(报告出品方/作者:中信建投证券,刘双锋、雷鸣)

一、Mini LED进入产业化发展阶段,LED行业上行周期逐步开启

1.1 Mini/Micro LED:高密度、高性能的下一代新型显示技术

LED 显示技术正朝着高密度方向发展,由小间距 LED 显示向 Mini LED、Micro LED 不断延伸。Mini 和 Micro LED 分类标准并不统一,且解决方案较为多样化,各个厂商对自己产品的定义也不尽相同。一般来讲, 产业内将广义的 Mini LED 定义为芯片尺寸 100-300 微米,点间距 1mm(P1.0)以下,狭义的 Mini LED 定义为 芯片尺寸 50-100 微米,点间距 0.5mm(P0.5)至 0.1mm(P0.1)的直显产品。Micro LED 一般定义为点间距 0.1mm 以下,芯片尺寸 50-75 微米以下的产品。

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Mini LED 在直显和背光两大市场均有广泛应用,逐渐打开市场。Mini LED 一方面可作为液晶显示直下式 背光源,如平板、电视、车用面板及电竞笔记本电脑等,另一方面有望衍生出背光高端产品,与 OLED 相抗衡, 相同对比度条件下,采用 Mini LED 背光的 LCD 面板成本低于 OLED 面板,在大幅提升 LCD 画面效果的同时, 又具备成本优势。另一方面,在国家 4K、8K 超高清视频战略的引领下,目前 Mini LED 和 Micro LED 在视频 会议、会展广告、虚拟现实、监控调度等高端直显市场也开始逐渐渗透。

Mini/Micro 和其他显示技术相比在对比度、响应时间、分辨率、视角、色域、亮度、功耗效率等方面都有 比较明显的优势。(1)LCD Mini BL(LCD 液晶屏搭配 Mini LED 背光模组方案)通常用于手机、平板电脑、 笔记本、电视等 85 英寸以下显示场景,对比目前传统的 LCD 液晶方案,色彩细腻、色域广,同时可以进行分 区调光,具有更好分辨率、更高的对比度;对比高阶 OLED 方案,在亮度、寿命方面也有显著的优势。(2)Mini 或 Micro LED 直显方案,通常用于 85 英寸以上超大显示场景,显示效果高于传统 LED 或小间距 LED,同时在 可拼接性、寿命、亮度方面优于 OLED。目前来看,Micro LED 在各项显示指标方面都能够达到最高的效果, 但由于目前生产工艺尚未成熟,成本较高。

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Micro LED 是超高清显示的终极方案,但目前成本较高,尚未达到规模量产。Micro LED 芯片尺寸在 50-75 微米以下,被高密度集成在一个基板上,潜在应用为超大尺寸显示屏和可穿戴。相较传统的 LCD 和 OLED, Micro LED 具有多项性能优势。(1)功耗和显示:Micro LED 功耗仅为 LCD 的 10%、OLED 的 50%,其亮度可 达 LCD、OLED 的 10 倍,分辨率可达 OLED 的 5 倍,拥有更高的色域、更广的工作温度范围;(2)设备兼容 性:Micro LED 有望承接液晶显示高度成熟的电流驱动 TFT 技术,同时降低配套生产设施更换成本;(3)可拼 接性:屏幕组合后几乎看不出屏幕之间的拼接痕迹,可代替传统 DLP 拼接屏;(4)轻薄:结构简单,厚度大幅 低于 OLED 和 LCD,更加轻薄化;(5)可挠(柔性屏)、可透明、可附加传感器等。

Mini LED 具有可量产性,成为承上启下的过渡性产品。Mini LED 的灯珠尺寸、间距大小均介于传统 LED 和 Micro LED 之间。(1)背光应用中,Mini LED 作为背光源,将芯片尺寸和间距较小的 LED 芯片作为 LCD 的 背光模组,Mini LED 背光显示的优势包括精细的分区调光(Local Dimming),可以实现超高对比度(1000000:1), 提升显示质量,减少光学混光距离(OD),降低屏幕厚度实现超薄化,同时成本低于尚且难以量产的 Micro LED。 (2)RGB 直显应用中,Mini LED 作为小间距显示屏的自然延伸,无论是下游应用还是工艺技术均可无缝衔接, 同时具备比小间距更好的显示效果,可以实现宽色域,达到高色彩鲜艳度。在目前 Micro LED 尚未实现成熟量 产的阶段,Mini LED 降率先在背光和直显领域广泛应用,进行技术积累、产业链培育,以及消费者教育。

1.2 Mini LED 进入产业化发展阶段,Micro LED 技术不断取得突破

Mini/Micro LED 技术经历了十多年的发展史,逐步成熟。Micro LED 的技术自从 2006 年开始萌芽,2012 年开始逐步导入市场。Mini LED 率先在 2018 年开始产业化,并在 2020 年跨过 Gartner 曲线的拐点,进入成长 期。我们预计 2021 年下半年到 2022 年将是 Mini LED 放量的关键时间点,随着技术进步和良率成熟,品牌厂商 纷纷布局,Mini LED 加速渗透。同时 Micro LED 技术也在不断突破,产业链成熟度不断提升,预计 2023 年到 2024 年将迎来放量。

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Mini/Micro LED 的发展历程可以分为技术铺垫、市场导入、产业化三个阶段:

(1)技术铺垫(2006-2011 年):2006 年,美国伊利诺伊大学就已经将微传输打印(μTP)技术的早期研究 成果转移给当时的初创企业 Semprius,后来该技术被 XTRION N.V 的全资子公司 X-Celeprint 获得,目前已经实 现了晶圆级器件在 1 微米精度下的批量打印转移,现在成为代表性的巨量转移技术之一。

(2)市场导入(2012-2017 年):2012 年,索尼在 CES 上推出“Crystal LED Display”电视产品,标志着 Micro LED 技术开始在消费电子领域应用。2014 年,苹果公司收购了拥有低功耗 Micro LED 显示技术专利的小公司 LuxVue,取得了多项 Micro LED 相关专利技术。Micro LED 再次受到关注,产业内公司相继投入研发。同年, Facebook 在宣布以 20 亿美元的价格收购 Oculus,以便在其 VR 头戴设备中使用 Micro LED 技术。2016 年索尼 第二次推出 110 英寸的 Micro LED 拼接显示屏 CLEDIS,同年,中国台湾工研院成立了“巨量微组装产业推动联盟”, 台积电与苹果合作研发 Micro LED,2017 年鸿海等跟进。中国大陆方面,2017 年京东方开展 Micro LED 研究。 目前,全球 Micro LED 的开发机构超过 140 余家。

(3)产业化(2018 年至今):由于 Micro LED 在关键技术和设备上仍有诸多需要解决的难题,Mini LED 成为企业退而求其次的选择。2018 年开始,国内外厂商相继合作研发,三星推出的 146 英寸的模块化 Micro LED 电视机“The Wall”。国内方面,2018 年 2 月厦门三安和三星电子建立了 Micro LED 战略合作,在突破 Mini LED 技术后,已在 2018 年实现量产、锁定大客户三星和完成关键设备的到位。2018-2019 年,群创、国星光电、华 星光电、京东方、海信、洲明科技等也相继发布 Mini LED 产品。2021 年,苹果首次发布搭载 Mini LED 的 iPad Pro,三星发布 Mini LED 背光 TV 系列,华为发布 Mini LED 智慧屏,纷纷布局 Mini LED 背光产品,下游终端 放量在即。

当前阶段,行业的增长曲线开始变得陡峭,产业链各环节逐步成熟,将迎来高速渗透期。根据韩国设备厂 Koses 预测,Mini/Micro LED 产业化可以分为四个发展阶段。第一阶段,2019-2020 年, Mini LED 直显在商显 市场逐步应用,点间距主要为 150-250 微米,对于成本不敏感的高端场景下替代小间距 LED 显示,但这个阶段 整体渗透率较低,产业链尚不成熟,性价比优势不明显。第二阶段,2020-2021 年,Mini LED 背光逐渐渗透, 在中高端家庭 TV 市场得到应用,逐步替代传统 LCD 和 OLED,商用直显市场同步发展,目前行业发展就处于 这个阶段,此时增长曲线变得陡峭,产业链各环节逐步成熟。第三阶段,2022 年-2023 年,Micro LED 引发的 第二波浪潮开启,巨量转移技术取得突破,Micro LED 开始有机会扩展到家用电视和智能手机等。第四阶段, 预计到 2025 年,Micro LED 点间距缩小到 8 微米以下,可用于 AR/VR、HUD 等小尺寸的可穿戴和汽车电子产 品。(报告来源:未来智库)

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1.3 Mini/Micro LED 将推动 LED 上行周期逐步开启

LED 行业具有成长性与周期性共存的特点。长维度看,LED 的应用渗透来自技术的进步与成本的下降,呈 现出一定的成长性。但以 3-5 年为一个时间节点来看,LED 又表现出较为明显的周期性,行业景气度由供需关 系决定。回顾 2009 年至今,LED 芯片行业大致以 3-5 年左右为一个周期,每轮周期中行业营收增速、盈利水平、 库存周期三者密切相关。从 A 股主要 LED 芯片及封装厂商季度营收增速和存货周转率低点划分,大致 3-5 年为 一个周期,库存周期往往领先盈利周期几个季度,周期底部对应营收不增长或负增长、存货周转率低点、营业 利润率和毛利率低点。

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第一轮周期(2009-2012 年):背光源市场需求上升,国内出现了 LED 产业快速集中投资的局面。前期投资 过热形成的产能,在 2011 年下半年至 2012 年上半年集中释放,令 LED 芯片价格持续下跌。

第二轮周期(2013-2015 年):2013-2014 年,LED 背光应用市场逐渐饱和,LED 通用照明应用市场渗透比 重持续提升,由 29%提升至 34%,新增需求填补过剩的产能。照明应用成为全球 LED 应用新一波高速增长的驱 动力。2015 年,随着 MOCVD 产能利用率高达 70%和开机率高达 85%,LED 芯片产能大增,供需矛盾再次显 现,芯片行业步入下行周期,价格下跌。

第三轮周期(2016-2020 年):2016 下半年,小间距市场的需求爆发,叠加国内 LED 照明产品市场渗透率 增加 10 个百分点达到 42%,LED 芯片行业迎来新一轮上行周期。短期的供需错配导致产品价格持续走高,随 后国内 LED 芯片龙头和新进入者开始进行投资扩产,经过大约一年的扩产周期,在 2017 年底产能陆续完成释 放,2017 年下半年起再次进入下行周期。2018 年,受到全球宏观经济下滑和中美贸易战的影响,下游 LED 照 明市场需求持续疲软。2018 年 LED 芯片价格因此大幅度下跌,部分小厂商芯片价格低至成本线。

我们判断伴随着行业产能出清和龙头集中,第四轮上行周期逐步开启。海外方面,2020 年,LG Innotek 出 售 LED 业务,退出 LED 背光市场,CREE 出售 LED 业务,更名 WolfSpeed;国内方面,新冠疫情爆发更是加 速出清小厂。根据 LEDinside,2019-2020 年,全球 LED 芯片产业集中度进一步提升,前 10 大厂商产能比重, 从 2019 年的 82%上升至 2020 年的 84%。

LED 应用结构迎来升级,Mini/Micro LED 落地带来 LED 芯片的海量需求,供需矛盾有望缓解。2016-2020 年,行业整体供需失衡,许多厂商纷纷布局车用、农业、红外、紫外等利基市场,以改善产品结构和盈利水平。

纵观 2020 年,LED 芯片供需失衡状况延续,2021 年随着品牌终端 Mini LED 放量,将带动一批品牌厂加速推出 Mini LED 产品,LED 应用结构改善。以 Mini 背光为例,传统背光方案单机采用 LED 芯片数量较少,以十级单 位计算,而 Mini LED 背光使用的芯片数量以万级单位计算,虽然芯片尺寸减小,但是使用量呈上百倍成长。随 着 Mini LED 背光显示渗透率的提升,Mini LED 对于芯片需求也将迅速增长,有望带来供需矛盾的缓解。另一 方面,由于 Mini LED 的芯片具有小尺寸高品质等壁垒,高端的芯片产能集中于三安、华灿、晶电等厂商,Mini 芯片订单会导致厂商逐渐退出低毛利 LED 芯片产品市场,订单外溢给二三线厂商,带来整体行业的稼动率提升。

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未来行业的主要驱动力为显示类应用,Mini LED 加速渗透将带来外延片使用数量快速增长,成为支撑需 求的重要应用。根据 TrendForce 数据,2020 年全球 GaN-LED 外延片产能为每年 5000 万片约当 4 吋晶圆,下游 应用中,照明类需求基本已经完成调整,一般照明、车用照明等应用的外延片使用数量仍持续成长,同时行业 的驱动力将主要取决于显示类应用, Mini LED 显示类应用快速成长,将带动 LED 外延片使用数量大幅增加。 LEDinside 预测,2022 年 Mini/Micro LED 应用将占整体 LED 外延片使用数量的 11%,成为支撑需求的重要应 用。(报告来源:未来智库)

我们测算了 Mini LED 对 LED 芯片需求的弹性,暂不考虑 RGB 直显产品,仅考虑 Mini LED 背光的 TV、 显示器、笔电、平板和汽车显示屏(中控屏和仪表盘)场景。我们假设 Mini LED 芯片尺寸为 110μm*110μm, 对应 4 寸晶圆可切出芯片数为 70k,假设 TV/显示器/笔电/平板/汽车单机对 LED 芯片的需求量为 15000/12000/10000/6000/4000 颗,并测试对应 Mini LED 渗透率的场景对晶圆产能的消耗情况。测算结果表明, 在各产品 Mini LED 渗透率为 5%的情景下,Mini LED 消耗 4 吋 LED 外延片 568 万片/年,约占 2020 年全球 GaN-LED 外延片总产能的 11%,基本与 LEDinside 的测算结果相符;我们可以预测,2024-2025 年左右,在各 产品 Mini LED 渗透率为 10%的情景下,Mini LED 将消耗 4 吋 LED 外延片 1137 万片/年,约占 2020 年全球 GaN-LED 外延片总产能的 22.7%。我们认为 Mini LED 加速渗透将带来外延片使用数量快速增长,改变行业供 需格局,并带来 LED 行业逐步上行。

二、Mini LED潜在应用市场广阔,市场规模迅速增长

2.1 成本趋势:技术成熟和良率提升推动 Mini LED 成本快速下降

近年来成本的快速下降推动 Mini LED 加速渗透。此前,成本是制约 Mini LED 快速普及的重要因素。近几 年,技术成熟和良率提升推动 Mini LED 成本快速下降,面对主要的竞争技术 LCD、OLED 和 LED 显示屏开始 显示出性价比优势。长期来看,Mini LED 降成本的逻辑非常明确,将会推动 Mini LED 技术迅速向下渗透。

背光方面,Mini LED 背光成本每年下降 15-20%,推动市场规模增长。从市场角度来看,随着良率的提高, Mini LED 背光显示的成本将以每年 15-20%的幅度下降,成本下降将推动渗透率提升及市场规模增长;预估 2025 年 Mini LED 背光芯片市场规模将达到 14.3 亿美元,其中用于数字显示的芯片产值将达到 6.14 亿美元,其次为 IT 产品及 TV 显示,产值均超过 3 亿美金。

大尺寸 Mini LED 相比传统 LED 背光以及 OLED 具有较高性价比。Mini LED 方案可以通过调整芯片间距、 分区数等参数适配各个价格档位的产品。根据 LEDinside 2020 年预测数据,搭载 AM 驱动的 Mini LED 65 英寸 背光电视售价约 759 美元,已低于 65 英寸 OLED 电视的 781 美元售价。而根据集邦资询, Mini LED 在高阶电 视应用上,采用约 16000 颗 Mini LED,搭配 2000 区的分区控制,成本仍比高阶 OLED 电视面板低 15%,而 75、 88 英寸的大尺寸的 OLED 成本较高,Mini LED 的价格优势就更为明显。考虑中阶产品,将 Mini LED 的颗数减 少至 10000-12000 颗,搭配 500 区的分区控制,成本仅高出入门直下式 LCD 30%-50%。以 55 吋 TV 为例,国内 某品牌厂 Mini LED 背光模组成本已降至 170-200 美金,仅比传统 LCD 背光增加 100 美金,而售价可以增加 2000-3000 元。

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直显方面,成本的下降也推动 Mini 在高阶市场快速渗透,未来有望进入室内民用市场。LED 直显的定价 方式与 LCD 或 OLED 不同,LED 显示屏一般是按照像素来计算成本。随着几年来 COB 封装技术的进步,下游 需求放量,固定资产和研发费用的规模效应凸显,成本也在迅速下降的过程中。以 COG P0.9 的报价为例,已经 从 2020 年每平米 20 万以上的报价,降低至 10 万以下。目前来看,降成本的持续性是较为确定的,过去 25 年液晶屏的成本下降了 300 倍。我们判断 Mini LED 直显市场将会重复小间距市场的发展路径,芯片间距的缩小将 带来使用场景的扩大,达到临界点之后甚至将会向室内民用市场渗透,极大拓宽市场规模。

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长期来看,Mini LED 降成本的逻辑和趋势明确。从成本构成的角度看,一般来说,Mini LED 中芯片成本 占比最高,其次为 PCB,其次为封装、LED 驱动芯片、膜材等。但背光和直显有所不同,不同光源模组根据解 决方案和精度的不同成本结构也有所差异。降成本的途径主要包括:(1)规模效应,目前行业规模较小,未来 随着行业规模扩大,芯片等环节的规模效应凸显,PCB 等厂商也会有更强的配合度和更多的产能,在这些环节 的成本将会大幅下降;(2)产业链各环节成熟,未来在小尺寸芯片制造、芯片封装、PCB 及玻璃基板、自动化 检测等各个环节的技术逐渐成熟,良率和效率的提升会大幅改善成本;(3)创新性解决方案,如像素复用技术、 量子点技术等的突破;(4)解决方案及配置的标准化,未来高中低阶 Mini LED 的解决方案会得到标准化,对于 芯片尺寸、灯珠间距、混光距离等采取相应不同的配置,并能够通过分区数的调节去调节价格段位,也会推动 Mini LED 向中低端市场的迅速渗透。

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2.2 厂商布局:品牌大厂纷纷发布 Mini LED 产品,助力行业爆发

各大厂商纷纷加速布局 Mini LED 产品,助力行业爆发。我们关注到,2020 以来,品牌厂商纷纷发布 Mini LED 产品,终端厂商和面板厂商均有较强的推动意愿。京东方、华星光电等面板厂商希望能够通过推广 Mini LED 延长 LCD 产线的生产周期,获得超额受益;群创、友达等中国台湾面板厂商由于未投 OLED 产线,也在主推 Mini LED 显示方案;TCL、海信、创维等传统 TV 厂商希望能够通过新的技术改变传统液晶电视薄利的状况, 维持品牌影响力和利润;华为、小米等智能终端厂商则追求极致显示效果与智慧物联的融合。长期来看,我们 认为随着越来越多的面板和 TV 厂商加入 Mini LED 阵营并形成推广的合力,市场将会高速渗透,相比于难以降 成本的 OLED 方案,Mini LED 的优势和潜力将在长期得到充分体现。

TV 方面,品牌厂纷纷发布采用 Mini LED 背光模块的大尺寸电视,Mini LED 接近大范围推广时间点。从 CES 2021 来看,三星发布 Neo QLED Mini LED TV,LG 发布 QNED MiniLED TV,两者皆采用 Mini LED 作为 背光源以提升显示特性;国内品牌 TCL 也推出规格相似的 Mini LED 背光模块电视 OD Zero Mini LED TV,海 信、小米等品牌也在迅速跟进。

2.2.1 华为:智慧屏 V75 Super

华为 V75 Super 发布,为国内第一款 COB 背光 TV,具有标志性意义。21 年 7 月,华为发布了 Mini LED 背光的智慧屏 V75 Super 采用华为自研的鸿鹄 Super Mini LED 精密矩阵背光解决方案。75 英寸的屏幕下,放置 了高达 46080 颗 Mini LED 芯片,每颗灯珠之间只有 6mm 的间距,每 16 颗灯珠组成一个分区,一个分区的面 积约为一个硬币大小,合计拥有 2880 个物理背光分区。华为此款智慧屏是国内首发的第一款 COB 背光电视, 采取了很多创造性的 Mini LED 解决方案,具有较强示范效应和对产业链的拉动效应,预计更多电视厂商将跟进。

华为 V75 Super 采用众多创造性的解决方案,有望全面拉动 Mini LED 产业链。V75 Super 采取的 Mini LED 解决方案包括:(1)采用 COB 封装方案,将 4608 颗仅相当于传统 LED 芯片 120 分之一大小(约 20mil*6mil, 0.075mm2)的 Mini LED 芯片打在基板上,呈现高色域、高亮度的极致显示效果;(2)采用灯驱一体方案,将 2880 个分区分解为 16 块灯板,每颗灯板背后定制 2 颗驱动芯片,单颗控制 90 个分区,解决巨量驱动带来的体 积和发热问题;(3)采用 PCB 基板方案,能够达到大电流和大功率,达到 3000 尼特以上的峰值亮度;(4)采 用混光膜方案,代替传统的透镜或胶珠,可以在更短的混光距离(OD)实现更均匀的混光,将 OD 降到 0.6mm, 实现了超薄的厚度。

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从显示效果上,华为 V75 Super(Mini LED)与同价位三星 ON85A(Mini LED)、索尼 A80J(OLED)对 比,在色域覆盖上不输索尼 OLED 屏幕,同时在峰值亮度方面则远超索尼 A80J。OLED 由于能够实现像素级发 光,虽然可以表现更好的暗处效果,但亮度表现上却有较大瓶颈,而采用 Mini LED 方案的华为 V75 Super 凸显 出明显的优势。

2.2.2 三星:Neo QLED 系列、The Wall

三星发布 Mini LED 系列 Neo QLED,包括 8K 和 4K 产品。背光方面,三星在 2021 年消费电子展(CES2021) 在线活动中推出了 Mini LED 背光系列 Neo QLED。Neo QLED 将是三星液晶电视系列中最高端的品牌。2021 年 三星针对 Mini LED 电视推出 5 大系列,其中 8K 有两个系列( QN900A 和 QN800A ),4K 产品有三大系列 (QN95A、QN90A 和 QN85A)。使用 mini-LED 背光技术的三星 QN900A,每个 LED 灯珠的大小,是三星 普通 LED 灯珠的 1/40,实现 1920 个分区,高达 7680 x 4320 的分辨率可实现超高对比度和极致的动态范围。 三星预计在越南将建设 50 条 Mini LED 背光产线,预计 2021 年三星 Mini LED 背光系列产品出货量在 200 万台 以上,并在 2022 年达到 500 万台以上。

三星 The Wall 系列率先布局 Micro LED 显示屏产品。直显方面,CES 2018 上,三星发布全球首款 Micro LED 显示屏电视 The Wall。2020 年,三星继续正式推出新款 110 英寸 4K Micro LED 电视,具有 800 万个 Micro LED 元件,售价 1.7 亿韩元(约 102 万元人民币),瞄准家庭影院市场。2021 年,三星推出 The Wall 升级版本,Micro LED 商用显示器 IWA,可以做到 1000 英寸,LED 芯片尺寸缩小 40%,水平分辨率最高可达 16K(15360x2160)。 三星积极布局 Micro LED 技术,主要的原因是 Micro-LED 集低功耗、高亮度、超高分辨率与色彩饱和度、反应 速度快、超省电、寿命较长、效率较高等优点于一身,将成为下一代显示技术,而对目前三星的 LCD 和 OLED 技术形成挑战。一旦 Micro LED 在巨量转移等技术上能够实现突破,大尺寸 LED 面板的成本就可以降低,就有 望进入到消费级市场。LED 面板通过拼接方式可以实现超大尺寸,有望填补三星在超大尺寸面板市场的缺失。

2.2.3 苹果:iPad Pro 及 MacBook

苹果发布首次搭载 Mini LED 背光的 iPad Pro,显示效果大幅提升。2021 春季发布会上,苹果发布的新款 12.9 吋 iPad Pro 首次搭载 Mini LED 背光显示屏幕,采用 10384 颗 Mini LED 芯片(尺寸约为 8mil*8mil),2594 个分区,4 颗灯珠一组分区。这款 iPad Pro 拥有极致动态范围,对比度高达 1000000:1,全屏亮度 1000 尼特, 峰值亮度高达 1600 尼特,搭配 PM 驱动多分区调控技术,大幅提升对比度,使画质更细致。背光模组由中国台湾厂商富采控股(晶元光电与隆达合资成立)供应,成本高达 90 美金,显示模组由韩国厂商 LG 供应,成本超过 100 美金,屏幕合计占据整机成本的 40%左右。

苹果 Mini LED 终端出货将迅速提升,非苹果厂商将积极跟随。预计下半年苹果将推出 Mini LED 背光的 MacBook,并在 2022 年大规模推广 Mini LED 的 iPad 及 MacBook。我们预计苹果搭载 Mini LED 的终端数量将 从今年的 1000 万左右增长至明年的 3000-4000 万部。根据集邦咨询,苹果 Mini LED 模组的主要供应商为晶元 光电、鹏鼎/臻鼎、LG、夏普、台表科等。目前供应链以台系为主,但国内厂商如三安光电(LED 芯片)、京东 方(液晶面板)、立讯精密(SMT)也将切入并迅速提升份额。我们认为苹果的积极推广将带动全产业链的进一 步成熟,以及非苹果系厂商在平板电脑和笔记本电脑领域全面跟随,推动 Mini LED 行业迎来爆发。

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2.2.4 TCL 电子、京东方、华星光电等

TCL 电子逐步完成各个档位布局,目标 2024 年实现 Mini LED 年产能 1000 万台。作为全球排名第二的 TV 厂商,TCL 电子在 Mini LED 布局方面非常积极,并于 2019 年推出了全球第一台 Min iLED 电视,2020 年 TCL 销售了接近市场上 90%的 Mini LED TV,销量近 30 万台(中国 北美),整体销售额超过了 10 个亿。

TCL X12 8K Mini LED 领曜智屏是全球首款 OD Zero Mini LED 电视,具有 1920 个分区,搭载了多达 96000 颗微米级 Mini LED 芯片,是目前搭载 Mini LED 芯片最多的 Mini LED 电视,峰值亮度达到 3000 尼特,预估售 价接近十万。另外 TCL 电子也发布了普及型 Mini LED 产品 C12 系列,搭载 3840 颗灯珠,亮度为 1000 尼特, 分区数百个,75 英寸售价 18999 元。TCL 目前已经逐步完成各个价格档位 Mini LED 电视的布局,2022 年我们 预计 TCL 电子 Mini LED 电视出货量也将达到 100 万左右量级。TCL 电子预计还将在全球范围内,投资至少 20 亿建立 10 条整机产线,实现 2024 年目标 Mini LED 智屏年产能 1000 万台。

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京东方、华星光电等面板厂主要推广玻璃基 Mini LED 方案,并布局 Micro LED 技术。2019 年,华星光电 发布 75 英寸 4K 的 Mini-LED“星曜屏”,拥有 5000 个分区,采用玻璃基板方案,将灯珠和驱动芯片光刻在玻 璃基板上,实现了分区级的驱动,但玻璃基的缺点是峰值亮度较低。2021 年 ICDT(国际显示大会)上,京东 方推出 P0.9 玻璃基 Mini LED 显示产品,基于玻璃基显示工艺和微米级封装工艺,采用主动式驱动方式,可 实现 1000 尼特的高亮度、百万级超高对比度和 115% NTSC 超高色域,具有无屏闪、低功耗等特点,还可实 现纯黑无缝拼接。我们认为,当前面板厂商单纯出货 Mini LED 单片玻璃基或模组来获取利润的意义并不大,面 板厂商布局 Mini LED 的最终目的是布局下一代显示技术 Micro LED 的技术,Mini LED 是通往 Micro LED 显示 的必经之路。

2.3 市场应用: Mini/Micro LED 将从不同领域切入并逐步替代传统显示

在市场应用方面,Mini LED 和 Micro LED 由于不同的性价比和成本特点,将以不同领域切入对 LCD 和 OLED 进行逐步替代。

LCD 液晶屏、OLED 以及 LED 直显是目前主流的显示方案。其中 LCD 结构复杂,包括偏光片-玻璃基板滤光片-液晶分子层-玻璃基板-偏光片-背光模组,一般用于平板、笔电、TV 等中大尺寸消费级显示;OLED 结 构在 LCD 基础上简化,因为采用了有机发光层(自发光),省略了背光模组,一般用于手机、手表、高端大屏 TV 等应用;LED 直显采用 LED 自发光,省略了背光模组、偏光板等,更加轻薄且可拼接,一般用于超大屏商 用显示,Micro LED 和 Mini LED 直显均为此种结构。Mini LED 由于芯片尺寸和间距介于传统 LED 和 Micro LED 之间,因此既可以用于 LCD 背光,也可以用于直显。

根据 Mini LED 性价比特点,Mini LED 有望在中大尺寸高端显示领域率先放量。随着相关技术逐渐克服瓶 颈,产业链逐步成熟,Mini LED 的整体成本逐步降低。且由于 OLED 尺寸扩大,成本指数级增加,且良率下降, 在中大尺寸市场 Mini LED 性价比更加突出。在苹果、三星等厂商的引领下,Mini LED 背光的渗透率将迅速提 升,成为高端电视、电竞 NB、创作平板等应用场景的重要选择。同时 Mini 直显有望在高端大屏显示市场率先 放量。

(2)Micro LED 在超大尺寸具有成本优势,潜力市场广阔。就生产成本而言,根据显芯科技的测算,目前 10 寸屏:Micro LED 是传统 LCD 的 80 倍;30 寸屏:Micro LED 是传统 LCD 的 60 倍;75 寸屏:Micro LED 是传统 LCD 的 20 倍;到了 100 寸以上,Micro LED 逐步有了成本优势。Micro LED(直显)具备可拼接特性,成本随尺寸增 长是线性增加,而 LCD、OLED 则是呈指数型增加,因此,Micro LED 在超大尺寸电视、电视墙(传统的电视墙为 多个电视屏幕连接而成)、广告牌领域具有巨大潜在市场。

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短期来看,Micro LED 在小尺寸可穿戴设备和超大尺寸电视市场将率先切入:

1)可穿戴设备市场:相比于传统 LED,Micro LED 有以下优势:1)Micro LED 对传统 LED 微缩,有效缩 小显示屏的面积,缩小产品尺寸,从而减轻可穿戴设备的重量;2)Micro LED 是自发光,无需外加光源结构, 使模组质量与体积同时减小,具有成本优势;3)目前使用 OLED 显示屏的可穿戴设备易受环境光的影响,出现 影像泛白的问题,而 Micro LED 的亮度及分辨度显著提高;4)显示屏的功耗占整个可穿戴设备能耗的 80%以 上,Micro LED 的低功耗特性可大幅延长可穿戴设备的电池续航能力。

2)超大尺寸显示器市场:75 寸以上的超大尺寸显示对于 OLED 来说制程复杂,实现高技术要求所需的生 产成本导致售价高于市场可接受范围,因此超大尺寸显示目前依然是蓝海市场,而 Micro LED 的课拼接性可以 实现低成本制造超大尺寸显示,有望在未来逐步放量。

中长期来看,Micro LED 的应用领域广泛。除面板显示器外,Micro LED 也可用于 AR/VR 头盔、智能手机 显示屏、户外显示屏、头戴式显示器(HMD)、抬头显示器(HUD)、汽车中控屏、家庭影院等。

Micro/Mini LED 将加强现有 LCD 的产品生命周期,推动显示产品向极致需求、高价值量演进。从市场定 位来看,传统 LED 直显和 LCD 目标市场为千元机、低分辨率的存量大市场。随着系统成本降低、消费者需求 升级,万元机的智慧大屏将是 Mini LED 背光的 LCD 的重要切入点。整合 4K AI 甚至 8K 5G AI 的几万元机和 百万元机,将是 OLED 和 Micro LED 是的主要市场。随着显示技术演进(LCD→Mini/OLED→Micro),Mini LED 将逐步向存量大市场和极致需求的高端市场两头渗透,Micro LED 将从超大尺寸和可穿戴“一大一小”两个市 场打开局面,一方面加强传统 LCD 的产品生命周期,另一方面推动显示产品向极致需求、高价值量演进。(报告来源:未来智库)

2.4 市场规模:Mini LED 渗透率迅速增长,具有近 10 倍成长空间

Mini LED 市场规模未来 5 年迅速增长,应用领域拓宽至车载、手机、可穿戴等。根据集邦咨询,预计 Mini LED 市场规模(包括背光和直显),将从 2020 年的 0.18 亿美元增长至 2025 年的 14.27 亿美元,五年复合增速 140%。其中,电视墙(高端直显显示屏)、电视、笔电类率先爆发,预计电视墙市场规模从 2020 年的 0.11 亿美 元增长到 2025 年的 6.14 亿美元,复合增速 153%;电视从 2020 年的 0.03 亿美元增长至 2025 年的 3.12 亿美元, 复合增速 180%。此外,车载显示、手机/平板显示、头戴式显示也会逐步起量。

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Mini LED 综合渗透率将从 1%增长至 10%,拥有 10 倍成长空间。根据集邦咨询对于 Mini LED 在各品类 终端显示中的渗透率预测,2020 年 Mini LED 在各类终端中渗透率不到 1%,至 2024 年将达到约 10%,拥有 10 倍甚至近百倍的成长空间。从产品结构上看,Mini LED 在 TV、笔电、平板、电视墙等显示领域渗透较快。而 Micro LED 由于具备可拼接性和超高分辨率,在超大尺寸的电视墙和小尺寸的可穿戴设备上会快速落地。

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Mini LED 显示终端数量将从目前的百万台增长至超过 4000 万台,TV、笔电和平板为主要增量。根据 SNOW Intelligence 数据,2021 年 Mini LED 显示应用将超过 500 万台,2025 年 Mini LED 显示应用将超过 4000 万台, 其中数量最多的显示终端为 TV、笔电以及平板。从面积角度看,电视会是未来 Mini LED 背光的主要贡献者, 至 2025 年为止累计占比将至七成以上。

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三、产业链各环节技术逐步成熟,量产能力形成

3.1 产业链各环节技术逐步成熟,Mini LED 已具备大规模量产条件

3.1.1 芯片制造:投片良率逐步达到规模化要求

Mini/Micro LED 芯片制造流程与传统 LED 芯片类似。与传统 LED 芯片相同,Micro/Mini LED 芯片一般采 用刻蚀和外延生长的方式制备,芯片制作流程主要包括:衬底制备、中间层制备、台阶刻蚀、导电层制备、绝 缘层制备、电极制备等,涉及比较重要的设备有刻蚀机和沉积设备(MOCVD)等。

Mini LED 芯片采用倒装方式,制造壁垒较高,投片良率逐步达到规模化要求。Mini LED 的芯片要做到更 小尺寸需要采用倒装工艺,倒装芯片能够实现更低热阻、更好的集成度和更好的光学一致性。Mini LED 芯片制 造的壁垒较高,主要在于要在小尺寸的基础上,要达到芯片波长、亮度、视角一致性,高光效和高可靠性要求, 局部调光时保持较高的一致性,并保证大批量的供货,目前来说仅有晶电、华灿、三安这几家厂商能够做到。 目前,从行业上来看,Mini LED 芯片投片良率达到规模化要求,混光方案逐渐成熟,量产规格稳定,芯片成本 稳定,推动行业规模商用。

Micro LED 芯片制造尚需解决红光效率低等问题。Micro LED 对外延片均匀性的要求更高,发光波长均匀 性要求从 5nm 提高到 2nm,同时对于芯片尺寸(小)、超净室等级(高)等要求更高。Micro LED 红光良率低、 效率差是目前最突出的问题,传统的红光 LED 主要基于 AlInGaP 材料,由于载流子扩散长度大和表面复合速度 高,随着器件尺寸的减小,效率急剧下降。目前国内外不断推出红光问题的解决方案,采用第三代半导体氮化 镓材料已经成为解决红光效率及可靠性问题的可靠选择之一,包括华灿光电在内的 LED 芯片企业在红光芯片领域也已经取得了一定的突破。

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MOCVD 为芯片制造方面核心设备,目前以海外厂商为主,国内中微公司布局领先。在外延环节,磊晶生 成的外延片质量是决定光芯片性能的关键因素,决定了 70%-80%的效率,其最核心的设备为为 MOCVD。 Mini-LED 芯片对 MOCVD 设备的均匀性及波长一致性要求较高。目前全球生产 MOCVD 的企业主要有德国的 Aixtron(爱思强)、美国的 Veeco、日本的 NIPPON Sanso 和 Nissin Electric 等。其中,Aixtron 和 Veeco 具有 垄断地位,日本 MOCVD 企业只供应日本本土,在全球占比相对较小。国内的中微半导体和中晟光电也已获 众多客户认可,中微公司于 21 年 6 月推出了用于 Mini-LED 生产的 MOCVD 设备 Prismo UniMax™。

另外芯片制造环节还涉及测试分拣的设备,和传统的 LED 芯片由封装厂进行测试不同,Mini LED 要求芯 片厂在交货时就分选完成,保证出货、交货产品的一致性,因此后端分拣设备投资规模也较大。

3.1.2 芯片封装:COB 将迎来迅速增长

目前市场上 LED 的封装方式主要包括 SMD、IMD、POB 和 COB。传统 LED 和传统小间距封装多采用成 熟的 SMD 方案, Mini LED 直显以 IMD 和 COB 方案为主,Mini LED 背光以 POB 和 COB 方案为主。

SMD 工艺(表面贴装器件)属于分立器件封装,将裸芯片固定在支架上,通过金线将二者进行电气连接, 最后用环氧树脂进行保护,组成分立灯珠,再交由屏厂后将焊点与 PCB 连接。SMD 具有技术成熟稳定、制造 成本低、散热效果好、维修方便等优点,在 LED 封装市场占据较大份额,目前仍为传统小间距主流方案。但在 Mini LED 领域,由于芯片和焊点面积大幅缩小,要求更高的贴片工艺,生产速度和生产效率也受到了较大影响, 因此面临技术瓶颈。

COB 工艺(Chip on Board,板上芯片封装技术)将 LED 芯片直接粘附在基板上,最后通过引线键合将芯 片与 PCB 板间电互连,实现集成封装相对于传统的 SMD 封装,COB 具有制造工艺流程少、封装集成度高、精 度高、显示屏的可靠性好和显示效果均匀细腻等特点,有望成为未来高密度 LED 显示屏模组的一种重要的封装 形式。但目前 COB 封装也面临制造成本高,良率低,工艺难度高等问题。从产业链环节上看,采用 COB 工艺 后,中游封装环节具备高度集成性,因此具备更高的附加值,下游显示屏则更多承担组装性的工作。

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IMD(集成封装工艺)结合了 SMD 和 COB 的优点,推出“四合一”、“N 合一”等方案,每一个基本封装 单元有四个像素(或 N 个)。一方面 IMD 封装可以沿用 SMD 的设备、产线及人员,另一方面技术更加成熟、 性价比也更高。 POB(Package on Board)则是将 LED 芯片封装成单颗的 SMD 灯珠,再打在基板上,具有工 艺成熟、寿命长、可靠性高、性价比高等优点,只需要在现有 SMD 产线上面做改造即可生产,但分区数比 COB 上很多,显示效果也有差异。IMD 工艺目前主要应用于高清直显市场,POB 工艺则应用于背光市场。

未来三种封装方式将在不同场景和应用的市场长期并存,COB 将在中高阶市场快速发展。由于成本和技术 上的差异,国内大部分 TV 厂商都优先选择 POB 方案,而三星、LG、华为选择 COB 方案,京东方和华星光电选 择玻璃基 COB 方案。目前 COB 的很多关键技术仍需要突破,例如低电流下产品光色均一性问题,大板封装平整 性问题,高精度的固晶工艺,大面积封装胶体工艺等。这些难点带来目前 COB 在直显和背光方案中成本较高, 但我们认为随着关键技术的不断突破和成本下降,COB 将会成为高阶 Mini LED 的主流解决方案,同时 IMD 和 POB 的方案也将在中低阶直显及背光市场得到广泛应用。

固晶机为芯片封装方面核心设备,已实现了一定程度的国产化。在封装环节,芯片尺寸缩小带来的单位面 积芯片用量急剧增加,使得生产速度与良率的平衡成为厂商的重要挑战。而固晶机作为 LED 封装的重要设备, 转移的精度和速度已成为 Mini-LED 芯片突破产能瓶颈的关键,也是厂商的关键竞争点。K&S、ASMPT、Besi 等传 统设备巨头在技术水平上仍较为领先,但新益昌、佑光、普莱信等国产设备龙头,均已实现固晶机的供货。已 开发并量产适用于 Mini LED 的新型六头高速固晶机,并已供货三星、琉明光电(Lumens)、雷曼光电、中晶半 导体等客户,具备较高技术竞争力和影响力。

3.1.3 基板键合:PCB &玻璃基板并行发展

Mini/Micro LED 的封装基材也分为 PCB 基板(COB)和玻璃基板(COG)方案,两种技术在基板和驱动 方案都有较大区别。另外还有更高阶的硅基,以及适用于曲面屏的柔性电路板(FPC)基板等。

PCB 产能增加,小线宽技术量产成熟,未来成本将大幅下降。目前 PCB 基板应用较为成熟,包括三星、 苹果、华为等主流厂商的 Mini LED 方案均采用 PCB 基板方案。PCB 基板的主要难度在于 Mini LED 要求更小 的线宽线距,以及更高的耐热性、平整性等要求。此前行业的难点在于,PCB 目前的工艺无法匹配 LED 芯片的 极致微缩化趋势,另外供应链供货厂商数量较少。目前,PCB 厂商的配合意愿正在逐步提升,供应链厂家明显 增多,同时 70 微米线宽的 PCB 技术量产成熟。未来随着下游需求放量,PCB 将不再是行业的瓶颈,成本也将 大幅降低。

随着 TFT-LCD 产业成熟,玻璃基板(COG)成为可选方案。相较于 PCB 基板,该方案更容易实现巨量转 移,不仅有望大幅降低成本,同时更适用于对线宽、间距要求较高的工艺,因此在间距 0.5mm(P0.5)以下, 玻璃基板具有优势。但玻璃基板也存在需要解决的问题,例如亮度问题,由于玻璃基板是电压驱动而非 PCB 基 板的电流驱动,目前峰值亮度尚处于较低水平,例如拼接技术常规玻璃基板为侧面走线,大尺寸 Micro LED 无 法拼接,以及线路过孔(在玻璃基板上面打孔)、多层板技术等。目前来看,PCB 适合 Mini LED,而玻璃基和 硅基适合 Micro LED,目前 PCB 基板和玻璃基板均有产品上市。(报告来源:未来智库)

3.1.4 驱动方案:“巨量驱动”需求增长

Mini LED 高像素密度带来驱动芯片的数量、成本、体积和散热问题。传统 LCD 电视用背光驱动板控制背 光,实时控制灯珠的明灭并提供足够的电流,例如用 16 颗驱动芯片控制 255 个分区,驱动板的体积和主板一样 大。而如果控制 Mini LED 的 2880 个分区,驱动板的面积也要翻几倍。因此,随着分区数的指数级提升,控制 这些分区的难度也是指数级提升,同时,像素密度增长将带来发热成倍增加。“巨量驱动”是 Mini LED 的难题。

目前的驱动方案主要有 AM 驱动(主动选址)、PM 驱动(被动选址)和半主动选址驱动三种。对比来看, AM 驱动相比另外两种具有显著优势:一是可实现更大面积的快速驱动,二是有更好的亮度均匀性和对比度, 三是可实现低功耗高效率,四是具有高独立可控性,五是兼容更高的分辨率。PM 驱动较 AM 驱动更简单、容 易实现,一般来讲,目前 PM 驱动可以适用于一般的 Mini LED 显示,但未来 Micro LED 将需要 AM 驱动以达 到更好效果。

Mini LED 对驱动 IC 设计要求提升,需求量大幅增长。为了减少 Mini LED PCB 电路板设计复杂度,行业 主流的驱动 IC 供应商先后推出了高集成度、多通道数的驱动 IC,将大规模的外围电路集成到驱动 IC 中,提升 了驱动 IC 设计的复杂度。而由于局部调光特性,Mini LED 对驱动 IC 的需求增加。以 17 寸以下的平板和笔电 来看,最多用到 5 颗驱动 IC,27-43 寸的电竞屏幕需要 6 颗;大尺寸电视的驱动 IC 数量根据分区数有所差异, 以华为 V75 Super 为例,将 2880 个分区分解为 16 块灯板,每颗灯板背后定制 2 颗驱动芯片,共计 32 颗驱动芯 片,单颗控制 90 个分区,而一颗驱动芯片的成本大约在 20 块钱,用量较现今用在 LCD 上的 12-14 颗,有倍数 级的增长。

3.1.5 转移技术:Pick &Place、刺针法、激光转移

Micro LED 目前面临的最大难点是巨量转移,目前技术尚未成熟。巨量转移指将 Micro LED 芯片转移到由 电流驱动的 TFT 基板上,并在微米级水平组装成为二维周期阵列的过程。Micro LED 转移的像素颗粒数量极多 (500PPI 的 5 英寸手机屏幕需要 800 万个像素颗粒)、尺寸极小(要求微米级安装精度),每个像素包括 RGB 三个小灯珠,转移像素三倍的小灯珠的同时保证精度是非常困难的。

Micro LED 的巨量转移主要有物理转移和化学转移两种方法。其中,物理转移方法主要包括以 LuxVue(2014 年被苹果收购)为代表的静电吸附转移技术;而化学转移方法主要包括以 X-Celeprint 为代表的微转移打印技术。 目前来看,巨量转移技术尚未成熟,目前已有的转移技术为改良多颗转移,2019 年导入,每小时产量(UPH, 单位:颗/小时)约为传统单颗转移的 2-5 倍,而巨量转移 UPH 要求为传统单颗转移的 33-50 倍。目前开发和采 用巨量转移主要考虑 UPH、转移精度和成本三个因素,其中成本包括专用设备折旧、生产效率、后续检测修复 产生的成本。

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Mini LED 的固晶转移方案目前主要为 Pick &Place 和刺针法。Mini LED 的芯片尺寸较大,因此相对于 Micro LED 的巨量转移技术,转移难度相对较小。固晶设备转移方案目前包括拾取放置方案(Pick &Place)、 刺晶方案和激光转移方案。其中 Pick &Place 为目前主流应用技术,通过类似圆弧型的路径吸头把芯片吸起来 放到背板上,成熟度和性价比较高。刺晶方案(刺针法或者刺针式技术)对位和放的动作拿一根针把芯片往 下顶。国内新益昌采用 Pick &Place 方案,良率更高,目前国内厂商及三星均在应用;库里索法(K&S)采用 针刺方案,由于不能每次校准,良率欠佳,但速度方面有明显优势。

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下一代激光转移技术正在逐步成熟,效率将大幅提升。过去两年,库里索法(K&S)凭借针刺方案 PIXALUX 系统引领了新型显示转型,并导入了苹果供应链。PIXALUX 基本原理是机械式的,先用机械方式把外延片翻转 过来,再用针刺的方式把 Mini LED 芯片转移到基板上去。2021 年库里索法(K&S)开始交付下一代 Mini/Micro LED 平台 LUMINEX,采用激光转移,激光经过光栅,再通过反射光学线路和显微镜物镜,到达 LED 背面, 将 LED 打落到基板上。相比机械方式,激光方式的产能和效率会有百倍千倍的提高,未来将继续引领 Mini/Micro LED 产业发展。

3.1.6 检测修复:国产化 AOI 设备崛起

检测修复耗资耗时,占 Micro/Mini LED 制造成本的较大比重。目前 Micro/Mini LED 的制造成本,尤其是 Micro LED,仍比现有显示产品高出数倍,以 10.1 英寸高清显示屏制造成本为例,Micro LED 的成本大多落在 巨量转移及修复两大项目上,至少约为 LCD 的 10 倍或 OLED 显示屏的 8 倍。同时由于 Micro LED 芯片数量较 传统 LED 增加许多,在相同良率的情况下,检测与修复需要极高的时间成本,造成量产的困难。例如,4K 面 板需要 2500 万个左右的 Micro LED 芯片,假设不良率为 0.001%,即 2500 个不良像素,假设一个像素修补时间 为 1 秒时,一个面板修复需要 2500 秒,即 42 分钟。

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Mini LED AOI 设备涉及较大投入。Mini LED 可通过 AOI(Automated Optical Inspection,自动光学检测)设 备进行检测,应用视觉方案检测固晶和焊接情况、产品、外观情况,同时可对点亮后的 LED 进行测试。目前 Mini LED 封装测试领域设备的种类繁多,各厂商提供的设备路线与工艺路线差别较大。由于 Mini LED 相比传 统 LED 对于不良率的要求更高,也要求封装厂进行较多的 AOI 设备投入,做到全流程的闭环管理,大概生产 流程的 7-8 个步骤都需要 AOI 设备,而且每个步骤需要的不仅仅是一台 AOI 机台,对 AOI 机台的需求量有较大 提升。

自动返修技术成熟将大幅降低成本。返修设备的开发是 Mini LED 新的难点,设备厂商多方探索,方案逐 步成熟。由于对微米尺寸且数量庞大的 LED 灯珠进行有效检测并修复坏点难度很大,目前设备厂商的返修功能 包括自动获取不良坐标和不良类型、自动剔除不良元件 (超声波或激光)和清理焊盘、自动重置焊锡或银胶、 二次固晶和焊接等。随着对成本影响较大的自动返修技术成熟,Mini LED 的成本也将大幅降低。

国内 AOI 检测设备厂商崛起,打破海外巨头垄断局面。海外的 AOI 公司都历经十余年的发展,在相关领 域的解决方案上以及产品供应更加成熟,如 ASMPT、惠特、标谱、由田新技、致茂电子等。国内厂商也在逐步 崛起,出现了如矩子科技(供货京东方)、凌云光、盟拓智能、天准科技等优秀厂商,逐步打破国外巨头垄断局 面。

3.2 产业链厂商量产能力逐步形成,上下游协同推动产业发展

3.2.1 芯片厂商:一线龙头具有较强的资源技术优势

LED 芯片方面,晶元光电规划大部分蓝光 LED 产能转 Mini LED,三安光电是大陆最早进入龙头终端的供 应商。中国台湾方面,晶电布局较早,2018 年展示产品,2019 年 LED 芯片已有客户使用。晶电预计 2020 年 Mini LED 将占其蓝光 LED 产能约 20%-30%,规划 2021Q1 中国台湾 95%蓝光 LED 产能转换为 Mini LED,预计 2021 年营收明显提升。光宏、隆达 Mini LED 也分别于 2018 年、2019 年量产和出货。中国大陆方面,三安光电布局 较早,2018 年小批量供货三星,并签署供货协议,其他客户陆续验证、供货中。华灿光电也有较为领先的产能 和技术布局,已实现 Mini LED 量产和出货,且已经启动了产能建设和扩张计划。从厂商的产能规划看,Mini LED 芯片供应将大幅拉升,率先受益的将是三安光电和晶电,三安光电客户开拓晚于晶电,但产能准备优势较大, 华灿光电追赶较快,未来也具有较大潜力。

LED 芯片厂商中,看好具有技术和资源优势的一线龙头厂商。Mini LED 芯片制造的利润率好于传统 LED, 目前除晶电、华灿、三安等龙头厂商外,二线厂商如澳洋顺昌(蔚蓝锂芯)、乾照光电、士兰微、聚灿光电等也 在布局,我们预计蓝光芯片未来的竞争将比较激烈,但红光芯片仍保持较高壁垒,因此看好具有资源和技术优 势的龙头厂商,如三安、华灿等。

3.2.2 封装厂商:绑定终端大客户的厂商,或将率先起量

LED 封装方面,国内供应商众多,Mini LED 带来封装环节的价值量提升。国星光电、瑞丰光电、兆驰股 份、鸿利智汇、东山精密和聚飞光电等均具备量产能力。传统 LED 行业中,封装厂商的产业链附加值较低,行 业分散,规模较小,议价权较低。但是我们认为 Mini LED 的发展将带来改变,由于高密度高集成化趋势,价值 链向前延伸,封装厂从器件供应商转型成为模组供应商,整个环节的价值量有望提升。

技术路线选型过程中,大多数厂商多线布局。现阶段,Mini COB 产品批量化生产存在着屏花、成本、良品 直通率、返修工艺和胶体墨色一致性等问题,市场上采用 IMD 技术的厂商居多。我们认为随着关键技术的不断 突破和成本下降,COB 将会成为高阶 Mini LED 的主流解决方案,同时 IMD 和 POB 的方案也将在中低阶直显 及背光市场得到广泛应用。目前处于技术工艺和路线选型的过程,大多数厂商采取多种技术多线布局的方式。

封装厂较依赖下游客户,绑定大厂进行技术开发和扩产的公司可能会率先起量。我们认为,由于封装行业 较为分散、规模较小的特点,国内率先取得进展的封装厂需要和下游终端厂商有比较深度的合作。前期大客户 的量比较大,同时能够为公司提供技术合作和支持,如果封装厂扩产节奏能够匹配大客户扩张进度,可能会率 先起量。

3.2.3 设备厂商:固晶机和 MOCVD 最具机会

设备端方面, Mini LED 起量拉动设备需求。设备环节主要关注芯片生产(刻蚀和沉积)、封测(点测和分 选)、转移(巨量转移)、检测(检测和修复)。1)生产设备方面,目前国内北方华创可为 Mini LED 提供 ICP 刻蚀机、PECVD、PVD(AIN/Metal/ITO 溅镀)、ALD 等多种设备,涵盖蓝绿光与红黄光芯片工艺,并实现量产 销售。中微公司可用于 Mini LED 生产的新型 MOCVD 设备已导入客户;2)封测设备方面,华腾半导体、标谱、 惠特和梭特科技已有多种产品用于 Mini LED 量产,包括分光机、分选机、点测机、排片机等;3)转移设备方 面,K&S、ASM Pacific 均有能力生产,目前已接单投产;国内新益昌固晶设备良率高,速率有待提升,已占有 较高市场份额;4)检测设备方面,K&S 已推出 Mini LED 激光返修设备,韩国 Koses 成功实现 Micro LED 修复 设备量产,并已向三星等客户供货。

固晶机和MOCVD是国内设备机会较大的环节。相比于传统 LED,Mini LED固晶环节的重要性更为突出, 目前国内厂商如新益昌和海外厂商的技术差距不大,可达到 120K 的 UPH,是三星和国内厂商扩产的首选。 MOCVD 方面,随着芯片厂商扩产,对于 Mini LED 芯片 MOCVD 的需求也将有所增长。

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3.2.4 显示厂商:龙头厂商扩产,卡位高端商显

直显应用方面,利亚德、洲明科技两大巨头长期投入,正加快扩张产能。利亚德 21 年 3 月与 TCL 华星签 署战略合作协议,在 Mini LED背光、Micro LED 直显等领域展开深度合作,共同研发 COG模式的Mini/Micro LED 直显产品。6 月,利亚德正式发布 Micro LED 全系家用大电视尺寸,覆盖 4K 108/135/162 英寸以及 8K 216 英寸, 搭载全新 Micro LED 芯片及公司自主知识产权的驱动 IC。洲明科技早在 2019 年初实现了 4K 162 寸 Mini LED 产品的批量化制造,推出可量产的 UpanelS 系列(P0.5)和 Umini(P0.9)系列产品,同时募投大亚湾二期项目, 增加小间距 LED 与 Mini LED 产能,2020 年率先实现 P0.3、P0.5、P0.7、P0.9 等全系列 Mini LED 显示产品的 布局,Mini LED 显示产业基地开始投产,并在在福永总部和大亚湾基地新增 8 条 Mini LED 显示智能化产线, 2021 年 Q2 末大亚湾二期也已经逐步投产,并在巨量转移等技术方面积累深厚,未来将重点布局 Mini LED 产能。

3.2.5 面板及终端厂商:上下游垂直整合优势凸显

面板方面,头部厂商量产 Mini LED,正在开发直显、可穿戴、消费电子等应用的 Micro LED。京东方产 品涵盖显示器、电视和 VR 等,大尺寸已推出 75 英寸 8K、27 英寸玻璃基 4K Mini LED 背光显示屏,同时和美 国公司 Rohinni 合资成立 BOE Pixey 研究 Micro LED 背光方案,目前玻璃基 Mini LED 有北京(直显)和合肥(背 光)生产基地。TCL 科技、群创、友达均在推进 Mini LED 布局,产品已量产,同时针对车载、可穿戴、消费 电子和直显等在开发 Micro LED 产品。夏普正在开发 Mini LED 及适用于可穿戴设备的 Micro LED 产品。华星 光电已经在玻璃基 Mini LED 显示技术上取得突破,为 Micro LED 量产做出技术准备,我们认为 Mini/Micro LED 时代,上下游垂直整合的优势会进一步凸显,TCL 集团或将更具竞争优势和业绩弹性。

终端品牌方面,苹果和三星 2021 年将力推 Mini LED,TCL 电子或通过 Mini LED 提升份额,实现弯道超 车。苹果在中国台湾投资 3.34 亿美元建设 Micro/Mini LED 生产基地,2021 年上半年发布采用 Mini LED 背光技术的 新款 iPad Pro,预计下半年发布 Mini LED 背光的 MacBook Pro。三星已经发布多款 Mini LED 显示屏和电视, 目标 2021 年销售 200 万台以上,预计 2022 年达到 600 万以上,芯片端主要供应商为三安光电。此外,LG 也已 先后推出了 Mini LED 和 Micro LED 产品。国内终端厂商方面,华为推出 Mini LED 背光电视 V75 Super,TCL 电子在 Mini LED 背光电视有多个产品线布局,覆盖中高端多个价格档位,并在海外和国内市场均取得了较好的 销量,我们认为 TCL 电子有望通过 Mini LED 产品提升份额,实现弯道超车。(报告来源:未来智库)

四、重点公司分析

三安光电

三安光电经过多年技术和客户积累,由 LED 芯片和外延片生产逐步切入化合物半导体领域,形成了 LED 芯 片、射频器件、功率器件、光通讯、滤波器五大核心产业。公司在 LED 芯片制造规模、产品性能和客户资源等 领域皆优势明显。公司的 LED 芯片产能约占全球市场的 19.72%,位列第一,且占中国市场的 29%。

2021 年,Mini LED 将在苹果和三星的引领下逐步放量,供应链相关厂商逐步有望进入业绩兑现期。产业链 技术壁垒较高和需求弹性较大的环节对应的龙头企业更为受益,如三安光电等。三安光电积极推动与三星、TCL 等大客户的合作,并持续扩充产能。2019 年 4 月,公司在湖北鄂州葛店扩产 Mini/Micro LED 芯片及封装产能, 总投资 120 亿元,预计建成氮化镓芯片产能 161 万片/年(其中蓝光 Mini LED 72 万片/年;蓝光 Micro LED 9 万片 /年;绿光 Mini LED 72 万片/年;绿光 Micro LED 8 万片/年)、砷化镓芯片产能 75 万片/年(其中红光 Mini LED 66 万片/年;红光 Micro LED 9 万片/年)和 4K 显示屏用封装产品产能 84000 台/年,预计达产后年收入 71.75 亿。 目前,到厂设备已有部分安装完毕,进入试产阶段,其他设备也将陆续到厂,待安装调试完成后,逐步投产运 行。此外,公司在泉州三安半导体也配备了 Mini 和 Micro LED 产能。公司未来增长的主要驱动因素包括:

(1)LED 行业触底回升,龙头将充分受益上行景气, LED 行业大致以 3-5 年为一个周期,第四轮上行周期正逐步开启,伴随着行业产能出清和龙头集中,LED 芯片库存逐渐去化,公 司着力发展高附加值产品,有效构筑企业护城河;

(2)Mini LED 终端放量较为明确,芯片端厂商最为受益,三安光电作为三星 Mini LED 首位供应商,目前三星背光约 5%使用 Mini LED,2021 年出货 200~300 万台电视, 每台电视使用约 1~2 万颗 Mini LED 芯片,单台芯片价值接近 500 元。苹果公司预期 2021 年 30%产品会使 用 Mini LED 技术,2021 年超过 1000 万台设备,采用三安芯片作为二供 ,三安 Mini LED 业务有望持续受益;

(3)化合物半导体射频、功率全面布局,射频领域,5G 基站的大规模建设和 5G 手机销量持续向好,将推动 GaAs 和 GaN 射频市场爆发,三安光电已有产能为 36 万片/年的厦门三安集成产线,预计到 2023 年完全达到产 能。SiC 方面,公司收购北电新材,布局 SiC 衬底;在建产能为湖南三安产线,共投资 160 亿元,聚焦包括但不 限于碳化硅的第三代半导体产业,拟建设长晶—衬底制作—外延生长—芯片制备—封装产业链,三安光电有望复 刻稳懋的发展路径;

(4)滤波器有望顺势突围,三安光电重点发展 SAW 滤波器,公司在 2020 上半年实现小批 量出货基础上,得到市场认可并不断提升出货量,第四季度实现双工器出货突破 1,000 万颗;已有 10 家新客户 导入测试,其中 4 家客户已经开始批量出货,其余 6 家客户的需求将随着公司新增产能逐步释放导入。

2020 年公司实现营业收入 84.53 亿元,同比增长 13.32%,实现归母净利润 10.16 亿元,同比下降 21.73%。 2021 年上半年公司实现营业收入 61.14 亿元,同比增长 71.38%,实现归母净利润 8.83 亿元,同比增长 39.18%。

新益昌

公司主要从事 LED、电容器、半导体、锂电池等行业智能制造装备的研发、生产和销售,为客户实现智能 制造提供先进、稳定的装备及解决方案。公司已经成为国内 LED 固晶机、电容器老化测试智能制造装备领域的 领先企业,同时成功进入了半导体固晶机和锂电池设备领域。此外,公司部分智能制造装备产品核心零部件如 驱动器、高精度读数头及直线电机、音圈电机等已经实现自研自产,是国内少有的具备核心零部件自主研发与 生产能力的智能制造装备企业。

随着 Mini LED 显示技术的兴起以及更新迭代,固晶机设备下游应用的显示产品已达千万像素级,像素间距 微缩至 50um,从而要求固晶机设备的固晶精度提升至到 5um-10um。Mini LED 尺寸微缩化,使得芯片使用量提 升,固晶设备在提升效率的同时,需保证固晶产品保持较高的良品率,从而进一步对固晶机的核心功能——视 觉定位检测功能的速度和稳定性提出较高要求。目前单颗 Mini-LED 晶元的转移耗时在 40ms 左右,视觉算法定 位时间需在 3-5ms 内完成。

公司已开发并量产适用于 Mini LED 的新型六头高速固晶机,并已供货三星、琉明光电(Lumens)、雷曼光 电、中晶半导体等客户,具备较高技术竞争力和影响力。公司主要销售的传统 LED 双头固晶机,单价 16 万元左 右,毛利率 30%多,Mini LED 六联体固晶机单价 100 万元左右,毛利率 60%多。所以 Mini LED 固晶机的价格较 传统 LED 固晶机的价格更高,利润更好。公司预计 2021 年 Mini LED 固晶机销售约为 2 亿左右,未来增速可观。公司未来增长的主要驱动因素包括:

(1)Mini LED 产业规模迅速扩张,设备先行,根据我们对于 Mini LED 空间的测算,2025 年 Mini LED 渗透率 10%的情况下,对 Mini LED 芯片的需求量约为每年 8000 亿颗,假设目前 新益昌单台设备 120K UPH 的效率有所提升,考虑良率及稼动率,机台需求约为每年 1000-2000 台,市场空间约 为 20 亿元,将为公司带来可观收入和利润;

(2)龙头地位稳固,切入半导体固晶机打开增长空间,公司 2018 年 全球固晶设备市场的占有率为 6%,位列全球第三,国内 LED 固晶机市占率约 28%,是国内 LED 固晶机领域 的领跑者,三星、鸿利智汇、国星光电、瑞丰光电等均为公司客户,公司逐步向半导体固晶机拓展,产品已成 功导入晶导微、灿瑞科技、扬杰科技、通富微、固锝电子等知名公司,受益固晶机国产替代和先进封装扩产趋 势;

(3)超级电容受益新能源储能需求增长,公司自 2017 年开始切入锂电池设备领域,产品已涵盖卷绕机、 制片机、及制片卷绕一体机等锂电池设备,营收从 2018 年的 110 万元迅速提升至 2020 年 1153 万元,锂电 池设备或将增厚公司营收空间。

2020 年公司实现营业收入 7.04 亿元,同比增长 7.48%,实现归母净利润 1.08 亿元,同比增长 22.53%。2021 年上半年公司实现营业收入 4.94 亿元,同比增长 53.44%,实现归母净利润 9945 万元,同比增长 133.96%。

(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

精选报告来源:【未来智库】「链接」。

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