一万八的苹果iPadPro,怎么就成了“期货”?

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2020年,智能手机屏步入高刷黄金时代,可见度从60Hz一路上攀升至165Hz。而在智能智能手机和TNUMBERx6e那块,关键字或许多于一个,就是Mini LED。

据传在一些专精雕塑家的眼中,萤幕分割很单纯:苹果的,不是苹果的。这一定某种程度上可以表明苹果商品在影像表明方面的话语权。

这不,Mini LED整件事,又让苹果玩了个大的。2021年4月21日下午,苹果敞篷版iPad Pro卷土重来了目前熔岩流最强大的几块批量生产Mini LED屏。

10000颗反光板珠、2500个背光源南区、清晰度100万:1、最大值光度1600nit,让人想不通,这是几块LCD萤幕(LCD表明器)。

2019年苹果正式发布了Pro Display XDR表明器,其凭借着576个局部性显像南区和暗鞘的排程驱动器晶片,基本上Axat了市售大部份同行业表明器。一年后,苹果用在我看来,多于我能击退我自己。

▲苹果Pro Display XDR表明器(左)

在苹果做整件事以后,LCD媲美OLED萤幕表明效用,却是不太茹瓦厄斯县的。

Mini LED,正式成为了给LCD屏泡果的灵丹妙药,或许也正式成为了亚洲地区萤幕产业发展玩者西厄县追上中国台湾、韩国劲敌的打下基础。不过扯开苹果iPad Pro的萤幕物流配送,台湾本氏、Varzy、台表科,韩国LGD这些英文名字却是占有了主导力量,鹏鼎控股显得有些孤单。

2021年会正式成为Mini LED商用元年已经是业内共识,在Mini LED放量前夜,有必要深度了解下这香饽饽技术背后的门道,在Mini LED概念火爆的背后,究竟谁会是最大赢家,又有哪些亚洲地区玩者,已经箭在弦上,几欲赶上?

售价最高力租千元的iPad Pro,又为何要等到7月才能提货?

一、Mini LED只是垫脚石,终极表明还有多远?

说起Mini LED,这还真不是苹果一拍脑门儿想出来的主意,他的小算盘,从六年前就开始打了。

2014年,苹果收购了LuxVue Technology,在当时,这家公司并不是很出名,大家只知道他们是一家研究面向消费电子商品的低功耗LED萤幕技术的公司。

当苹果行动后,大部份人都知道苹果要在萤幕上下血本,动真格的了。也就是从那一年开始,Micro LED技术的概念开始引起了行业的广泛关注。

要注意,不是Mini LED,而是Micro LED。

传统LCD萤幕要想发光,需要靠LED背光源模组来点亮,是一种被动式的,而OLED萤幕则是主动式发光,对光的控制就可以更加灵活,色彩表现也更好;并且LCD萤幕由于背光源始终存在,无法做到纯黑,因此在清晰度上也要逊色许多。

这时,如果把LCD萤幕的背光源南区变得非常多,不就可以做到类似OLED萤幕的效用,实现独立控制的主动式发光?

比如在上面这张图里,左右两块萤幕,同样要表明一个圆,传统LCD萤幕通常是侧入式背光源,只能整体点亮;而左边的Mini LED萤幕由于背光源南区极多,就可以独立控制,只需要开启表明画面区域的背光源即可。

Micro LED的原理就是将背光源的LED灯珠做到非常庞大的数量级,LED晶片要做到30μm的级别,约等于头发丝的直径,从而实现媲美OLED的精准控光,达到更好表明效用的同时,兼顾LCD固有的低成本、长寿命优点。

▲各类表明技术的基本特性,数据来源:LEDinside

当然,想要实现是非常难的,有多难呢?苹果在收购LuxVue后,在五年内投入了将近20亿美元。三星、LGD、友达等厂商在2014年后也纷纷加大Micro LED技术的投入,而其他涉及该领域的初创公司的融资金额已经超过8亿美元。

但至今,仍然没有一款采用了Micro LED萤幕的大众消费电子商品摆在我们面前,多于价值五六百万美元的Micro LED展示商品陈列在展馆中。

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

因此,行业开始探索是否有一种折中方案,可以称为迈向Micro LED之路上的垫脚石。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,但是背光源南区却增加了数百倍,LED灯珠数量也从传统LCD萤幕的几十颗增加到成千上万颗,灯珠尺寸做到了100-300μm左右。

▲苹果敞篷版iPad Pro的背光源南区示意图

单纯来说,Mini LED可以在光度、色彩方面实现接近甚至超越OLED的表明效用,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固有的烙印(长时间表明固定画面后萤幕会有残影)和寿命问题,更适合智能智能手机、电脑等生产力商品,应用前景十分广阔。

可以说,Mini LED填补了LCD进化到Micro LED以后的空白。

二、Mini LED就是灯超多的LCD吗?

传统的LCD萤幕一般采用侧光式设计,将LED灯珠置于萤幕边缘,水平方向打光,光线通过导光板通过萤幕,从而点亮萤幕。

而Mini LED一般是采用直下式设计,大量LED灯珠密集排布在面板底部,向上垂直打光,通过高密度排布,实现更小范围内的区域显像,从而让面板的光度更加均匀,不会因为光源的远近有明显的明暗变化。

▲某类Mini LED背光源模组生产流程

并且由于光源更多,Mini LED也可以实现相比传统LCD更高的色彩清晰度和更高的最大值光度。由于不需要导光板来导光,Mini LED面板的厚度也随之变薄,让最终商品的轻薄性有了更好的保障。

可以控制的背光源南区变多, 也就意味着萤幕可以有更多区域在不需要的时候休息,从而节省功耗。并且得益于无机发光二极管自身稳定、低电阻的特性,Mini LED萤幕的寿命要比OLED萤幕更长。

▲Mini LED与传统LED背光源模组对比

比较特别的一点是,目前Mini LED晶片组装基本都会采用倒装晶片结构。这是因为倒装晶片无需打线,适合超小空间密集排布灯珠的需求。

▲晶片正装(左)和倒装(右)示意图

三、技术路径是成熟了,但技术骨头依然难啃

Mini LED相比传统LCD萤幕有着如此明显的优势,甚至在表明效用上直逼OLED萤幕,那为何炒了这么多年概念才终于有少批量生商品落地呢?

其实,做萤幕一直就是成本和表明效用的博弈,厂商也是要在两者之间取一个平衡点,在一定成本限制下,如何实现最优的表明效用?

目前看来,Mini LED技术链条上最为关键的两个环节,一个是做出好的LED晶片,一个是把LED晶片封装好,而这两个环节从技术路径上来说已经成熟,也就是大家都知道该是不是做了。

但在具体生产过程中,尤其是在生产工艺上,还有许多难关需要攻克。

▲一片用于制作LED晶片的晶圆

比如,晶片倒装工艺虽然可以带来诸多优势,但倒装工艺的把控同样极为重要,如何在微米级的尺寸下,保证焊接面的平整度?以及电极结构的设计、易焊接性以及封装宽容度等等都是Mini LED生产工艺的设计难点。

Mini LED要求LED晶片能在较宽排列间距的情况下实现较小的混光距离,进而降低整机的厚度。因此如何实现晶片的出光调控,以及后期使用过程中如何保证出光的一致性都是非常关键的。

▲不同LED晶片工艺特性对比

另外,还需要保证LED晶片的光度集中性、小电流下的光度一致性、一致的电容性等。特别是红光晶片,在制作倒装工艺过程中需要进行衬底转移,这项操作较为复杂,其转移技术、生产良率控制及使用过程中的可靠性都是各家厂商不断优化的重点。

在封装端,大家都知道IMD(矩阵式集成封装)、COB(板上晶片封装)、COG(玻璃上晶片封装)等新技术的理想封装效用更好。但梦想很丰满,现实很骨感。

▲从左至右:SMD封装、四合一IMD封装、COB 封装

比如COB这种性能非常领先的方案,功率更低、散热更好、分辨率色彩更好,同时萤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方案的商品面世。

▲COB封装工艺部分流程

由于上述这些极为苛刻的要求,Mini LED目前的生产和检测的作业效率普遍较低,如果市场需求快速增长,单一终端商品出现百K级以上晶片需求时,效率的限制就会更加明显,如何与终端厂商配合,提高生产效率,也是行业当前攻克的重点。

苹果这次新推出的iPad Pro就是一个很好的例子,物流配送早就传出消息,该商品预计4月就会批量生产,5月出货。但事实是,苹果也玩起了期货市场,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。

物流配送把控力强如苹果,目前也难以保证大规模Mini LED商品的出货,其技术难度,可见一斑。

根据物流配送信息来看,苹果敞篷版iPad Pro,其Mini LED萤幕仅背光源模组成本就超过了100美元。什么概念?几块iPhone 12 Pro的AMOLED萤幕成本约为70美元,A14晶片成本则在40美元左右。

也就是说,现在几块智能智能手机的Mini LED萤幕成本要超过苹果顶级iPhone 12 Pro的萤幕、晶片成本的总和。Mini LED技术工艺成熟、良率提升、成本下降,仍然是大部份厂商努力的方向。

四、台韩霸占苹果物流配送,亚洲地区玩者你追我赶

说到这次的苹果iPad Pro,其实大家对于苹果Mini LED新品背后的产业发展链兴趣更浓。从中国台湾本氏光电、Varzy电子、台湾表面科技到LGD,苹果Mini LED物流配送基本上被台韩表明巨头全部收入囊中。

▲中国台湾Varzy电子

根据苹果分析师郭明祺分析,目前苹果iPad Pro生产中最难的一环就是SMT(表面贴装技术),形象来说,就是把LED晶片粘在PCB电路板上。

目前这个工作由台湾表面科技完成,据称台表科的SMT步入门槛是目前Mini LED产业发展链中最高的。

而出现第二个能够对抗台表科的供应商,最快也要等到2023年,也就是一年后。

▲传统SMT工艺流程(非苹果SMT工艺)

中国台湾的半导体产业发展链条一直比较完整,从Mini LED技术来看,其上游LED晶片有晶电、荣达;中游封装、模组有亿光、Varzy;驱动IC方面有聚积等。

大陆这边,也有不少玩者在加速追上。LED晶片厂商三安光电、华灿光电、乾照光电在Mini RGB晶片、背光源应用的Mini蓝光晶片等领域已经实现了批量生产。

三安光电现在已经正式成为了三星Mini LED电视的重要供应商之一,前不久三星刚刚正式发布的Neo QLED电视就采用了三安光电的LED晶片。

▲三星使用了Mini LED技术的8K电视

亚洲地区面板巨头TCL华星也与三安半导体合作,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相关技术以及批量生产工艺。

群创去年正式发布的亚洲地区首款可卷曲Mini LED表明器用到的Mini RGB LED晶片就由华灿光电独家供应。

在中游LED封装端,国星光电正式成为亚洲地区首家Mini LED封装企业,他们在Mini LED和Micro LED技术上都有一定的储备,而瑞丰光电在Mini LED背光源表明模组、柔性曲面Mini LED封装表明技术上都取得了一定进展。

鸿利智汇的Mini LED背光源和直显客户已覆盖京东方、TCL华星;聚飞光电也正式成为TCL华星142英寸IGZO玻璃基主动式Mini LED表明器直显商品的供应商。

▲TCL华星142英寸IGZO玻璃基主动式Mini LED表明器

可以说,Mini LED产业发展链条并不缺少中国厂商的身影。

不过我们也要看到,在核心LED晶片技术、高端Mini LED封装技术方面,亚洲地区玩者仍然是追上的姿态,距离中国台湾、韩国在该领域的头部企业仍然有一定差距。

并且目前亚洲地区Mini LED技术的推进也逐渐放缓,从热炒概念到逐渐冷静,在提升良率、大规模批量生产方面,最后的攻坚仍有许多工作要做。

适当放慢脚步,避免步子拉太大,其实对亚洲地区企业来说也是一件好事。

五、三年Mini LED晶片达千亿颗级,巨头纷纷押宝

从2019年12月微星推出首款Mini LED笔记本电脑概念商品,到2021年年初,三星、LG、TCL、康佳、创维、长虹纷纷推出Mini LED电视商品,再到苹果敞篷版iPad Pro开售,2021年,无疑将正式成为Mini LED技术正式商用的元年。

由于OLED萤幕固有的烙印和寿命问题,Mini LED技术将会正式成为近几年生产力设备的首选。苹果后续会在MacBook系列商品上采用Mini LED萤幕,郭明祺认为Mini LED会在苹果生产力商品线中保持长期关键策略性话语权。

有分析师预计,苹果Mini LED商品的出货量将在2021年、2022年分别增长约300%和225%。而苹果的积极布局也将会逼迫竞争劲敌推出类似商品,目前,华为、三星、LG等厂商都在积极布局Mini LED商品。

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。

在这些数据背后,是Mini LED单品价值的提升和Mini LED晶片出货量的暴涨做支撑。

▲生产线机器上数量众多的LED晶片

就以我们平时常见的大尺寸电视为例,传统LED背光源模组单台价值在100元左右,而搭载Mini LED背光源技术的模组价值则在2000元以上,价值直接呈指数级增长。

而在LED晶片消耗方面,传统侧入式背光源的LED电视,只需要50-100颗左右的LED晶片,而直下式Mini LED背光源电视则需要20000颗以上的LED晶片。

▲部分Mini LED背光源电视商品概览,资料来源:LEDinside

Yole预计到2023年,全球Mini LED晶片需求有望达到千亿颗量级。

结语:Mini LED新战场,中国厂商能否西厄县超车?

采用传统LED背光源的LCD萤幕市场渗透率已经接近顶点,从2017年开始,在iPhone X的推动下, OLED萤幕就开始在小尺寸萤幕市场中对LCD面板形成显著冲击,而Mini LED的火热无疑会给中大尺寸LCD赛道带来新的看点。

在OLED市场的高速增长中,韩国三星、LG等厂商正式成为了最大赢家,多年形成的技术壁垒在短期内也难以打破。

亚洲地区厂商一直以来在传统LCD产业发展中有着比较深厚积累,产业发展链也较为完整,以传统LCD技术为基础延伸升级的Mini LED,对于亚洲地区玩者来说是新的打下基础。当然,工艺、良率等挑战也实打实的摆在面前。

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

近几年,中国厂商在LCD领域快速追上并实现超越,而能否抓住Mini LED技术机遇,则显得尤为关键。

责任编辑:柳丽英 PT078

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