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半导体

Mini LED真的要来了!

Mini LED显示性能优势突出,工艺迭代快速,即将步入商业化阶段,有望快速切入大屏幕显示领域。赛迪智库集成电路所认为,我国应进一步加强Mini LED显示产业发展指导,开展相关整机产品的应用试点,大力推动Mini LED技术协同创新发展,抢占未来新型显示产业高地。

Mini LED显示应用前景向好

Mini LED显示性能优势巨大。Mini LED显示是基于无机半导体发光二极管(LED)、灯珠间距在0.1毫米以上的新型显示技术。区别于灯珠间距在0.1毫米以下的Micro LED显示,Mini LED显示产品已开始应用于超大屏高清显示,如监控指挥、高清演播、高端影院、医疗检测等专用领域以及户外广告、会议会展、办公显示、虚拟现实等商用领域,而Micro LED显示仍处于研发阶段。相比主流显示技术,Mini LED显示具有多种优势。由于采用无机半导体材料,Mini LED显示器件亮度可达5000尼特,是OLED显示的10倍,在户外强光下全彩可视;光电响应速度可达纳秒级,比OLED显示快千倍,比液晶显示快百万倍;使用寿命远超10年,比OLED寿命长3倍,还可实现高可靠透明柔性显示。由于采用亚毫米级小间距阵列,Mini LED显示可实现无缝无限拼接。由于采用主动发光技术,Mini LED器件的功耗在理论上低至液晶显示的10%、OLED显示的50%。

Mini LED显示工艺迭代快速。Mini LED显示生产线具有小型化特征,有利于技术工艺快速迭代。2019年2月,群创光电AM Mini LED试生产线已成功点亮,投资额仅为1.1亿元左右,显著降低了行业进入门槛。而同为6代线,液晶、OLED和柔性AMOLED面板国内生产线的平均投资额高达139亿元、279亿元和465亿元。虽然从单位产能制造成本推算,当前每平方米Mini LED面板月产能的平均投资额约为92万元,是液晶生产线的7倍、OLED生产线的3倍和柔性AMOLED生产线的2.5倍。但受益于制造工艺的快速迭代提升,行业分析表明,Mini LED显示器件成本平均每3年降低三分之一,预计Mini LED显示制造工艺将在5年后突破产业化瓶颈,开始大幅度增产。

Mini LED显示即将步入商业化阶段。Mini LED显示基本覆盖了商用显示、专用显示器、电视、平板电脑、车载5大应用领域。2019年,Mini LED显示取得了巨大进步。在商用显示领域,索尼公司已推出780英寸16K高清Mini LED显示屏;在大尺寸显示领域,瑞丰光电已推出170英寸8K和118英寸4K高清Mini LED显示屏;友达光电展出了65英寸4K高清Mini LED显示屏;在中尺寸显示领域,苹果公司推出Mini LED背光6K笔记本显示器,华星光电展出集成触控技术的17英寸的QHD车载PM Mini LED显示屏样机。目前,Mini LED商用显示和超大尺寸显示产品的制造成本已接近OLED显示,有望在未来2年内抢入超大屏市场。赛迪智库集成电路所预计,到2025年,Mini LED市场规模将达到28.9亿美元。

我国Mini LED显示产业亟待发力

量产技术仍存难点,产业化加速亟须发力。虽然Mini LED显示已实现小规模商业化出货,但大规模量产仍有少数瓶颈问题有待进一步解决。一是芯片制造问题,Mini LED芯片量产要求精度达到亚微米,目前实验室工艺精度仅达到10微米;二是巨量转移问题,量产要求转移坏点率低于百万分之一,而目前只达到十万分之一,修复成本较大;三是电极连接问题,电极连接倒装工艺成本过高,目前国内只能采用正装工艺,降低了产品可靠性;四是驱动问题,亟须发展精细化PCB背板制造和TFT背板驱动工艺;五是拼接问题,现有拼接工艺仅能做到远距离的视觉无缝,平整化的无缝拼接难度较大。

全球布局较为均衡,产业链尚未完全整合。现阶段,各国对Mini LED技术布局较为均衡,竞争格局并不明朗。美国的苹果、谷歌、Facebook等公司注重微缩化工艺研发,苹果公司已在关键工艺上拥有超过47%的专利;欧洲注重驱动工艺研发,法国Leti公司已实现高性能化合物半导体Mini LED显示器简化制备工艺;日本和韩国专注大屏显示器制造,索尼公司和三星公司不断推出面积更大、分辨率更高的Mini LED产品,性能指标全球领先;中国台湾地区专注于中小屏显示器制造,在巨量转移等技术领域具有一定优势,聚积公司已进入试产阶段。

国内发展基础较好,上下游企业同时关注。我国上下游企业已积极参与Mini LED显示研发,具备一定国际竞争力。一是京东方、华星光电等传统面板企业已建设Mini LED面板生产线,京东方已与华灿光电开展战略合作,共同开发Mini LED;二是三安光电等半导体企业积极建设Mini LED芯片生产线,三安光电已将Mini LED作为未来重点发展方向;三是洲明科技、雷曼光电等传统LED企业加入Mini LED面板开发阵营,大屏产品不断推陈出新;四是康佳集团等整机厂商将Mini LED作为主要研究方向,投资15亿元开展整机产品研发、生产和销售。

产业协同创新发展至关重要

一是加强产业发展指导。完善Mini LED显示产业顶层设计,提前制定产业发展规划和投资指导机制,选取广东省、四川省等产业基础和资源要素较好的地区,集中给予配套政策支持。将Mini LED技术纳入新型显示产业行业指导,谨防不具备发展条件的地方和企业以Mini LED显示为噱头进行过热投资,冲击液晶和OLED显示产业。

二是推动协同创新发展。鼓励上下游企业联合科研院所、高校,成立Mini LED共性技术研发平台,降低研发风险和成本,提升核心竞争力。设立Mini LED产业发展基金,引导社会资本积极参与,支持突破TFT背板驱动、巨量转移、封装修复等技术难点,加快Mini LED关键配套材料、装备的开发和国产化进程,进一步完善国内产业链。

三是开展整机应用试点。组织开展Mini LED整机产品评选和示范,推动Mini LED显示进入新型显示市场。加快Mini LED商用系统、大尺寸电视和显示器产品的推广普及,加大对Mini LED医疗、车载等专用整机产品的示范宣传,鼓励Mini LED企业积极研发可穿戴、虚拟现实整机产品。

作者徐丰供职于赛迪智库集成电路所

责任编辑:赵强


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