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揭秘Mini LED,国产面板弯道超车最佳方案

MicroLED.cn MiniLED 2021-01-18 10:08:31 12939 0 | 文章出自:智东西内参 安信证券 MiniLED

直下式背光 Mini LED具备高分辨率、HDR、寿命长、高发光效率、高可靠性等优点,可应用于手机、电视、汽车等笔电及液晶面板的背光源。 随着封装等生
产技术走向成熟,良率及成本问题的改善为终端应用创造条件。目前,苹果、三星等消费电子龙头企业开始加速布局 Mini LED 产品,风向标引领作用下,未来终端渗透率有望加速。预计 2023 年 Mini LED 背光市场规模将达约 11 亿美元,显示市场规模将达到 6.6 亿美元。

本期的智能内参,安信证券的研究报告《Mini LED 系列报告:商业化进程加速,封装环节弹性突出》,揭秘Mini LED的商业化进程,重点讨论中上游产业链发展概况。

本期内参来源:安信证券

原标题:

《Mini LED 系列报告:商业化进程加速,封装环节弹性突出》

作者: 马良 薛辉蓉

一、 Mini LED 商业化进程加速

2019 年以来,TCL、小米、华硕等消费电子品牌陆续发布旗下 Mini LED 背光产品,涵盖电视、显示器、笔电等多个领域。其中具有重要风向标作用的苹果、三星等公司旗下 Mini LED 产品均预计将于 2021 年发布,龙头带领下,Mini LED 产业有望崛起。

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▲部分终端厂商 Mini LED 产品推出情况

具体来说,苹果具有清晰的 Mini LED 产品路线图。苹果高度重视 Mini LED 的应用,产品路线图规划清晰。2019 年 6 月,苹果发布搭载 Mini LED 背光技术的 6K Pro Display XDR 专业级显示器;据 Digitimes 报道,预计 2021 年 Q1 苹果将发布搭载 Mini LED 背光的 12.9 寸 iPadPro产品;未来苹果将进一步推出采用 Mini LED技术的产品,如14.1寸及16寸 Macbook Pro,搭载 Mini LED 背光的 Macbook Air 则预计于 2022 年发布。

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▲苹果 Mini LED 产品路线图

三星亦已加码 Mini LED 背光产品。据 Digitimes 及 ET News 消息,三星已斥资 400 亿韩元(约合人民币 2.4 亿元)于越南建立 50 余条 Mini LED 产线,用于生产 Mini LED 背光电视。另据三星电子,公司于 2021 年 1 月 7 日发布 Neo QLED 电视,包括 8K(QN900A)和 4K(QN90A)两种机型,该电视将采用由量子矩阵技术精确控制的量子点 Mini LED 光源。

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▲三星发布 2021 款 Neo QLED 电视

第二届全球Mini/Micro LED TechDays将于2021年7月30日-8月1日再次强势登录UDE2021。(点击?上面图片链接,更多详情!)

P0.9 正式进入规模商业化,室内需求方兴未艾。LED 屏在 2001 年后随 SMD 技术问世开始真正大规模应用,2010 年开始出现小间距产品,LED 直显从户外拓展到了室内场景,MiniLED 出现后,结合 COB/IMD 封装的优势,LED 像素点进一步缩小,对应的终端产品的显示效果进一步提升,在室内直显领域进一步取代原有的 LCD 产品。

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▲ P0.9 正式进入规模商业化

产品迭出,厂商发力布局 Mini LED 显示。目前 Mini LED 直显已应用于光电、会议、工程等场景,据公司官微,洲明科技推出的 Umini 系列 Mini LED 显示产品已应用于深圳市委电子政务等项目;商业显示市场,据国星光电官网信息,TCL 发布的 132″4K 高清显示屏“The Cinema Wall”,采用 Mini LED 技术打造。

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▲ 洲明科技 Umini 系列

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▲ TCL“The Cinema Wall”显示屏

Mini LED在背光及直显领域都具有一定技术优势。直下式背光Mini LED具备高分辨率、HDR、寿命长、高发光效率、高可靠性等优点,可应用于手机、电视、汽车等笔电及液晶面板的背光源。而 RGB Mini LED 显示产品采用倒装 COB 或 IMD 技术,克服了正装 SMD 封装的打线、可靠性、像素颗粒化等缺陷,为像素间距进一步微缩化提供技术条件,显示产品具备更高分辨率、低亮高灰等优点,且搭配柔性基板可实现柔性显示。

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▲不同显示技术性能对比

为实现 Mini LED 技术优势,可靠性成为重点。Mini LED 背光技术方案中灯珠的数量从几千到几万不等,较传统 LED 背光的灯珠数量提高了几个量级,而显示领域随间距缩小,所需灯珠数量也迅速提高。但从产品质量角度考虑,在数量提高的同时,原则上又要求 Mini LED的使用失效率逼近 0 PPM,因此对 Mini LED 的可靠性要求大幅提高。

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▲显示领域中,灯珠数量随点间距缩小迅速扩大

而传统 SMD 技术在灯珠缩小时封装死灯率、虚焊率上升,使得可靠性降低,在 P1.0 以下劣势明显,因此 Mini SMD、COB/COG、IMD 等封装技术开始在业界采用:

(1)Mini SMD 主要应用于 Mini LED 背光生产。Mini SMD 又称为“满天星”,主要优点包括:LED 器件的方案更为成熟,可靠性更高,成本也相对可控,且容易维护;同时,能够降低 PCB 板的精度要求,从而降低 PCB 板的成本,在大尺寸、大 OD 值上具备一定的成本优势。

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▲Mini SMD 技术优势

(2)COB/COG 封装具有高效率、低热阻、更优观看效果、防撞抗压高可靠等优点。COB/COG进行集成化封装,使用环氧树脂将若干灯珠直接封装在 PCB 板或玻璃基板上,因此无需支架和回流焊,在高密度 LED 密布下具有显著优势,可应用于背光及直显两大领域。

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▲SMD 与 COB 封装结构差异

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▲ COB 封装实现更高亮度与更大观看范围

(3)IMD 封装是 SMD 与 COB 的折中技术。COB 封装仍然存在一定的技术难点,主要包括墨色一致性难以控制、维修困难,正装工艺下固晶良率低、倒装工艺下精度要求高等。IMD封装通过对 SMD 及 COB 技术进行折中应运而生:一方面,IMD 封装以结构集成方式,一定程度克服了 SMD 在极小间距下的密布灯珠逐个焊接封装的可靠性问题,提升屏幕抗磕碰能力,并克服了 SMD 产品难以避免的像素颗粒化问题,提高画面细腻程度;另一方面,IMD 封装克服了 COB封装单个模块晶体过多而带来的一致性、坏点维修、拼接缝等问题,且降低材料成本。

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▲IMD 技术优势

技术局限外,过去 Mini LED 商业化落后于预期又受制于良率与成本问题:

(1)Mini LED 的发展较预期有所滞缓,很大程度受芯片微缩下,量产良率问题解决迟滞所致。如从 P0.9 发展到 P0.5/0.4,在都采用倒装工艺的前提下,COB 技术一次封装制程良率从 80%-90%迅速下降至 60%-80%,而 IMD 技术亦有显著的下降趋势。

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▲一次封装制程良率随芯片微缩递减

(2)成本高企是 Mini LED 大规模应用的关键制约因素。Mini LED 应用灯珠数量迅速扩大,而灯珠成本受良率制约处于相对高位,导致 Mini LED 产品价格居高不下。在小间距显示中,P0.9 产品价格显著高于 P1.25 及以下规格产品。

从背光应用来看,以苹果 12.9 寸 iPad Pro为例,由于预计采用近 10000 颗的 Mini LED 芯片作为背光源,因此仅 LED 芯片、PCB 背板、驱动 IC 等零组件成本便占据较大比重,再加上测试分选以及打件等制程,据集邦咨询推算,现阶段 Mini LED 背光显示器成本仍高于 100 美元,其中 Mini LED 背光模组成本就占六成以上。

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▲小间距 LED 产品价格随间距缩小递增

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▲ Mini LED 背光模组占成本比重六成以上

随着供给端技术成熟,良率及成本问题有显著改善,创造 Mini LED 商业化应用条件。随着技术成熟,Mini LED 量产良率问题已有明显改善,据 WitsView,晶电预计自 2020Q4 起,2-3 个季度左右时间便可实现 Mini LED 良率突破 90%;国内企业如兆驰股份 Mini LED 封装批量生产良率已达 99.5%。

良率优化下,Mini LED 成本问题也有明显改善趋势,国星光电预计其 IMD 封装成本将于 2021 年 Q3 实现 P0.9 整屏<4 万元/m2。而背光方面,集邦咨询预估每年 Mini LED 背光显示器成本将以 15~20%的幅度下降,在 2022 年将有机会低于 OLED显示器,具备市场竞争力。良率与成本问题的优化,为 Mini LED 终端应用渗透创造条件。

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▲国星光电 P0.9 显示屏成本路线图

Mini LED 产品有望获得较长的存在周期。Mini LED 曾经一度被认为是 Micro LED 量产前的过渡产品,但 Micro LED 受限于微缩制程、巨量转移等技术瓶颈,在技术、行业及周期上短期内难以实现商业化。据行家说 talk,从时间长度上看,至少 5 年内 Mini LED 还将会是 LED显示界主流研究技术路线,Mini LED 与 Micro LED 格局上不会发生汹涌的替代。

从下游市场来看,背光+显示双轮驱动,Mini LED 应用市场空间广阔:

多元化背光应用前景广阔,背光市场受益 Mini LED 有望再增长。2010-2013 年,在海兹定律驱动下,LED 亮度提升、价格下降,LED 背光渗透率迅速提升,市场规模扩大。2013 年后 LED 背光出现饱和,而 OLED 等对 LED 背光具有替代效应,市场占比大幅下滑。据 GGII,随着 Mini LED 在背光终端渗透,预计 Mini LED 背光市场 2023 年将达到约 11 亿美元,带动背光市场整体复苏。

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▲2009-2019 年中国 LED 应用市场规模及背光占比

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▲ Mini LED 背光市场规模

Mini LED 适逢室内大屏技术替代机遇。据行家说 talk,2020 年 P0.9 开始有明显产值贡献,至年底市场需求可达 1000 平米/月,预计 2021 年 P0.9 市场需求可达 2000-3000 平米/月。总体来看,据国星光电,预计 2023 年 Mini LED 显示的市场规模可达 6.6 亿美元,20-23 年CAGR 达 35.55%。

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▲ Mini LED 显示市场规模

芯片及封装作为供应链的前端,受益于 Mini LED 商业化加速,市场空间有望扩张。据晶电估计,芯片端放量基本要提前于下游新品发布约 3-4 个月,因此 Mini LED 在下游的渗透加速使芯片及封装龙头企业率先受益。据行家说产业研究中心测算,在渗透率达到 10%时,Mini LED 芯片需求将达到约 87.81 万片/月(折合 2 寸片) 。

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▲Mini LED 芯片需求测算(万片/月)

二、 中上游产业链布局加速

Mini LED 产业链可分为上游的芯片研发生产,中游的芯片封装,以及下游的应用等三大环节:上游产业主要包括衬底材料生产、外延片加工以及 LED 芯片制作等主要环节,市场主要参与者包括国内企业如三安光电、华灿光电、澳洋顺昌等,海外企业如晶电、隆达等;中游主要为芯片封装,市场参与者主要包括国内企业如国星光电、鸿利智汇、瑞丰光电、兆驰股份等,海外企业包括宏齐、东贝、亿光电子等;Mini LED 下游主要应用于背光和显示市场,背光应用涵盖电视、显示器、笔电、平板电脑以及车载显示器等主流设备。

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▲Mini LED 产业链

终端渗透带动 Mini LED 产业链放量。作为全球前列的消费电子品牌,苹果和三星有非常强势的风向标作用。随着消费电子龙头企业的加入,业内竞争对手在未来几年内推出类似产品的可能性大增,Mini LED 背光终端渗透率有望提升,而 Mini LED 在显示领域亦稳步推进。中上游产业链为满足下游需要,整体 Mini LED 产业链有望实现突破放量。据 LEDinside 统计,2020 年 Mini/Micro LED 显示技术相关项目总规划投资约 252 亿元,共有 24 个项目立项,其中有 12 个是十亿级大项目,几乎涵盖产业链的设备、芯片、封装、面板、显示屏等所有环节。

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▲苹果 iPad Pro 量产单将带动 Mini LED 产业链放量

具体来看,在 Mini LED 下游渗透加速的背景下,作为 Mini LED 产业链中上游的芯片及封装环节,正在持续加码 Mini LED 布局:

1)芯片端:三安光电、华灿光电、乾照光电等 A 股上市公司均有 Mini LED 扩产计划。其中,据鄂州新闻网,三安光电预计 2021 年 3 月投产 Mini/Micro 显示芯片产业化项目;另据公司公告,华灿光电、乾照光电均募集资金用于 Mini/Micro LED 等研发与制造项目。据台湾工商时报,晶电作为苹果产业链的一环,大客户量产单推动下中国台湾地区已有 50%产能切换至 Mini LED,预计 21 年 Q1 实现 95%产能转换。

2)封装端:据公司公告,鸿利智汇在广州花都区的 Mini/Micro LED 半导体显示项目一期已经正式投产,设计产能达到 75 寸电视背光每月 2 万台,P0.9 直显产品产能每月 1000 平方米;亦已正式签约二期项目,设计产能 75 寸电视背光每月可达 16 万台,P0.9 每月达到10000平方米。据公司官微,国星光电IMD产能已达1000KK/月,计划2021年Q1 达2000KK/月。其他厂商包括兆驰股份、瑞丰光电、宏齐以及东贝等均有 Mini LED 扩产计划,加码 MiniLED 布局。

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▲产业链持续加码 Mini LED 布局

鉴于封装在 LED 产业链中所处中游环节以及价值量所占比重、市场格局逐步走向集中化的趋势以及封装技术在 Mini LED 产业链的重要作用,我们认为封装产业将成为 Mini LED 产业链的弹性首选,率先受益 Mini LED 创造的 LED 需求增长。

一方面,我们认为 Mini LED 创造的需求增长将自下而上传递。目前来看,Mini LED 放量的核心仍是下游应用的突破,因此作为产业链中游的封装行业,将率先受益 Mini LED 需求增长带来的行业景气度回升。

另一方面,回顾 LED 产业链价值分布,封装端市场规模约为芯片端 5 倍左右。据 CSA 数据,2019 年,中国 LED 封装市场规模约 959 亿元,同比-9.01%,约占 LED 市场的 13%,价值量约是芯片端的 5 倍。考虑到 LED 产业链价值占比,我们认为封装产业有望核心受益 MiniLED 渗透加速。

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▲2006-2019 年中国 LED 市场规模及封装市场同比增速

LED 芯片行业集中度较高。根据 LEDinside 数据,2018 年中国大陆 LED 芯片企业收入已占到全球市场的 67%,同比提升 6 个百分点;另据 OFweek 统计,2018 年中国 LED 芯片市场中,前三大企业产能已占市场的 60%。

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▲2018 年全球 LED 芯片厂商收入分布(按地区)

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▲ 2018 年中国 LED 芯片市场产能竞争格局

LED 封装行业集中趋势明显,龙头企业弹性值得期待。较芯片行业,封装端的集中度相对较低,据 LEDinsdie 数据,2018 年中国市场前十大厂商市占率约为 50%。但封装行业呈现明显的集中趋势,据 GGII,LED 封装行业企业数量自 2014 年达到峰值的 1532 家后,由于行业竞争加剧,众多中小型封装企业逐步退出市场,中国 LED 封装行业企业数量持续下降,预计 2020 年 LED 封装行业企业数量将会下降至约 500 家。基于行业集中度提高背景,封装行业龙头企业有望更多受益于 Mini LED 需求增长,弹性值得期待。

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▲2018 年 LED 封装市场市占率情况

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▲ 2010-2020 年中国 LED 封装企业数量

封装决定 Mini LED 的应用方向。封装处于 Mini LED 产业链中游环节,不同的封装体系技术会选择相同的 LED 芯片,所以 LED 芯片具有被选择性。而不同的封装工艺会产生出不同等级的 Mini LED 显示面板,如 SMD 技术用于万级/十万级左右的显示屏生产,而 COB/COG可用于百万级以上的显示屏制造。

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▲封装技术决定 Mini LED 的应用方向

封装是 Mini LED 可靠性问题的主要影响因素。LED 的像素失效分为内失效与外失效,两者占比约为 1:9。内失效主要是在像素胶体内部由 LED 芯片缺陷或 LED 芯片的封装工艺造成的;外失效主要被认为是封装器件引脚由 SMT 的焊接工艺缺陷造成的。因此封装技术是 MiniLED 的可靠性问题的主要影响因素。

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▲Mini LED 像素失效以外失效为主

综合产业链环节、产业链价值分布、竞争格局以及技术特点,我们认为封装将是 Mini LED产业链中弹性最大的环节。封装技术在 Mini LED 生态中的重要性使其成为产业内不可或缺的一环,而作为上下游需求的交汇点,封装环节在终端放量的背景下有望率先实现突破。且封装产业价值量远超芯片端,而现阶段 Mini LED 封装产业产能处于起步阶段,短期内降价幅度有限,行业毛利值得期待。

因此封装产业将成为 Mini LED 产业链中的弹性首选。据 LEDinside 数据,预计 2021 年 Mini/Micro LED 封装市场规模将达到 1.95 亿美元。

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▲2018-2024 年 Mini/Micro LED 封装产值

智东西认为,近两年,Mini LED产品密集发布,苹果、TCL、海信、华硕、群创、友达、京东方等巨头纷纷推出Mini LED背光的终端产品。随着技术逐步成熟、成本下降,Mini-LED已经开启商业化之路,将为整个产业链注入了全新活力,未来,包括设备、芯片、封装、背光模组、面板、终端品牌厂在Mini-LED的带动下会迎来一次加速增长。

来源:智东西内参 安信证券

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