一個是技術(shù)變革型的向右上延伸的自發(fā)光的方向,另一個是改良的,強化現(xiàn)有產(chǎn)品能力的方向。
這也是顯示產(chǎn)業(yè)比較有意思的地方,因為顯示的應(yīng)用場景是如此的豐富,以至于不同的技術(shù)背景、不同的技術(shù)路徑,都有很好的應(yīng)用場景可以去發(fā)揮。如果研究過光伏產(chǎn)業(yè)或者存儲行業(yè),就會發(fā)現(xiàn)這種行業(yè)里面很大的不同,他們更像LED照明行業(yè),產(chǎn)品性能比較的維度很單一,比如說光伏,它只看光電轉(zhuǎn)換效率,照明LED也是只看電光轉(zhuǎn)換效率,所以導(dǎo)致技術(shù)路線之間你死我活的競爭。但是對顯示來講,應(yīng)用場景非常多元化,由于這種場景多元化的特征,會導(dǎo)致顯示技術(shù)長期是百花齊放的狀態(tài),不同的技術(shù)路線可以長時間共存。
從LED的視角,或者從原組件的視角,LED新型顯示分成兩條路徑,一個是自發(fā)光,一條是背光,而且在很長的時間內(nèi),這兩種技術(shù)路線都會共存。我們觀察的大部分參與LED顯示的企業(yè),都不會只關(guān)注一個方向,通常都是兩個方向共同進展。
這里面一方面他們都是屬于顯示領(lǐng)域,產(chǎn)業(yè)規(guī)律和技術(shù)原理上有相通之處;第二方面,任何為其中一種技術(shù)路線去做的設(shè)備投資,以及其它方面的一些例如研發(fā)類的投資,大部分投資兩種技術(shù)路線可以共享,來可以共同分?jǐn)偣潭ǔ杀,比如說專業(yè)的MiniLED固晶和檢測的設(shè)備投資下去,它不僅可以用于生產(chǎn)MiniLED背光,還可以生產(chǎn)MiniLED的自發(fā)光產(chǎn)品,這樣對廠商來說又產(chǎn)生了新的范圍經(jīng)濟效應(yīng)。
為什么大家要對MiniLED這么重視呢?用這個圖簡單說明一下,MiniLED背光最重要的能力就是增加了顯示器的對比度。對比度高的意義在于如果用傳統(tǒng)顯示器,畫面會不清楚,如果用高對比度,不管是MiniLED還是OLED,擁有了更高對比度,會讓畫面的明暗對比更清晰。
從幾種不同的顯示方式的競爭力的角度,我們選擇了5個維度做對比,我們可以看到從Mini顯示器的角度,盡管成本相比傳統(tǒng)的LCD有所增加,但是它在其它幾個維度上都是大幅改善了傳統(tǒng)LCD的能力。
上圖為集邦的分析師和編輯現(xiàn)場實拍的,很難窮舉所有的MiniLED產(chǎn)品,因此抓了一些比較典型的產(chǎn)品做展示。從MiniLED背光的解決方案來講,從小尺寸到大尺寸都已經(jīng)有各種產(chǎn)品設(shè)計出來了。包括華星已經(jīng)有做到5100個分區(qū)的MiniLED背光電視機,去年同期就發(fā)表了樣機,這也是目前看到比較有機會在市場上很快商業(yè)化的一款產(chǎn)品。
基于集邦咨詢作為第三方的判斷,這些產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)化時間點會是什么樣子的?
從集邦現(xiàn)在觀察到的情況來講,比如說在小尺寸領(lǐng)域,整體來講我們認(rèn)為MiniLED要做到具備這種性價比較低的時間可能還要到很晚。目前來說,觀測的重點還是在大屏的部分,特別是在TV的部分,是當(dāng)下的產(chǎn)業(yè)界熱點。當(dāng)然蘋果的iPad Pro和Macbook Pro也是不錯的應(yīng)用場景,但是這部分的供應(yīng)鏈相對來說中國大陸的企業(yè)機會比較少一點。
從目前看到的情況來講,整個中國大陸的供應(yīng)鏈其實是從TV的產(chǎn)業(yè)受益會比較大,這里面有幾個原因,一方面就是中國大陸的面板產(chǎn)業(yè)、電視機產(chǎn)業(yè)在全球份額都很大,應(yīng)該算是中國大陸的廠商開始主導(dǎo)相關(guān)產(chǎn)業(yè),所以MiniLED的供應(yīng)鏈大陸企業(yè)相對有比較多的機會。目前的時間點上,從供應(yīng)鏈了解到的信息來判斷,明年至少是數(shù)百萬臺級別的出貨規(guī)模。
上圖是集邦咨詢2019年做的預(yù)測,用綠色和紅色的框標(biāo)注的是當(dāng)時預(yù)測的2020年和2021年 MiniLED背光TV的滲透率。
對2020年的判斷,目前來看還是比較準(zhǔn)確的,但在當(dāng)時(2019年)我們很樂觀地認(rèn)為2021年還有三四倍的增長空間,2021年約為0.3%的滲透率。
但是在當(dāng)下這個時間點,顯然這個預(yù)測已經(jīng)低估了行業(yè)的發(fā)展速度。這充分的說明了,技術(shù)在短期內(nèi)往往會被高估,在長期往往會被低估,這個長期其實也沒多長,只是兩年的時間而已,早期產(chǎn)業(yè)爆發(fā)前期,很難充分看得清楚其爆發(fā)的速度(集邦咨詢新的預(yù)測敬請參考集邦咨詢新出刊的MiniLED產(chǎn)業(yè)研究報告)。
所以總的來看,MiniLED 背光行業(yè)的機會與挑戰(zhàn)有哪些?首先要看到行業(yè)面臨的機會,很重要的機會就是MiniLED產(chǎn)業(yè)鏈,跟原來的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈的契合度是非常高的,也就意味著商業(yè)化的難度會比較低,整個商業(yè)化的步伐非?臁_@也是從照明之后,對整個LED行業(yè)來說非常重要的一波需求。
其次它其實是一種能夠改善傳統(tǒng)LCD能力的顯示器,確實能夠改變一些高端的顯示器市場里面的競爭格局,如果是沒有提升對比度的能力,LCD就要把高端市場拱手讓出去其他高對比度的顯示技術(shù)。MiniLED背光TV提供了一個比較好的細(xì)分市場,先給這個MiniLED背光產(chǎn)業(yè)一個練手的機會,然后再嘗試滲透到更多主流的產(chǎn)品。
從挑戰(zhàn)的角度來說,比較大的挑戰(zhàn)有幾方面,一方面是很多領(lǐng)域都會跟正面和OLED競爭,OLED主打的優(yōu)勢之一就是高對比度,另外就是技術(shù)路線、成本和規(guī)格之間的平衡,如果過度在意成本,則無法實現(xiàn)提升產(chǎn)品性能的初衷。
另外就是從滲透率的角度,還有一個比較大的不確定性。盡管現(xiàn)在這個時間點去看明年,是比較樂觀的,畢竟電視就有這么大的量。但是,2億多部電視里面,真正的高端市場也就是1000多萬部,明年推廣之后,如果消費者反饋的歡迎程度并不如產(chǎn)業(yè)內(nèi)部預(yù)期這么高的話,可能出現(xiàn)一個問題,就是MiniLED這個產(chǎn)品只能局限在高端市場,失去了再去向中低階市場滲透的能力,就變成這個產(chǎn)業(yè)面臨的一個巨大風(fēng)險。
第3部分 Micro LED顯示器行業(yè)的發(fā)展情況
從產(chǎn)品的形態(tài)來講,此處大概列了一些比較重要的典型解決方案,可以看到從最小的2.7寸到最大的200多寸的產(chǎn)品,Micro LED都可以實現(xiàn)。
整個技術(shù)路線來講,目前觀察到的主要是三個技術(shù)路線,最小的就是做在硅基上面的,它的優(yōu)勢是PPI可以做得很高,但是它的限制是沒辦法把像素總量做的很大。另外一種是PCB的方案,目前比較多的廠商在這個領(lǐng)域有一些比較成熟商業(yè)化實踐。另外就是比較多的面板廠的方案,玻璃上做Micro LED,也是未來重要的技術(shù)方向。
Micro LED面臨的問題主要是體現(xiàn)在幾個方面,一是轉(zhuǎn)移的效率,有待于巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)上的投資,包括前期的產(chǎn)品研發(fā),以及未來廠商大量資本開支以提升產(chǎn)能或者量產(chǎn)能力。
另外一個很大的問題,就是在良率的部分。良率里面包含了兩層,首先是轉(zhuǎn)移的良率,還有一個角度就是從支撐產(chǎn)業(yè)的能力出發(fā)看如何改善良率。現(xiàn)有的支撐體系對Micro LED有比較大的限制,比如說Micro LED要做到波長的偏移在1-2個納米以內(nèi),如果材料和設(shè)備體系不支持,想做到這件事情就會非常困難。因為良率的問題,導(dǎo)致后道會有比較多的不良問題,需要大量的成本去做檢測和修復(fù);诂F(xiàn)有的LED配套產(chǎn)業(yè)水平,能做到像素點級別幾十個PPM不良率已經(jīng)是很好的水平了,但是對Micro LED來說,就會變成后道檢測和修復(fù)環(huán)節(jié)的巨大成本。
從商業(yè)化的進程來講,我們也是看到了兩個方向,應(yīng)該說是一大一小,大的還是在商業(yè)顯示這個領(lǐng)域,比如說索尼、三星,以及國內(nèi)的很多的顯示屏廠,電視機廠都有布局。主要優(yōu)勢是突破了原來的LCD的面積限制,進入到大屏幕商顯的領(lǐng)域。
另外一個方向就是可穿戴設(shè)備,它的優(yōu)勢是要求的像素總數(shù)不是很多,可以采用較多的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的技術(shù),相對來講也是會比較快實現(xiàn)商業(yè)化的。
滲透率方面集邦咨詢做了推估,Micro LED要看到比較多的商業(yè)化的機會,至少要到2023年以后。目前在商顯大屏或者是可穿戴領(lǐng)域的一些小規(guī)模的商業(yè)化實踐,其實對整個產(chǎn)業(yè)來說也是比較有益的積累?偟膩碚f,Micro LED這個產(chǎn)業(yè),目前是創(chuàng)業(yè)或者說一級市場投資布局比較好的時間點,但是想要看到它真正的大規(guī)模普及,能夠給企業(yè)貢獻比較多的收入的話,還需要比較長的時間。
從供應(yīng)鏈的角度,Micro LED和現(xiàn)有自發(fā)光顯示產(chǎn)業(yè)鏈有比較多的重合。但如果考慮到Micro LED會是一個交叉型的產(chǎn)業(yè),那么未來玩家到底還有誰,誰會勝出,其實還是非常大的未知數(shù)。目前來看,傳統(tǒng)的顯示屏的產(chǎn)業(yè),做了相當(dāng)多的自發(fā)光顯示技術(shù)的積累和摸索,會使得在位的顯示屏廠商有一定的先發(fā)優(yōu)勢。但未來能不能成功,取決于企業(yè)能不能把先發(fā)優(yōu)勢轉(zhuǎn)變成新產(chǎn)業(yè)賽道里面的競爭優(yōu)勢。
總結(jié)Micro LED三個比較重要的機會或者三個比較大的挑戰(zhàn)。
從機會來講,首先,是一個比較完美的顯示器,另外就是一些利基型的市場,會給這個產(chǎn)業(yè)提供練手、提供小規(guī)模生產(chǎn)的機會。此外在5G消費電子變更的浪潮下,也會給Micro LED帶來一些意外的機會。
還有幾個比較大的挑戰(zhàn),首先是技術(shù)的難度問題,包括整個配套產(chǎn)業(yè)支撐力度的問題;然后轉(zhuǎn)化成第二個大的問題,就是成本的問題,導(dǎo)致Micro LED想要進入量產(chǎn)或者是產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴大到具有顯著規(guī)模效應(yīng)的階段,路還很漫長。
此外在供應(yīng)鏈的部分,還有怎么去整合,怎么去發(fā)展出商業(yè)模式的問題。半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展到現(xiàn)在,造就臺積電這樣的公司,它的角色就是去負(fù)責(zé)重資產(chǎn)的研發(fā)和設(shè)備投入,由全行業(yè)的設(shè)計公司共同分擔(dān)巨額的折舊。
對Micro LED來講,如果成本要大幅下降,有很大的規(guī)模效益和發(fā)展空間,或許也需要同樣的商業(yè)模式,這也是需要很長時間才能解決的問題。