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  • 一万八嘅苹果iPad Pro,点样就成‌“期货”?

    转载:本文来自微信公众号“智嘢”(ID:zhidxcom),作者:云鹏,转载经授权发布。

    2020年,手机屏进入“高刷”时代,刷新率从60Hz一路飙升至165Hz。而喺平板和电视屏这块,关键词似乎只有一个,就是Mini LED。

    据说喺一啲专业设计师嘅眼里,屏幕划分好简单:苹果嘅,唔系苹果嘅。呢一定程度上可以说明苹果产品喺图像显示方面嘅地位。

    这唔,Mini LED呢件事,又让苹果玩‌个大嘅。2021年4月21日凌晨,苹果新款iPad Pro祭出‌目前“地表最强”嘅一块量产Mini LED屏。

    一万八嘅苹果iPad Pro,点样就成‌“期货”?

    10000粒“小灯珠”、2500个背光分区、对比度100万:1、峰值亮度1600nit,让人唔敢相信,呢系一块LCD屏幕(液晶显示屏)。

    2019年苹果发布‌Pro Display XDR显示器,其凭借576个局部调光分区和自研嘅时序控制器芯片,几乎吊打‌市面上所有同类显示器。两年之后,苹果用事实证明,“只有我打得败我自己”。

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    ▲苹果Pro Display XDR显示器(左)

    喺苹果做呢件事之前,LCD比肩OLED屏幕显示效果,仲系唔系几敢想嘅。

    Mini LED,成为‌畀LCD屏“续命”嘅良药,似乎也成为‌国内屏幕产业玩家换道追赶中国台湾、韩国对手嘅契机。唔过扒开苹果iPad Pro嘅屏幕供应链,台湾晶元、隆达、台表科,韩国LGD呢啲名还是占据‌主导,鹏鼎控股显得有啲孤单。

    2021年会成为Mini LED商用“元年”已经是业内共识,喺Mini LED放量前夜,有必要深度认识下这“香饽饽”技术背后嘅门道,喺Mini LED概念火爆嘅背后,究竟谁会是最大赢家,又有边啲国内玩家,已经箭喺弦上,几欲赶上?

    售价最高一万八千元嘅iPad Pro,又为何要等到7月才能提货?

    Mini LED只是垫脚石,“终极显示”仲有多远?

    说起Mini LED,呢还真唔系苹果一拍脑门儿想出来嘅主意,他嘅小算盘,从六年前就开始打嘎啦。

    2014年,苹果收购‌LuxVue Technology,喺当时,呢间公司并唔系好出名,大家只知道佢哋系一家研究面向消费电子产品嘅低功耗LED屏幕技术嘅公司。

    一万八嘅苹果iPad Pro,点样就成‌“期货”?

    当苹果行动之后,所有人都知道苹果要喺屏幕上“下血本”,动真格嘅嘎啦。也就是从那一年开始,Micro LED技术嘅概念开始引起‌行业嘅广泛关注。

    要注意,唔系Mini LED,而是Micro LED。

    传统LCD屏幕要想发光,需要靠LED背光模组来“点亮”,系一种“被动式”嘅,而OLED屏幕则是主动式发光,对“光嘅控制”就可以更加灵活,色彩表现也更好;并且LCD屏幕由于背光始终存喺,无办法做到“纯黑”,因此喺对比度上都要逊色好多。

    这时,如果将LCD屏幕嘅背光分区变得非常多,唔就可以做到类似OLED屏幕嘅效果,实现独立控制嘅“主动式”发光?

    一万八嘅苹果iPad Pro,点样就成‌“期货”?

    比如喺上面这张图里,左右两块屏幕,同样要显示一个“圆”,传统LCD屏幕通常是侧入式背光,只能整体点亮;而左边嘅Mini LED屏幕由于背光分区极多,就可以独立控制,剩系要要开启显示画面区域嘅背光即可。

    Micro LED嘅原理就是将背光嘅LED灯珠做到非常庞大嘅数量级,LED芯片要做到30μm嘅级别,约等于头发丝嘅直径,从而实现媲美OLED嘅“精准控光”,达到更好显示效果嘅同时,兼顾LCD固有嘅低成本、长寿命优点。

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    ▲各类显示技术嘅基本特性,数据来源:LEDinside

    当然,想要实现是非常难嘅,有多难呢?苹果喺收购LuxVue之后,喺五年内投入‌将近20亿美元。三星、LGD、友达等厂商喺2014年之后也纷纷加大Micro LED技术嘅投入,而第啲涉及该领域嘅初创公司嘅融资金额已经超过8亿美元。

    但至今,仍然没有一款采用‌Micro LED屏幕嘅大众消费电子产品摆喺我哋面前,只有价值五六百万美元嘅Micro LED展示产品陈列喺展馆中。

    一万八嘅苹果iPad Pro,点样就成‌“期货”?

    ▲索尼Crystal LED系统,采用Micro LED屏幕,顶配售价580万美元

    因此,行业开始探索系咪有一种“折中方案”,可以称为迈向Micro LED之路上嘅“垫脚石”。2017年初,Mini LED技术开始逐渐走到台前。

    虽然Mini LED仍然是被动式发光,但是背光分区却增加‌数百倍,LED灯珠数量也从传统LCD屏幕嘅“几十粒”增加到“成千上万粒”,灯珠尺寸做到‌100-300μm左右。

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    ▲苹果新款iPad Pro嘅背光分区示意图

    简单嚟讲,Mini LED可以喺亮度、色彩方面实现接近甚至超越OLED嘅显示效果,但成本却可以更低,功耗相比传统LCD也有明显优势。

    并且Mini LED没有OLED固有嘅烙印(长时间显示固定画面后屏幕会有残影)和寿命问题,更适合平板、电脑等生产力产品,应用前景十分广阔。

    可以说,Mini LED填补‌LCD进化到Micro LED之前嘅空白。

    Mini LED就是“灯超多”嘅LCD吗?

    传统嘅LCD屏幕一般采用侧光式设计,将LED灯珠置于屏幕边缘,水平方向打光,光线通过导光板通过屏幕,从而点亮屏幕。

    而Mini LED一般系采用直下式设计,大量LED灯珠密集排布喺面板底部,向上垂直打光,通过高密度排布,实现更小范围内嘅区域调光,从而让面板嘅亮度更加均匀,唔会因为光源嘅远近有明显嘅明暗变化。

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    ▲某类Mini LED背光模组生产流程

    并且由于光源更多,Mini LED也可以实现相比传统LCD更高嘅色彩对比度和更高嘅峰值亮度。由于唔需要导光板来导光,Mini LED面板嘅厚度也随之变薄,让最终产品嘅轻薄性有‌更好嘅保障。

    可以控制嘅背光分区变多, 也就意味住屏幕可以有更多区域喺唔需要嘅时候“休息”,从而节省功耗。并且得益于无机发光二极管自身稳定、低电阻嘅特性,Mini LED屏幕嘅寿命要比OLED屏幕更长。

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    ▲Mini LED同传统LED背光模组对比

    比较特别嘅一点是,目前Mini LED芯片组装基本都会采用“倒装芯片”结构。这是因为倒装芯片无需“打线”,适合超小空间密集排布灯珠嘅需求。

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    ▲芯片正装(左)和倒装(右)示意图

    技术路径是成熟嘎啦,但技术骨头依然难啃

    Mini LED相比传统LCD屏幕有住咁明显嘅优势,甚至喺显示效果上直逼OLED屏幕,噉为何炒‌咁多年概念才终于有少量产品落地呢?

    其实,做屏幕一直就是成本和显示效果嘅博弈,厂商都系要喺两者之间取一个平衡点,喺一定成本限制下,点样实现最优嘅显示效果?

    目前睇来,Mini LED技术链条上最为关键嘅两个环节,一个是做出好嘅LED芯片,一个是将LED芯片封装好,而这两个环节从技术路径上嚟讲已经成熟,也就是大家都知道该点样做嘎啦。

    但喺具体生产过程度,尤其系喺生产工艺上,仲有好多难关需要攻克。

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    ▲一片用于制作LED芯片嘅晶圆

    比如,芯片倒装工艺虽然可以带来诸多优势,但倒装工艺嘅将控同样极为重要,点样喺微米级嘅尺寸下,保证焊接面嘅平整度?以及电极结构嘅设计、易焊接性以及封装宽容度等等都系Mini LED生产工艺嘅设计难点。

    Mini LED要求LED芯片能喺较宽排列间距嘅情况下实现较小嘅混光距离,进而降低整机嘅厚度。因此点样实现芯片嘅出光调控,以及后期使用过程中点样保证出光嘅一致性都系非常关键嘅。

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    ▲唔同LED芯片工艺特性对比

    另外,仲系要要保证LED芯片嘅亮度集中性、小电流下嘅亮度一致性、一致嘅电容性等。特别是红光芯片,喺制作倒装工艺过程中需要进行衬底转移,呢项操作较为复杂,其转移技术、生产良率控制及使用过程中嘅可靠性都系各家厂商唔断优化嘅重点。

    喺封装端,大家都知道IMD(矩阵式集成封装)、COB(板上芯片封装)、COG(玻璃上芯片封装)等新技术嘅理想封装效果更好。但梦想好丰满,现实好骨感。

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    ▲从左至右:SMD封装、“四合一”IMD封装、COB 封装

    比如COB呢种性能非常领先嘅方案,功率更低、散热更好、分辨率色彩更好,同时屏幕封装尺寸也没有限制,但实际上,由于良率较低,至今都鲜有采用COB方案嘅产品面世。

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    ▲COB封装工艺部分流程

    由于上述呢啲极为“苛刻”嘅要求,Mini LED目前嘅生产和检测嘅作业效率普遍较低,如果市场需求快速增长,单一终端产品出现“百K级”以上芯片需求时,效率嘅限制就会更加明显,点样同终端厂商配合,提高生产效率,都系行业家阵时攻克嘅重点。

    苹果呢次新推出嘅iPad Pro就系一个好好嘅例子,供应链早就传出消息,该产品预计4月就会量产,5月出货。但事实是,苹果也玩起‌“期货”,4月下单,7月到货,此中原因业内人士多判断为良率低于预期导致产能不足。

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    供应链将控力强如苹果,目前也难以保证大规模Mini LED产品嘅出货,其技术难度,可见一斑。

    根据供应链信息来睇,苹果新款iPad Pro,其Mini LED屏幕仅背光模组成本就超过‌100美元。乜嘢概念?一块iPhone 12 Pro嘅AMOLED屏幕成本约为70美元,A14芯片成本则喺40美元左右。

    也就是说,而家一块平板嘅Mini LED屏幕成本要超过苹果顶级iPhone 12 Pro嘅屏幕、芯片成本嘅总和。Mini LED技术工艺成熟、良率提升、成本下降,仍然是所有厂商努力嘅方向。

    台韩霸占苹果供应链,国内玩家你追我赶

    讲到呢次嘅苹果iPad Pro,其实大家对于苹果Mini LED新品背后嘅产业链兴趣更浓。从中国台湾晶元光电、隆达电子、台湾表面科技到LGD,苹果Mini LED供应链几乎被台韩显示巨头全部收入囊中。

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    ▲中国台湾隆达电子

    根据苹果分析师郭明祺分析,目前苹果iPad Pro生产中最难嘅一环就是SMT(表面贴装技术),形象嚟讲,就是“将LED芯片粘喺PCB电路板上”。

    目前呢个工作由台湾表面科技完成,据称台表科嘅SMT进入门槛是目前Mini LED产业链中最高嘅。

    而出现第二个能够对抗台表科嘅供应商,最快都要等到2023年,也就是两年后。

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    ▲传统SMT工艺流程(非苹果SMT工艺)

    中国台湾嘅半导体产业链条一直比较完整,从Mini LED技术来睇,其上游LED芯片有晶电、荣达;中游封装、模组有亿光、隆达;驱动IC方面有聚积等。

    大陆这边,也有唔少玩家喺加速追赶。LED芯片厂商三安光电、华灿光电、乾照光电喺Mini RGB芯片、背光应用嘅Mini蓝光芯片等领域已经实现‌量产。

    三安光电而家已经成为‌三星Mini LED电视嘅重要供应商之一,前唔耐三星啱啱发布嘅Neo QLED电视就采用‌三安光电嘅LED芯片。

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    ▲三星使用‌Mini LED技术嘅8K电视

    国内面板巨头TCL华星也同三安半导体合作,成立联合实验室,双方共投入超过3亿资金,共同研发Mini LED、Micro LED相关技术以及量产工艺。

    群创上年发布嘅国内首款可卷曲Mini LED显示器用到嘅Mini RGB LED芯片就由华灿光电独家供应。

    喺中游LED封装端,国星光电成为国内首家Mini LED封装企业,他喺Mini LED和Micro LED技术上都有一定嘅储备,而瑞丰光电喺Mini LED背光显示模组、柔性曲面Mini LED封装显示技术上都取得‌一定进展。

    鸿利智汇嘅Mini LED背光和直显客户已覆盖京东方、TCL华星;聚飞光电也成为TCL华星142英寸IGZO玻璃基主动式Mini LED显示屏直显产品嘅供应商。

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    ▲TCL华星142英寸IGZO玻璃基主动式Mini LED显示屏

    可以说,Mini LED产业链条并唔缺少中国厂商嘅身影。

    唔过我哋都要睇到,喺核心LED芯片技术、高端Mini LED封装技术方面,国内玩家仍然是追赶嘅姿态,距离中国台湾、韩国喺该领域嘅头部企业仍然有一定差距。

    并且目前国内Mini LED技术嘅推进也逐渐放缓,从“热炒概念”到逐渐冷静,喺提升良率、大规模量产方面,最后嘅攻坚仍有好多工作要做。

    适当放慢脚步,避免步子拉太大,其实对国内企业嚟讲也系一件好事。

    三年Mini LED芯片达“千亿粒”级,巨头纷纷押宝

    从2019年12月微星推出首款Mini LED笔记本电脑概念产品,到2021年年初,三星、LG、TCL、康佳、创维、长虹纷纷推出Mini LED电视产品,再到苹果新款iPad Pro开售,2021年,无疑将成为Mini LED技术正式商用嘅元年。

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    由于OLED屏幕固有嘅烙印和寿命问题,Mini LED技术将会成为呢几年生产力设备嘅首选。苹果后续会喺MacBook系列产品上采用Mini LED屏幕,郭明祺认为Mini LED会喺苹果生产力产品线中保持长期关键策略性地位。

    有分析师预计,苹果Mini LED产品嘅出货量将喺2021年、2022年分别增长约300%和225%。而苹果嘅积极布局也将会逼迫竞争对手推出类似产品,目前,华为、三星、LG等厂商都喺度积极布局Mini LED产品。

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    根据法国市场研究公司Yole预测,2019年全球Mini LED终端设备数量约324万台,2023年可达到8070万台,复合年均增长率达到90%。

    市场规模方面,美国市场研究公司Arizton预估,2024年全球Mini LED市场将达到23.22亿美元。

    喺呢啲数据背后,是Mini LED单品价值嘅提升和Mini LED芯片出货量嘅暴涨做支撑。

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    ▲生产线机器上数量众多嘅LED芯片

    就以我哋平时常见嘅大尺寸电视为例,传统LED背光模组单台价值喺100元左右,而搭载Mini LED背光技术嘅模组价值则喺2000元以上,价值直接呈指数级增长。

    而喺LED芯片消耗方面,传统侧入式背光嘅LED电视,剩系要要50-100粒左右嘅LED芯片,而直下式Mini LED背光电视则需要20000粒以上嘅LED芯片。

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    ▲部分Mini LED背光电视产品概览,资料来源:LEDinside

    Yole预计到2023年,全球Mini LED芯片需求有望达到千亿粒量级。

    结语:Mini LED新战场,中国厂商能否换道超车?

    采用传统LED背光嘅LCD屏幕市场渗透率已经接近顶点,从2017年开始,喺iPhone X嘅推动下, OLED屏幕就开始喺小尺寸屏幕市场中对LCD面板形成显著冲击,而Mini LED嘅火热无疑会畀中大尺寸LCD赛道带来新嘅睇点。

    喺OLED市场嘅高速增长度,韩国三星、LG等厂商成为‌最大赢家,多年形成嘅技术壁垒喺短期内也难以打破。

    国内厂商一直以来喺传统LCD产业中有住比较深厚积累,产业链也较为完整,以传统LCD技术为基础延伸升级嘅Mini LED,对于国内玩家嚟讲是新嘅契机。当然,工艺、良率等挑战也实打实嘅摆喺面前。

    作为Mini LED尝鲜者、全球第二大智能手机厂商嘅苹果,将Mini LED推向前台,Mini LED市场,也从酝酿逐渐转向爆发前夜。

    呢几年,中国厂商喺LCD领域快速追赶并实现超越,而能否抓住Mini LED技术机遇,则显得尤为关键。

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