2020 Mini & Micro LED产业商机与趋势分析——TrendForce

过去两到三年时间,LED行业经历了一个非常长的下行周期,加上今年上半年又有疫情冲击,直到现在影响还没有散去。在这样的大背景下,我们看到Micro LED已经露出了曙光,MiniLED也即将爆发。

第一部分 Micro的定义

从产品定义角度,行业一般把Micro LED和MiniLED的界限放到75微米这一数字。如果单纯用75微米做界限的话,里面会有很多有冲突的部分。实际上,从单一角度判断,75um这个指标就很难将Mini和Micro清晰的区分开。

因此,在一个二维坐标里面或许能够更精确的定义:以点间距作为横坐标,以像素点面积大小作为纵坐标,可以发现这样一个规律,往右或者往上代表是技术门槛更高,技术水平更先进。然后把市场上主流的显示技术做一个分类,就会看到这样的二维坐标下,Mini,Micro和传统间距的LED相对来说有比较清楚的分际。

但MiniLED是其中比较特殊的一块,也是目前整个行业里面出现概念争论比较多的领域,从Pitch的角度看,P1.2到P0.4以上的范围定为MiniLED是没问题的,但是还要参考芯片的大小,这样两个维度相对来说会比较容易清楚地界定。所以整个MiniLED里面也是包含了很多不同的技术路线或者技术方案,也因此MiniLED的内涵特别丰富,很多技术路线都可以归类为MiniLED,然后具体到不同的技术路线和方案,再增加具体的定义,比如背光MiniLED,IMD MiniLED,COB MiniLED等。

此外,MiniLED和Micro LED在这个二维坐标上仍有一个重合的区间,当MiniLED做到很小的时候,从尺寸和间距的角度都会出现和Micro LED定义的重合。

Micro LED主要能力体现在三个方面,一个是可挠的形态,第二个是透明度可以做到很高,第三是附加传感器的能力。

附加传感器可以用下图解释得更清楚一点,比如说现在有很多手机的显示屏不得不去掏孔,或者是设计复杂的屏下指纹识别系统,或者是屏下摄像头,里面有一个根本的原因就是传统的显示方式没有办法把这些非显示的组件整合在一起。对Micro LED来讲,因为每一颗像素之间还有相当大的空隙,其实可以整合相当多的功能,未来或许不仅能解决屏下指纹的问题,还可以把所有感测、触控的部分整合到一张显示屏里面。

也因为这些优点,所以可以看到,从最小的尺寸到最大的尺寸的各种显示设备里面,理论上都可以去搭载Micro LED的显示方案。

半导体材料体系视角下的MiniLED & Micro LED

过去有一种成见,不管是在产业里面还是在投资圈,都会觉得LED是一个相对来说比较低端的产业。跟现在的集成电路行业相比,LED似乎是一种比较低端的技术,门槛没有很高。

但如果从材料体系来看,我们会有不一样的视角。现有的集成电路它主要是硅基的技术,硅基技术之所以现在门槛拉得很高,并不是因为它的技术或者材料就比LED的材料更先进,如果从材料系统来看,其实化合物半导体的技术难度、复杂程度、或者功能性都要比硅基的元素半导体好。
为什么LED会给我们一个感觉,门槛没有集成电路那么高?

这里面主要的原因还是集成电路产业发展的时间够长,作为化合物半导体体系里面产品之一的LED来讲,整个产业发展的时间是比较短。现有的体系下面,LED生产表现出来的就是容错率是相对比较高的,但是集成电路产业已经发展得非常成熟,容错率已经到了一个非常低的程度。

比如说集成电路产品有1000多道工序,如果每个环节的不良率不控制到很低的话,最终产品的良率就会非常低。对LED来说现阶段的应用还不需要这么复杂的制程,因此容错率还处于比较高的水平。但实际上,容错率高不是低端产业的特征,而是早期产业的特征。

实际上这也会影响到Micro LED的发展进程,比如说Micro LED现在遇到很多瓶颈的问题,其实背后的原因在于基于第三代半导体或者说化合物半导体这样一个产业链的体系。过去的应用产品对作为支撑产业的材料工业的水平、设备工业的水平没有提出这么高的要求,因此短时间内,支撑产业还难以满足Micro LED这样高复杂度产品对配套产业的需求,这也就意味着提升配套辅助行业的能力,是Micro LED需求拉动下产业能力升级的一个方向。

半导体行业视角下的MiniLED & Micro LED

再如上图所示,从整个半导体的视角来看Micro LED产业,它有一个比较特别的定位,实际上Mciro LED是整个半导体行业里面集成电路、驱动和显示三大产业的重合区间,传统的LED可以理解成是半导体视角下的分立器件,一个LED就是一个PN结。

Micro LED则需要多个LED的PN结整合在一起,还需要非常困难的制造技术来实现,再加上它比集成电路更有挑战的地方在于,Micro LED要做显示的功能,不像传统的集成电路主要是逻辑运算和存储的功能,所以它需要把半导体显示的这样一种能力也整合在一起。

正因为Micro LED是一种交叉产业的特征,这个市场的竞争非常激烈,主要的玩家不仅是来自传统LED行业,很多面板厂商在大手笔投入,还有一股潜流是集成电路的企业,也在积极做这方面的布局,不同背景的企业都觉得和自己的领域相关,自己的核心能力能够在这个新兴产业有用武之地。这也意味着未来要在Micro LED这个产业有所建树可能不是单一能力突出就足够的,而是要有很强的产业链整合能力,把多领域的产业力量整合到一起,才能解决这个交叉产业所面临的问题。

上图中右边这幅图是一个非常重要的专利,是第一个想到把传统的电路整合到一颗器件里面的想法的人写出这份专利,相当于是集成电路产业一个开创性的专利。左边这个图,不是具体的某家公司的专利,现在这个时间点上还很难判断哪一份Micro LED的专利有右图同等的重要性,但是它所昭示的原理跟右边这幅图是相同的,相当于把过去的分立的LED元器件,显示控制系统以这样的创意整合到一起,再结合显示技术,构成一个显示的单元组件。

Micro LED对半导体行业也可能有一个比较巨大的贡献。这是一个非常典型的需求创造供给的案例,因为产业界要想办法把非常微小的Micro LED芯片从一个基板上大量转移到新的载板上,因此需要去开发这样巨量转移的技术。从半导体行业来讲,尽管芯片已经做到很精密的程度,但是我们主要依靠的方法还是做加法和做减法,加法就是堆积,减法就是刻蚀。

如果多了一个微观层面芯片的转移的能力,它背后的意义在哪里?

半导体行业可以把很多逻辑运算能力整合到一个IC里面,但是没办法把感测、光学的能力整合到一起。如果巨量转移的能力变成一种可产业化的能力之后,可能出现的是反过来刺激集成电路产业的变革,我们就可以把很多的器件在芯片形态的时候就整合到一起,而不是要等到最后封装好之后,再把器件形态的产品SMT到载板上。

对集成电路产业来说,意味着大幅度强化SOC(System on Chip)环节的整合能力,可以去实现更高的器件集成度,而不用到组装环节再去做集成。

所以更高的视角来看,巨量转移的技术不光对Micro LED行业是有价值的,对整个半导体行业都会有它的价值。

第二部分 MiniLED背光

如果我们把LCD当成一个显示产业的起点,大家会自然的认为MiniLED可能是一个过渡性的产品,再往后是自发光的OLED、Micro LED。因此也导致产业界的观念中对MiniLED一直有一种鸡肋的感觉,感觉会担心在这个技术方向上如果投入很多,会不会几年之后就被取代了。

但如果用另外一幅图表示这种现状,或许会看的更清楚。MiniLED它最大的价值并不是去取代过去的技术,而是强化了LCD产品的生命周期。从LCD这个产业来讲,如果正面跟OLED竞争,可能就是5到10年的产业生命,但如果有了MiniLED背光的加持,很有可能把这个产业生命寿命再延长1.5倍甚至是两倍的时间。

所以MiniLED的价值不是过渡性的显示技术,而是强化和改良了现有的技术,以传统的LED背光+LCD产品形态作为观察的起点,其实技术的演进有两个方向,一个是技术变革型的向右上延伸的自发光的方向,另一个是改良的,强化现有产品能力的方向。

这也是显示产业比较有意思的地方,因为显示的应用场景是如此的丰富,以至于不同的技术背景、不同的技术路径,都有很好的应用场景可以去发挥。如果研究过光伏产业或者存储行业,就会发现这种行业里面很大的不同,他们更像LED照明行业,产品性能比较的维度很单一,比如说光伏,它只看光电转换效率,照明LED也是只看电光转换效率,所以导致技术路线之间你死我活的竞争。但是对显示来讲,应用场景非常多元化,由于这种场景多元化的特征,会导致显示技术长期是百花齐放的状态,不同的技术路线可以长时间共存。

从LED的视角,或者从原组件的视角,LED新型显示分成两条路径,一个是自发光,一条是背光,而且在很长的时间内,这两种技术路线都会共存。我们观察的大部分参与LED显示的企业,都不会只关注一个方向,通常都是两个方向共同进展。

这里面一方面他们都是属于显示领域,产业规律和技术原理上有相通之处;第二方面,任何为其中一种技术路线去做的设备投资,以及其它方面的一些例如研发类的投资,大部分投资两种技术路线可以共享,来可以共同分摊固定成本,比如说专业的MiniLED固晶和检测的设备投资下去,它不仅可以用于生产MiniLED背光,还可以生产MiniLED的自发光产品,这样对厂商来说又产生了新的范围经济效应。

为什么大家要对MiniLED这么重视呢?用这个图简单说明一下,MiniLED背光最重要的能力就是增加了显示器的对比度。对比度高的意义在于如果用传统显示器,画面会不清楚,如果用高对比度,不管是MiniLED还是OLED,拥有了更高对比度,会让画面的明暗对比更清晰。

从几种不同的显示方式的竞争力的角度,我们选择了5个维度做对比,我们可以看到从Mini显示器的角度,尽管成本相比传统的LCD有所增加,但是它在其它几个维度上都是大幅改善了传统LCD的能力。

上图为集邦的分析师和编辑现场实拍的,很难穷举所有的MiniLED产品,因此抓了一些比较典型的产品做展示。从MiniLED背光的解决方案来讲,从小尺寸到大尺寸都已经有各种产品设计出来了。包括华星已经有做到5100个分区的MiniLED背光电视机,去年同期就发表了样机,这也是目前看到比较有机会在市场上很快商业化的一款产品。

基于集邦咨询作为第三方的判断,这些产业的产业化时间点会是什么样子的?

从集邦现在观察到的情况来讲,比如说在小尺寸领域,整体来讲我们认为MiniLED要做到具备这种性价比较低的时间可能还要到很晚。目前来说,观测的重点还是在大屏的部分,特别是在TV的部分,是当下的产业界热点。当然苹果的iPad Pro和Macbook Pro也是不错的应用场景,但是这部分的供应链相对来说中国大陆的企业机会比较少一点。

从目前看到的情况来讲,整个中国大陆的供应链其实是从TV的产业受益会比较大,这里面有几个原因,一方面就是中国大陆的面板产业、电视机产业在全球份额都很大,应该算是中国大陆的厂商开始主导相关产业,所以MiniLED的供应链大陆企业相对有比较多的机会。目前的时间点上,从供应链了解到的信息来判断,明年至少是数百万台级别的出货规模。

上图是集邦咨询2019年做的预测,用绿色和红色的框标注的是当时预测的2020年和2021年 MiniLED背光TV的渗透率。

对2020年的判断,目前来看还是比较准确的,但在当时(2019年)我们很乐观地认为2021年还有三四倍的增长空间,2021年约为0.3%的渗透率。

但是在当下这个时间点,显然这个预测已经低估了行业的发展速度。这充分的说明了,技术在短期内往往会被高估,在长期往往会被低估,这个长期其实也没多长,只是两年的时间而已,早期产业爆发前期,很难充分看得清楚其爆发的速度(集邦咨询最新的预测敬请参考集邦咨询最新出刊的MiniLED产业研究报告)。

所以总的来看,MiniLED 背光行业的机会与挑战有哪些?首先要看到行业面临的机会,很重要的机会就是MiniLED产业链,跟原来的传统产业链的契合度是非常高的,也就意味着商业化的难度会比较低,整个商业化的步伐非常快。这也是从照明之后,对整个LED行业来说非常重要的一波需求。

其次它其实是一种能够改善传统LCD能力的显示器,确实能够改变一些高端的显示器市场里面的竞争格局,如果是没有提升对比度的能力,LCD就要把高端市场拱手让出去其他高对比度的显示技术。MiniLED背光TV提供了一个比较好的细分市场,先给这个MiniLED背光产业一个练手的机会,然后再尝试渗透到更多主流的产品。

从挑战的角度来说,比较大的挑战有几方面,一方面是很多领域都会跟正面和OLED竞争,OLED主打的优势之一就是高对比度,另外就是技术路线、成本和规格之间的平衡,如果过度在意成本,则无法实现提升产品性能的初衷。

另外就是从渗透率的角度,还有一个比较大的不确定性。尽管现在这个时间点去看明年,是比较乐观的,毕竟电视就有这么大的量。但是,2亿多部电视里面,真正的高端市场也就是1000多万部,明年推广之后,如果消费者反馈的欢迎程度并不如产业内部预期这么高的话,可能出现一个问题,就是MiniLED这个产品只能局限在高端市场,失去了再去向中低阶市场渗透的能力,就变成这个产业面临的一个巨大风险。

第三部分 Micro LED显示器行业的发展情况

从产品的形态来讲,此处大概列了一些比较重要的典型解决方案,可以看到从最小的2.7寸到最大的200多寸的产品,Micro LED都可以实现。

整个技术路线来讲,目前观察到的主要是三个技术路线,最小的就是做在硅基上面的,它的优势是PPI可以做得很高,但是它的限制是没办法把像素总量做的很大。另外一种是PCB的方案,目前比较多的厂商在这个领域有一些比较成熟商业化实践。另外就是比较多的面板厂的方案,玻璃上做Micro LED,也是未来重要的技术方向。

Micro LED面临的问题主要是体现在几个方面,一是转移的效率,有待于巨量转移技术上的投资,包括前期的产品研发,以及未来厂商大量资本开支以提升产能或者量产能力。

另外一个很大的问题,就是在良率的部分。良率里面包含了两层,首先是转移的良率,还有一个角度就是从支撑产业的能力出发看如何改善良率。现有的支撑体系对Micro LED有比较大的限制,比如说Micro LED要做到波长的偏移在1-2个纳米以内,如果材料和设备体系不支持,想做到这件事情就会非常困难。因为良率的问题,导致后道会有比较多的不良问题,需要大量的成本去做检测和修复。基于现有的LED配套产业水平,能做到像素点级别几十个PPM不良率已经是很好的水平了,但是对Micro LED来说,就会变成后道检测和修复环节的巨大成本。

从商业化的进程来讲,我们也是看到了两个方向,应该说是一大一小,大的还是在商业显示这个领域,比如说索尼、三星,以及国内的很多的显示屏厂,电视机厂都有布局。主要优势是突破了原来的LCD的面积限制,进入到大屏幕商显的领域。

另外一个方向就是可穿戴设备,它的优势是要求的像素总数不是很多,可以采用较多的半导体产业的技术,相对来讲也是会比较快实现商业化的。

渗透率方面集邦咨询做了推估,Micro LED要看到比较多的商业化的机会,至少要到2023年以后。目前在商显大屏或者是可穿戴领域的一些小规模的商业化实践,其实对整个产业来说也是比较有益的积累。总的来说,Micro LED这个产业,目前是创业或者说一级市场投资布局比较好的时间点,但是想要看到它真正的大规模普及,能够给企业贡献比较多的收入的话,还需要比较长的时间。

从供应链的角度,Micro LED和现有自发光显示产业链有比较多的重合。但如果考虑到Micro LED会是一个交叉型的产业,那么未来玩家到底还有谁,谁会胜出,其实还是非常大的未知数。目前来看,传统的显示屏的产业,做了相当多的自发光显示技术的积累和摸索,会使得在位的显示屏厂商有一定的先发优势。但未来能不能成功,取决于企业能不能把先发优势转变成新产业赛道里面的竞争优势。

总结Micro LED三个比较重要的机会或者三个比较大的挑战。

从机会来讲,首先,是一个比较完美的显示器,另外就是一些利基型的市场,会给这个产业提供练手、提供小规模生产的机会。此外在5G消费电子变更的浪潮下,也会给Micro LED带来一些意外的机会。

还有几个比较大的挑战,首先是技术的难度问题,包括整个配套产业支撑力度的问题;然后转化成第二个大的问题,就是成本的问题,导致Micro LED想要进入量产或者是产业规模扩大到具有显著规模效应的阶段,路还很漫长。

此外在供应链的部分,还有怎么去整合,怎么去发展出商业模式的问题。半导体行业发展到现在,造就台积电这样的公司,它的角色就是去负责重资产的研发和设备投入,由全行业的设计公司共同分担巨额的折旧。

对Micro LED来讲,如果成本要大幅下降,有很大的规模效益和发展空间,或许也需要同样的商业模式,这也是需要很长时间才能解决的问题。(文:TrendForce分析师 王飞)

转载请标注来源!更多LED资讯敬请关注官网或搜索微信公众账号(LEDinside)。

【版权声明】
「LEDinside - 中国LED在线」所刊原创内容之著作权属于「LEDinside - 中国LED在线」网站所有,未经本站之同意或授权,任何人不得以任何形式重制、转载、散布、引用、变更、播送或出版该内容之全部或局部,亦不得有其他任何违反本站著作权之行为。
【免责声明】
1、「LEDinside - 中国LED在线」包含的内容和信息是根据公开资料分析和演释,该公开资料,属可靠之来源搜集,但这些分析和信息并未经独立核实。本网站有权但无此义务,改善或更正在本网站的任何部分之错误或疏失。
2、任何在「LEDinside - 中国LED在线」上出现的信息(包括但不限于公司资料、资讯、研究报告、产品价格等),力求但不保证数据的准确性,均只作为参考,您须对您自主决定的行为负责。如有错漏,请以各公司官方网站公布为准。
3、「LEDinside - 中国LED在线」信息服务基于"现况"及"现有"提供,网站的信息和内容如有更改恕不另行通知。
4、「LEDinside - 中国LED在线」尊重并保护所有使用用户的个人隐私权,您注册的用户名、电子邮件地址等个人资料,非经您亲自许可或根据相关法律、法规的强制性规定,不会主动地泄露给第三方。
×