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一万八的苹果iPad Pro怎么就成了“期货”?

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

  据说在一些专业设计师的眼里,屏幕划分很简单:苹果的,不是苹果的。这某些特定的程度上可以说明苹果产品在图像显示方面的地位。

  这不,Mini LED这件事,又让苹果玩了个大的。2021年4月21日凌晨,苹果新款iPad Pro祭出了目前“地表最强”的一块量产Mini LED屏。

  10000颗“小灯珠”、2500个背光分区、对比度100万:1、峰值亮度1600nit,让人不敢相信,这是一块LCD屏幕(液晶显示屏)。

  2019年苹果发布了Pro Display XDR显示器,其凭借576个局部调光分区和自研的时序控制器芯片,几乎吊打了市面上所有同类显示器。两年之后,苹果用事实上,“只有我能打败我自己”。

  Mini LED,成为了给LCD屏“续命”的良药,似乎也成为了国内屏幕产业玩家换道追赶中国台湾、韩国对手的契机。不过扒开苹果iPad Pro的屏幕供应链,台湾晶元、隆达、台表科,韩国LGD这些名字还是占据了主导,鹏鼎控股显得有些孤单。

  2021年会成为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,又有哪些国内玩家,已经箭在弦上,几欲赶上?

  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,此公司并不是很出名,大家只明白他们是一家研究面向消费电子科技类产品的低功耗LED屏幕技术的公司。

  当苹果行动之后,所有人都知道苹果要在屏幕上“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。

  传统LCD屏幕要想发光,需要靠LED背光模组来“点亮”,是一种“被动式”的,而OLED屏幕则是主动式发光,对“光的控制”就能更加灵活,色彩表现也更好;并且LCD屏幕由于背光始终存在,没办法做到“纯黑”,因此在对比度上也要逊色许多。

  这时,如果把LCD屏幕的背光分区变得很多,不就能做到类似OLED屏幕的效果,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;而左边的Mini LED屏幕由于背光分区极多,就可以独立控制,只需要开启显示画面区域的背光即可。

  Micro LED的原理是将背光的LED灯珠做到非常庞大的数量级,LED芯片要做到30μm的级别,约等于头发丝的直径,以此来实现媲美OLED的“精准控光”,达到更好显示效果的同时,兼顾LCD固有的低成本、长寿命优点。

  当然,想要实现是非常难的,有多难呢?苹果在收购LuxVue之后,在五年内投入了将近20亿美元。三星、LGD、友达等厂商在2014年之后也纷纷加大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超越8亿美元。

  但至今,仍然没有一款采用了Micro LED屏幕的大众消费电子科技类产品摆在我们面前,只有价值五六百万美元的Micro LED展示产品陈列在展馆中。

  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,但是背光分区却增加了数百倍,LED灯珠数量也从传统LCD屏幕的“几十颗”增加到“成千上万颗”,灯珠尺寸做到了100-300μm左右。

  简单来说,Mini LED可以在亮度、色彩方面实现接近甚至超越OLED的显示效果,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固有的烙印(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。

  传统的LCD屏幕一般都会采用侧光式设计,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调光,从而让面板的亮度更加均匀,不会因为光源的远近有明显的明暗变化。

  并且由于光源更多,Mini LED也能轻松实现相比传统LCD更高的色彩对比度和更高的峰值亮度。由于不需要导光板来导光,Mini LED面板的厚度也随之变薄,让最终产品的轻薄性有了更好的保障。

  可以控制的背光分区变多, 也就从另一方面代表着屏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屏幕的寿命要比OLED屏幕更长。

  比较特别的一点是,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的需求。

  Mini LED相比传统LCD屏幕有着如此明显的优势,甚至在显示效果上直逼OLED屏幕,那为何炒了这么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,怎么来实现最优的显示效果?

  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芯片,一个是把LED芯片封装好,而这两个环节从技术路径上来说已经很成熟,也就是大家都知道该怎么做了。

  比如,芯片倒装工艺虽能带来诸多优势,但倒装工艺的把控同样很重要,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生产的基本工艺的微米难点。

  Mini LED要求LED芯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。因此怎么来实现芯片的出光调控,以及后期使用的过程中如何保证出光的一致性都是最重要的。

  另外,还需要保证LED芯片的亮度集中性、小电流下的亮度一致性、一致的电容性等。特别是红光芯片,在制作倒装工艺过程中有必要进行衬底转移,这项操作较为复杂,其转移技术、生产良率控制及使用的过程中的可靠性都是各家厂商一直在优化的重点。

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

  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方案的产品面世。

  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,如果市场需求迅速增加,单一终端产品出现“百K级”以上芯片需求时,效率的限制就会越来越明显,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,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,苹果也玩起了“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。

  供应链把控力强如苹果,目前也很难保证大规模Mini LED产品的出货,其技术难度,可见一斑。

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

  也就是说,现在一块平板的Mini LED屏幕成本要超过苹果顶级iPhone 12 Pro的屏幕、芯片成本的总和。Mini LED技术工艺成熟、良率提升、成本下降,仍然是所有厂商努力的方向。

  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。

  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芯片粘在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进入门槛是目前Mini LED产业链中最高的。

  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,也就是两年后。

  中国台湾的半导体产业链条一直比较完整,从Mini LED技术来看,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,也有不少玩家在加速追赶。LED芯片厂商三安光电华灿光电乾照光电在Mini RGB芯片、背光应用的Mini蓝光芯片等领域已经实现了量产。

  三安光电现在慢慢的变成了了三星Mini LED电视的重要供应商之一,前不久三星刚刚发布的Neo QLED电视就采用了三安光电的LED芯片。

  国内面板巨头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有关技术以及量产工艺。

  群创去年发布的国内首款可卷曲Mini LED显示器用到的Mini RGB LED芯片就由华灿光电独家供应。

  在中游LED封装端,国星光电成为国内首家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背光显示模组、柔性曲面Mini LED封装显示技术上都取得了一定进展。

  鸿利智汇的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显示屏直显产品的供应商。

  不过我们也要看到,在核心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。

  并且目前国内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、大规模量产方面,最后的攻坚仍有许多工作要做。

  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技术正式商用的元年。

  由于OLED屏幕固有的烙印和寿命问题,Mini LED技术将会成为近几年生产力设备的首选。苹果后续会在MacBook系列新产品上采用Mini LED屏幕,郭明祺认为Mini LED会在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对手推出类似产品,目前,华为、三星、LG等厂商都在积极布局Mini LED产品。

  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芯片出货量的暴涨做支撑。

  就以我们平时常见的大尺寸电视为例,传统LED背光模组单台价值在100元左右,而搭载Mini LED背光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芯片消耗方面,传统侧入式背光的LED电视,只需要50-100颗左右的LED芯片,而直下式Mini LED背光电视则需要20000颗以上的LED芯片。

  Yole预计到2023年,全球Mini LED芯片需求有望达到千亿颗量级。

  采用传统LED背光的LCD屏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屏幕就开始在小尺寸屏幕市场中对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市场的快速地增长中,韩国三星、LG等厂商成为了最大赢家,多年形成的技术壁垒在短期内也难以打破。

  国内厂商一直以来在传统LCD产业中有着比较深厚积累,产业链也较为完整,以传统LCD技术为基础延伸升级的Mini LED,对于国内玩家来说是新的契机。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、全球第二大智能手机生产厂商的苹果,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领域快速追赶并实现超越,而能否抓住Mini LED技术机遇,则显得很关键。