揭秘顯示驅(qū)動IC芯片，一年84億顆需求，華為入局破解國產(chǎn)芯尷尬

顯示驅(qū)動 IC 是顯示屏成像系統(tǒng)的主要部分。主要是負(fù)責(zé)驅(qū)動顯示器和控制驅(qū)動電流的功能。近年來國內(nèi)面板產(chǎn)業(yè)鏈日益成熟，而驅(qū)動 IC 作為面板產(chǎn)業(yè)鏈最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，國內(nèi)配套依然處于起步的階段，無論是 LCD 的 TDDI 還是 OLED 驅(qū)動 IC 國內(nèi)企業(yè)占比依然較低。

《顯示驅(qū)動芯 — 面板國產(chǎn)化最后 1 公里》

01. 需求暴增，顯示 IC 也鬧“芯片荒”

2020 年，全球顯示驅(qū)動芯片需求量達(dá) 80.7 億顆（包含 TDDI+DDIC）。

2020 年受新冠肺炎疫情（COVID-19）影響，顯示驅(qū)動芯片需求量實(shí)現(xiàn)同比兩位數(shù)增長達(dá) 80.7 億顆，其中大尺寸顯示驅(qū)動芯片占總需求 70%，而液晶電視面板所用驅(qū)動芯片占比大尺寸總需求的 40% 以上；中小型顯示驅(qū)動芯片占總需求 30%，智能手機(jī)占比最高，LCD TDDI 和 OLED DDIC 合計(jì)占比約 20%；2021 年，終端應(yīng)用增長依然強(qiáng)勁，同時(shí)由于電視面板的高分辨率趨勢確立，2021 年顯示驅(qū)動芯片總需求將增長至 84 億顆。

▲ 2018~2021E 驅(qū)動芯片應(yīng)用占比（%）

在去年開始的“芯片荒”浪潮下，顯示驅(qū)動 IC 也不可避免地受到了波及，根據(jù) TrendForce 數(shù)據(jù)，目前已經(jīng)有部分顯示 IC 漲價(jià) 30%。驅(qū)動 IC 缺貨，面板行業(yè)更是首當(dāng)其沖，自去年 1 月到今年 3 月，電視 50 吋 LCD 面板漲價(jià)一倍，彭博分析師 Matthew Kanterman 預(yù)估 ，液晶屏幕價(jià)格將保持上漲至今年第三季度，目前顯示驅(qū)動 IC 非常短缺。

▲ 2019~2024E 全球 DDIC 出貨量（億顆）

▲ 2020Q4 年全球 DDIC 供應(yīng)商份額（%）

2021 年價(jià)格上漲為全球 DDIC（TDDI+DDI）市場規(guī)模上升的主要推動力。根據(jù) CINNO Research 相關(guān)數(shù)據(jù)，2021 年全球 DDIC（包含 TDDI+DDI）市場規(guī)模為 138 億美元，相比 2020 年增長 55%，其中：

在全球晶圓 8 寸產(chǎn)能增量有限情況下，尤其是 90~150nm 成熟制程節(jié)點(diǎn)產(chǎn)能短缺較為明顯，供不應(yīng)求情況下 DDIC 價(jià)格有明顯上漲 (價(jià)格帶動 DDIC 營收規(guī)模增長~53%，出貨量帶動 DDIC 營收規(guī)模增長~2%）；

▲ 2018 年~2023 年全球 DDIC 市場規(guī)模（億美元）

▲ 預(yù)計(jì) 2021 年 Q2 DDIC 價(jià)格環(huán)比上漲（單位：美元）

在制程方面，顯示驅(qū)動 IC 制程范圍較廣，涵蓋 28nm~150nm 工藝段，其中 NB 等 IT 和 TV 工藝節(jié)點(diǎn)為 110~150nm；LCD 手機(jī)和平板電腦的集成類 TDDI 制程段在 55nm~90nm；AMOLED 驅(qū)動 IC 的制程段較為先進(jìn)為 28nm~40nm；依據(jù) DISCIEN 相關(guān)統(tǒng)計(jì)，每個(gè)月顯示驅(qū)動 IC 消耗晶圓約 250~270K，約占全球 Foundry 產(chǎn)能的 6%。

▲ 顯示驅(qū)動 IC 芯片的產(chǎn)品制程種類

全球主要顯示驅(qū)動芯片代工廠包括中國臺灣地區(qū)臺積電、聯(lián)電、世界先進(jìn)和力積電，韓國東部高科等，中國本土包括中芯國際、晶合集成等。

技術(shù)上，屏幕顯示驅(qū)動芯片封裝技術(shù)主要有 COG、COF 和 COP。三者主要的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)手機(jī)或電視系統(tǒng)對其屏幕（LCD，OLED）的驅(qū)動控制，以及與其它系統(tǒng)例如主板 FPCB、部件等的信號鏈接。在全面屏趨勢以前，基本上所有的手機(jī)都采用的是 COG 封裝工藝，這種封裝良品率高、成本低且易于大批量生產(chǎn)的直接優(yōu)勢。

在屏幕四邊寬度上：COG＞COF＞COP，在屏幕成本上：COP＞COF＞COG。COF 和 COP 的柔韌特性能使屏幕的側(cè)面區(qū)域（邊框）設(shè)計(jì)變的更窄。但是只有使用 OLED 屏幕配合上 COP 封裝才能夠?qū)崿F(xiàn)真正的四面無邊框。

在 COP 里，DDIC 直接固定在 COP 的柔性塑料基板上從而形成一個(gè)整體，這樣一來 COP 的塑料柔性基板便可不受物理限制的在手機(jī)或電視邊緣區(qū)域形成彎曲，從而進(jìn)一步縮小邊框達(dá)到近乎無邊框的效果。

02. LCD 驅(qū)動 IC，TDDI 是主流

電容屏驅(qū)動 IC 是電容屏工作處理的主體，是采集觸摸動作信息和反饋信息的載體，IC 采用電容屏工作的原理采集觸摸信息并通過內(nèi)部 MPU 對信息進(jìn)行分析處理從而反饋終端所需資料進(jìn)行觸摸控制。

顯示驅(qū)動芯片是面板的主要控制元件之一，主要功能為通過對屏幕亮度和色彩的控制實(shí)現(xiàn)圖像在屏幕上的呈現(xiàn)。目前，LCD 屏幕的驅(qū)動 IC 主要使用的是觸控與顯示驅(qū)動器集成（Touch and Display Driver Integration，簡稱 TDDI ）技術(shù)。

TDDI 芯片將顯示驅(qū)動芯片和觸控面板芯片集合到一顆芯片當(dāng)中，可以有效提高觸控顯示裝置的集成度，使移動電子設(shè)備更輕薄、成本更低、顯示效果更好。

▲ TDDI 技術(shù)

TDDI 通過接收主板發(fā)送的信息，并將信息進(jìn)行模擬數(shù)字處理和算法處理形成指令，再通過控制輸出電壓調(diào)整液晶分子的偏轉(zhuǎn)角度，從而達(dá)到控制屏幕顯示效果的目的。原有的系統(tǒng)架構(gòu)因?yàn)轱@示與觸控芯片是分離的，這可能會導(dǎo)致一些顯示噪聲的存在，而 TDDI 由于實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一的控制在噪聲的管理方面會有更好的效果。

TDDI 優(yōu)勢：

1、 一流性能。顯示觸控一體化的系統(tǒng)架構(gòu)減少了顯示噪聲，提供了一流的電容式觸控性能，提升整體感應(yīng)的靈敏度；

2、 外型更薄。有效提升屏占比滿足手機(jī)薄型化窄邊框的設(shè)計(jì)需求；

3、 降低成本。相較于傳統(tǒng)的觸控方案，TDDI 模組工藝流程簡單。同時(shí)，集成化的 TDDI 可集成 Force Touch、3D、指紋識別等功能；

4、簡化供應(yīng)鏈。簡少了傳統(tǒng)外掛式觸控方案模組的組件數(shù)量及工藝步驟，使得良率提升，同時(shí)伴隨著 TDDI 資源的不斷豐富降低了系統(tǒng)總體成本。

TDDI 劣勢

1、較使用 TDDI 帶來的系統(tǒng)總成本的降低，目前 TDDI 本身的成本遠(yuǎn)大于單一觸控芯片加驅(qū)動芯片的成本總和；

2、需要更高的電壓，增加功耗, 在 IC 的制作流程上需要更多的 mask 及工藝程序；

3、隨著市場終端對超載邊框需求日益明確，由于 TDDI chipsize 變大而導(dǎo)致難以實(shí)現(xiàn)。

目前各大 TDDI 廠商均在與 Panel 廠商合作開發(fā)全 interlace 架構(gòu) TDDI，這也為未來 TDDI 技術(shù)主要走向之一。早期 TDDI 的架構(gòu)為顯示驅(qū)動部分與觸控部分分開，驅(qū)動顯示電路走線居中，觸控部分分布兩側(cè)。這樣做帶來的問題是芯片 chip size 變大，與 PanelBonding 時(shí)走線過多且復(fù)雜，從而增加了 TDDI 的物理成本。

隨著手機(jī)終端超窄邊框及低成本的不斷訴求，IC 廠商不斷優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將驅(qū)動顯示電路與觸控電路交錯(cuò)分布（interlace），從局部 interlace 到全 interlace。此項(xiàng)革新解決了 chip size 過大的問題，極大的縮小了芯片大小，降低物理成本。由于電路走線設(shè)計(jì)的簡化也使得 Panel 設(shè)計(jì)優(yōu)化，層數(shù)減少從而帶來整體成本的降低。

▲ 驅(qū)動芯片工作電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖

近年來 TDDI 芯片，即顯示驅(qū)動芯片和觸控芯片整合的觸控技術(shù)處于不斷發(fā)展的階段；京東方公司在 2019 年 6 月 14 日提出了一項(xiàng)發(fā)明專利，用于解決現(xiàn)有的 TDDI 芯片在輕負(fù)載模式下觸控時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)空閑的問題。

Omdia 預(yù)計(jì) 2020 年 LCD 觸控和顯示集成驅(qū)動芯片（TDDI）的出貨量將達(dá)到 8.73 億顆。其中，智能手機(jī)：用于智能手機(jī)顯示屏的 TDDI 出貨量將達(dá)到 7.81 億顆。平板電腦：平板電腦 TDDI 快速滲透，2020 年預(yù)計(jì)將達(dá)到 8400 萬顆。車載：汽車領(lǐng)域 TDDI 市場也逐漸成熟，預(yù)計(jì)今年的出貨量將達(dá)到 500 萬顆。

▲ 2020 年 LCD TDDI 各領(lǐng)域出貨量占比

▲ 2020 年 LCD TDDI 各領(lǐng)域出貨量占比

目前全球 TDDI 廠家主要有中國臺灣地區(qū)的聯(lián)詠、敦泰、奇景、譜瑞等，韓國三星、SiliconWorks 等原驅(qū)動 IC 廠商也加碼 TDDI 市場，中國大陸推出 TDDI 芯片產(chǎn)品的廠商主要為韋爾股份、集創(chuàng)北方、晶門科技、格科微。

03. OLED 驅(qū)動 IC，華為入局

OLED 的驅(qū)動 IC 目前為 DDIC （Display Driver Integrated Circuit，簡稱 DDIC），主要功能：控制 OLED 顯示面板，配合 OLED 顯示屏實(shí)現(xiàn)輕薄、彈性和可折疊，并提供廣色域和高保真的顯示信號。同時(shí)，OLED 要求實(shí)現(xiàn)比 LCD 更低的功耗，以實(shí)現(xiàn)更高續(xù)航。

目前高端旗艦手機(jī)搭載 On-cell 技術(shù)的 AMOLED 面板，由于 AMOLED 面板結(jié)構(gòu)與驅(qū)動方式和 LCD 完全不同，On-cell 模式下觸控顯示同時(shí)工作會產(chǎn)生干擾，TDDI 在 AMOLED 依然處于起步階段。

▲ 智能手機(jī) OLED DDIC

2020 年全 DDIC 市場規(guī)模為 19.37 億美元 ，2020~2023 年 CAGR 12.7%，2023 年市場規(guī)模增長至 27.71 億美元。其中 5G 智能手機(jī)換機(jī)周期，OLED 加速滲透，手機(jī)為 DDIC 主要應(yīng)用領(lǐng)域，預(yù)計(jì)到 2023 年手機(jī) DDIC 市場規(guī)模為 23.87 億美元；

高端 TV 采用 OLED 屏幕后帶動 DDIC 市場增長，預(yù)計(jì)到 2023 年 OLED TV DDIC 市場規(guī)模為 1.3 億美元。

依據(jù) TrendForce 集邦咨詢研究，2021 年預(yù)計(jì) AMOLED 手機(jī)機(jī)型比重大幅度提升至 39%；a-Si /IGZO LCD 機(jī)型需求依然強(qiáng)勁，預(yù)計(jì)全年比重僅微幅下滑至 28%；LTPS LCD 機(jī)型比重則持續(xù)受到壓縮，預(yù)計(jì)比重將減少至 33%，但其中 LTPS HDLCD 機(jī)型的規(guī)模有望逐漸增加。

▲ 2019 年智能手機(jī)顯示屏分類（%）

▲ 2020 年智能手機(jī)顯示屏分類（%）

▲ 2021 年智能手機(jī)顯示屏分類（%）

AMOLED 驅(qū)動 IC 領(lǐng)域，韓國公司處于領(lǐng)先地位，具備技術(shù)優(yōu)勢。其中 Samsung LSI 2020 年市占率超過 50% ，三星顯示（Samsung Display）的專屬供應(yīng)商，美格納次之占比達(dá) 24%；Silicon Works 歷史上依賴于單一客戶 LGD，未來爭取客戶多元化；中國臺灣地區(qū)的 Novatek（聯(lián)詠）和瑞鼎科技（Raydium）是 2020 年中國面板廠 AMOLED 驅(qū)動芯片主要的供應(yīng)商，市場份額分別為 7% 和 6%。

▲ AMOLED 智能手機(jī)顯示驅(qū)動芯片 2019 年市場份額

目前 OLED 驅(qū)動 IC 還是以韓國和中國臺灣的公司為主，國內(nèi)企業(yè)占比較低，不足 1%；依據(jù)集微網(wǎng)，半導(dǎo)體投資聯(lián)盟信息，華為海思自研的首款 OLED 驅(qū)動芯片已于 2020 年完成流片，預(yù)計(jì)采用 40nm 工藝，于 2022 年上半年量產(chǎn)；產(chǎn)能方面，由于 OLED 驅(qū)動芯片主要采用 40nm/28nm，韓國三星和 Magnachip 最先進(jìn)的制程到 28nm，整體代工產(chǎn)能偏緊的情況下，OLED 驅(qū)動 IC 產(chǎn)能也受到限制。

根據(jù) Bloomberg 信息，2020 年三星代工業(yè)務(wù)的 60% 來自于旗下 S.LSI 部門（自有銷售，包括 5GSoC, 高像素 CIS，DDI 等）；剩余的 40% 高通占比約 20%，NVIDIA, IBM, Intel 等占比剩余的 20%。

依據(jù)三星電子公司公告，2021 年公司代工業(yè)務(wù)將會注重先進(jìn)制程，拓展下游應(yīng)用包括 HPC/汽車等，而 S.LSI 則繼續(xù)聚焦于 5G SoC，高分辨率 CIS 和 DDI；

另外的 OLED 驅(qū)動 IC 玩家主要有 Magnachip 和 Silicon Works。Magnachip 是全球最大的獨(dú)立 OLED 顯示驅(qū)動供應(yīng)商 28nm OLED 驅(qū)動芯片領(lǐng)先者，具備超低功耗和最小尺寸；具備量產(chǎn)能力，截止到 2020 年 Q4，公司累計(jì)出貨 6.81 億顆。

Silicon Works 銷售主要依賴于單個(gè)客戶 LGD，2019 年開始逐漸引入中國部分面板制造商，2020 年公司 OLED 相關(guān)產(chǎn)品 LGD 占比 91%；公司主要的產(chǎn)品包括 TV/電腦/汽車等 OLED/LCD 驅(qū)動芯片以及智能手機(jī) OLED 驅(qū)動 IC，從制程的角度看，小型 OLED DDI（12 寸，28nm）；低端小型 LCD TDDI（8 寸，65nm）；大型 DDIC（8 寸，120-130nm）。

智東西認(rèn)為，在面板領(lǐng)域，中國公司已經(jīng)占據(jù)了 LCD 市場半壁江山，OLED 面板也在快速追趕三星、LG 等公司。不過在驅(qū)動 IC 上，國內(nèi)占有率不足 1%。好在面對這樣的情況，國內(nèi)有多家驅(qū)動 IC 企業(yè)已經(jīng)加強(qiáng)了自研。而且，顯示驅(qū)動 IC 的主流工藝最高的也不過 28nm 工藝，這些工藝國內(nèi)代工廠都已經(jīng)量產(chǎn)，著國內(nèi)企業(yè)加速新產(chǎn)品的研發(fā)，突破高端產(chǎn)品，國內(nèi)顯示 IC 會逐步實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代。

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