中國DDIC產業如何找到市場突破口

由於技術門檻低、產能大,大尺寸螢幕的DDIC(直接數位積體電路)成為突破口。隨著顯示產業轉移和投資增加的趨勢,中國大陸的DDIC供應鏈正進入快速發展階段。

大尺寸為切入點,中小領域加速產業轉移替代

驅動IC產業鏈一般由IC設計-晶圓代工-封裝測試-面板廠組成。 目前的供應瓶頸主要在於晶圓代工廠的產能。

DDIC產業鏈相對簡單。 DDIC作為顯示影像系統的重要組成部分,在電子產品中的成本約佔10-15%。 但由於內嵌大量芯片,在芯片設計行業屬於低毛利產品。


在產能吃緊的階段,顯示芯片往往會因為利潤低等特點而受到晶圓代工廠的擠壓。 由於顯示產品的多樣性,DDIC的工藝範圍也比較廣,主要產品涵蓋28nm-150nm工藝。

其中NB(Notebook)、MNT(Monitor)、TV等IT產品以110-150nm為主。 

主要用於LCD智能手機和平板電腦的集成TDDI(Touch+DDIC)工藝為55-90nm。

AMOLED驅動IC比較先進的工藝是28-40nm。

其他規格較低的驅動芯片,如可穿戴、白電、小家電等分辨率較低的應用,本章不做討論。

圖 1. DDIC 工藝及其競爭解決方案
資料來源:DISCEIN、Frost&Sullivan
圖 1. DDIC 工藝及其競爭解決方案

2021年各款DDIC供應都將出現不同程度的吃緊。 除了自身需求增長外,同製程其他類型IC的晶圓用量也會影響DDIC的供給

2021年電源管理芯片最為緊缺,10M以下的低端影像芯片、指紋識別芯片需求增加,將不同程度擠壓電視和IT的晶圓供應。

車載MCU芯片製程主要集中在28-40nm,導致AMOLED的DDIC供應難以快速補足,同樣處於該製程供不應求。

DDIC約佔整體晶圓產能的3%,晶圓代工佔比6%

據DISCEIN了解,DDIC消耗的晶圓產能約為250-270K/M;

  • 如果按9500年約2021K/M以上的晶圓產能計算,實際佔比不到3%。
  • 若剔除約5000K/M的IDM產能(如三星、英特爾),剩餘代工產能(如台積電、聯電、中芯國際)約為4500K/M,DDIC佔比不足6%。
圖2. 全球晶圓產能與DDIC主流消費晶圓佔比分佈
資料來源:DISCEIN、Frost & Sullivan
圖2. 全球晶圓產能與DDIC主流消費晶圓佔比分佈

智能手機和電視消耗大量晶圓

根據Omdia的數據,9英寸以上的TV、MNT、NB、TPC(平板電腦)等大尺寸DDIC的需求量佔總需求的70%。 其中液晶電視面板佔比超過40%。 由於其年面板出貨量約270億片(AVC Revo 272.2年為2020億片),超高清佔比超過50%,DDIC需求量大,晶圓消耗量大。

在中小型DDIC市場中,智能手機的市場份額最大。

2020年,LCD和AMOLED面板的DDIC晶片佔總需求的20%。然而,由於智慧型手機的驅動晶片通常整合了觸控和T-CON功能,其單晶面積約為電視驅動晶片的三倍,導致其晶圓消耗量接近下游主流顯示器晶片的一半。

2021年,IT產品的增長依然強勁。 同時,由於更高分辨率在電視面板中的滲透率提高,據Omdia稱,預計8.4年主流DDIC的總需求將增長至2021億顆。 

圖3. 全球主要驅動IC年出貨量佔比
資料來源:DISCEIN、Frost & Sullivan
圖3. 全球主要驅動IC年出貨量佔比

終端所需的DDIC數量與面板尺寸和分辨率成正比。 尺寸越大、分辨率越高,需要的DDIC數量越多。

未來,隨著大面板屏幕尺寸的增加,以及分辨率和色域要求的不斷提高,各終端產品所需的DDIC數量將進一步增加。

台灣和韓國廠商佔據了大部分顯示驅動市場份額

根據Omdia的數據,台灣廠商在大尺寸DDIC市場的份額最大。 24年Novatek以2020%的份額位居第一,其次是奇景光電、瑞鼎光電、三星LSI、LG Silicon Works。


在智能手機領域,台灣廠商以LCD領先,80年佔有率接近2020%,聯詠、ILITEK-MTK分列前兩位。

圖 4. 2020 年大尺寸 DDIC 市場份額 1
資料來源:DISCEIN、Frost & Sullivan
圖4. 2020年大尺寸DDIC市場份額
圖 5. 2020 年 LCD 智能手機 DDIC 市場份額
資料來源:DISCEIN、Frost & Sullivan
圖 5. 2020 年 LCD 智能手機 DDIC 市場份額

在AMOLED領域,韓國廠商憑藉技術優勢佔據主導地位

三星LSI在2020年佔據了AMOLED顯示驅動一半以上的市場份額。作為三星SDC的獨家供應商,LSI和Magnachip(原SK海力士半導體)尚未與中國大陸面板廠商合作。

2020年,聯詠和鐳是中國大陸面板廠主要的AMOLED驅動芯片供應商,市場份額分別為7%和6%。

圖 6. 2020 年 AMOLED 智能手機 DDIC 市場份額
資料來源:DISCEIN、Frost & Sullivan
圖 6. 2020 年 AMOLED 智能手機 DDIC 市場份額

隨著國內面板廠商份額的提升,上游供應鏈的轉移帶動了國內DDICs產業的快速發展。

在大尺寸DDIC領域,集創和ESWIN增長明顯。 ESWIN是京東方2020年最大的TV DDIC供應商,集創在京東方、惠科等面板廠商的份額持續提升。 2020年集創和ESWIN市場份額分別為3.2%和2%。

智能手機DDIC領域,國內企業市場份額仍較低,但呈現局部突圍態勢

2020年,豪威科技收購Synaptics移動TDDI業務,積極結合自身CIS產品優勢,在中國市場進行拓展。

2020年底,集創開始為小米量產TDDI。

2020年第三季度,Viewtrix開始量產AMOLED驅動芯片。

2021年下半年,華為海思自主研發的OLED驅動芯片已完成試產,計劃2022年正式完成量產並交付供應商。2021年下半年芯片樣品已發送京東方、華為、榮耀等廠商進行測試。

2021年,SinoWealth後裝AMOLED DDIC已量產出貨; 它計劃在 2022 年年中推出預組裝品牌市場規格芯片。

電視顯示驅動:國內廠商切入顯示驅動領域的最佳入口

電視面板是消費最多的顯示器類別。

DDIC通過電壓驅動面板的源極線控制百萬像素的通斷狀態顯示。 在常規IC設計中,對驅動IC數量影響最大的因素是分辨率。

單個電視面板驅動IC一般有960-1366個頻道。 HD分辨率OC的常規設計需要3個驅動IC,一般FHD為6個,UHD為12個。

除了傳統設計,面板製造商也在開發雙柵極(一個驅動通道驅動兩列)或三柵極設計(一個驅動通道驅動三列)。 入門級的32寸HD有一個或兩個驅動IC設計。 不過,目前超高清在整體電視中的佔比超過50%。 這種方案在分辨率越來越高的情況下很難實現。

據DISCEIN統計,電視面板所需的驅動IC數量對應270億顆年出貨量,出貨量約2.5億顆,是消費量最大的顯示品類。

解析度參數源線(分辨率*3-RGB)單片機驅動通道常規IC用量(個)
HD1366*768409813663
FHD1920*108057609666
UHD3840*21601152096612
資料來源:DISCEIN、Frost & Sullivan
表 1. TV DDIC 的使用
圖 7. 電視各分辨率佔比
資料來源:DISCEIN、Frost & Sullivan
圖 7. 電視各分辨率佔比

TV驅動IC率先成為大陸廠商最佳切入點

以下原因說明,我們認為目前的電視驅動IC是主要的突破口。

(1)大尺寸電視面板標準化程度最高,技術壁壘低於中小尺寸;

(2)電視顯示驅動年需求量約2.5億顆,占主流顯示比重較大;

(3)經過數次顯示面板產業轉移,我國率先實現了大陸在大尺寸液晶電視領域的主導產業格局。 前三名的競爭格局已經形成。 連同CHOT等其他面板廠商,電視驅動IC的需求由大陸廠商主導。

目前電視也是競爭最激烈的領域,整體份額比較接近。 其中,中國大陸廠商群創和EAWIN也佔有一定份額。 根據CINNO Research的數據,在本土驅動芯片廠商中,90年上半年在TV、MIN、NB等中大尺寸應用中,二者之和占據了2022%以上的市場份額。

圖8. 全球液晶電視供應商出貨面積百萬平方米
資料來源:DISCEIN、Frost & Sullivan
圖8. 全球液晶電視供應商出貨面積(萬平方米)
圖9. 2020年電視驅動IC競爭格局
資料來源:DISCEIN、Frost & Sullivan
圖9. 2020年電視驅動IC競爭格局
液晶顯示
單位:百萬
20Q120Q220Q320Q42020總計21Q121Q221Q321YTD 同比2021股
改變
京東方11.611.812.411.647.315.415.114.9
TCL11.210.19.68.839.710.110.310.5
群創9.311.011.010.641.99.89.49.2-11.5%-1.5%
香港通訊6.47.48.78.731.39.69.68.5
LG顯示器6.75.25.95.923.76.06.25.3-2.2%
AUO4.95.25.04.920.04.74.64.4-9.6%-0.6%
尖銳0.81.73.44.510.44.34.24.1
CEC2.93.33.53.713.43.73.83.4
Samsung6.55.77.36.125.61.62.01.7-72.4%-6.8%
中電熊貓G6 - - - - - 1.20.90.9 -
中電熊貓4.64.14.74.618.0 - - - - -6.5%
總額64.665.471.669.5271.366.466.162.9-2.1% -
資料來源:DISCEIN、Frost & Sullivan
表 2. 電視面板製造商出貨量

MNT顯示驅動:多維應用場景,大陸廠商迎頭趕上

MNT 產品尺寸豐富。 MNT和TV的形式類似,只是TV在場景上比較簡單和標準。 

MNT帶來了更多的應用場景需求,比如屏佔比、刷新率、平面曲面、分辨率等豐富的多維度特性。 MNT用於辦公、娛樂、電競等多種場景。 

由於尺寸限制,MNT 使用較少

在用量上,由於體積普遍較小,MNT很難像電視一樣輕鬆使用10顆以上的960通道DDIC,而傾向於使用較少的1446通道DDIC。

結合MNT的整體規模和驅動IC使用通道的趨勢,MNT面板所需的驅動IC數量對應160億顆年出貨量,出貨量約900億顆,僅比TPC多幾個主要應用。

與大陸電視面板廠商主導的產業結構相比,跨國界仍處於強勢地位。

其中,京東方出貨量位居全球第一。 其他排名靠前的廠商主要包括韓國LG Display、台灣友達和群創光電。 目前,大陸廠商正在加大MNT投入,繼續追趕。 

液晶顯示
單位:百萬
20Q120Q220Q320Q42020總計21Q121Q221Q321YTD 同比2021股
改變
京東方8.911.311.411.443.112.312.413.5
LG顯示器7.08.89.29.033.99.88.99.4
AUO4.96.47.37.125.77.17.27.4
群創3.96.35.65.020.94.64.85.5-4.4%-1.0%
TCL0.91.31.92.46.42.43.13.7
香港通訊 - 0.30.61.32.32.03.03.1
中電熊貓G6 - - - - - 1.21.50.7 -
Samsung4.05.15.44.819.20.60.50.0-92.5%-11.2%
中電熊貓2.83.13.32.711.9 - - - - -7.7%
總額32.342.644.743.7163.439.941.443.2 -
資料來源:DISCEIN、Frost & Sullivan
表 3. 顯示面板製造商出貨量

MNT驅動IC仍不是新廠商的首選,但隨著產業轉移,其份額正在快速增長。

MNT驅動IC產品看似與電視規格相差不大,但由於整體規模、產品多樣性、客制化等原因,並非新廠商入市的首選。 目前高度集中的主要是台灣廠商為主。

不過,目前國內面板廠商正在迎頭趕上。 隨著MNT面板產業向大陸份額轉移,大陸集創、EXWIN和NewVision增長迅速。

圖10. 2020年MNT驅動IC競爭格局
資料來源:DISCEIN、Frost & Sullivan 
圖10. 2020年MNT驅動IC競爭格局

NB驅動IC:後疫情時代承接新剛性需求,完全被台廠壟斷

後疫情時代,筆記本承擔了更多的新剛性需求,消費量約為電視的一半。

疫情期間,包括居家經濟、線上辦公室和教育等在內的各種剛性需求,特別是筆記型電腦的集中採購,大大增加了筆記型電腦的新剛性需求,預計2022年將略有下降。

據TrendForce預測,2022年全年出貨量將同比下降3.3%至238億台,其中chromebook佔比約12.4%。 出貨勢頭略有放緩,受線上經濟影響衍生的需求有所下降。

NB產品的分辨率結構目前以HD和FHD為主,佔比接近90%,因此IC用量相對較少。 230億塊NB面板年出貨量約1.2億顆IC,接近電視用量的一半。

NB IC需求數量對應每年出貨230億片面板,出貨量約1.2億片,接近電視消費量的一半。

圖 11. 全球筆記本電腦市場規模(單位:百萬台)
資料來源:DISCEIN、Frost & Sullivan
圖 11. 全球筆記本電腦市場規模(單位:萬台)

解析度參數源線(分辨率*3-RGB)單片機驅動通道常規IC用量(個)分辨率
HD1366*768409813663或4
FHD1920*1080576014464或6
WQHD2560*1440&2560*16007680144665%
UHD3840*21601152014468 -
資料來源:DISCEIN、Frost & Sullivan
表 4. NB DDIC 的使用

NB驅動IC基本為台廠壟斷,技術門檻較高

從供應商來看,除了京東方較早採用首創的G8.5代線量產方案,迅速佔領市場,位居全球第一。 台灣和韓國有2~4家廠商,目前大陸廠商的NB線還沒有掌握領先。

由於NB特別注重功耗、畫質和COG設計,提高了驅動IC的技術門檻,其供貨完全由台廠主導。 第一名的聯詠和第二名的瑞鼎佔據了60%以上的份額,大陸廠商的參與度相比TV和MNT要低一些。 

2021年,由於供應商的高度寡頭壟斷,驅動IC成為NB面板供應的製約因素,尤其是技術門檻高,大陸廠商難以快速補充。 

除了技術門檻外,由於NB驅動IC的通道數、COG設計、功耗等因素,12英寸晶圓可以生產約5K的TV IC或7K以上的MNT IC,但只能生產2-3K的NB IC。 預計2022年NB驅動IC供需好轉將晚於MNT和TV,受缺芯風波影響。

圖11. 2020年NB驅動IC競爭格局
資料來源:DISCEIN、Frost & Sullivan
圖11. 2020年NB驅動IC競爭格局
液晶顯示器/OLED
單位:百萬
20Q120Q220Q320Q42020總計21Q121Q221Q321YTD 同比2021股
改變
京東方12.015.716.014.658.318.819.520.7
AUO8.813.113.613.849.314.015.015.4 -0.6%
群創8.211.814.514.549.114.113.615.4 -0.9%
LG顯示器5.99.610.510.536.410.39.89.7 -1.9%
尖銳1.82.62.73.010.12.72.93.1 -0.2%
錯覺1.12.32.12.37.82.72.42.5
瀚宇彩晶0.20.20.50.51.40.80.51.1
TCL0.30.40.30.31.20.50.91.0
天馬 - 0.10.10.10.30.20.40.6
香港通訊 - - - - - 0.52.92.8 -
中電熊貓1.33.42.53.010.1 - - - - -4.6%
三星顯示器0.10.20.30.30.90.71.21.3
總額39.759.462.962.9225.065.569.173.6 -
表 5. 筆記本電腦面板製造商出貨量

AMOLED驅動IC:滲透率提升帶動高速增長

AMOLED滲透率持續提升,目前正進入建設高峰期。 內地及韓國廠商仍在投資興建新廠以增加產能,同時進行良率提升、技術優化及產品創新。

根據TrendForce,42年智能手機用AMOLED面板的市場滲透率為2021%。儘管AMOLED顯示面板IC持續供不應求,但智能手機和OEM製造商在其新機型中擴大AMOLED面板的使用趨勢,這將帶動AMOLED市場滲透率的增長,預計46年將增至2022%。

與此同時,OLED的下游應用也逐漸從智能手機擴展到可穿戴設備、平板電腦、筆記本電腦等領域。 供應商已經從SDC的壟斷發展為多家大國的局面。

圖 12. 智能手機的技術市場份額
資料來源:DISCEIN、Frost & Sullivan
圖 12. 智能手機的技術市場份額
單位:百萬個三星顯示器三星顯示器中國證券交易所天馬維信諾LGDEDO2021總計
剛性靈活的靈活的靈活的靈活的靈活的剛性/柔性
榮譽618
華為10713
OPPO702010574
VIVO50201460
小蜜60403371
Samsung100604157
Apple11060169
其他42023
總額2802504729176020585
資料來源:DISCEIN、Frost & Sullivan
表 6. OLED 中智能手機品牌和 OEM 供應鏈數量關係

AMOLED驅動IC工藝要求高,同一工藝多款競品盈利能力強

AMOLED驅動芯片的製程範圍為28-55nm,是成熟製程中生產最緊的。 在這個範圍內,更多具有盈利優勢的競爭產品,如車用MCU、高端CIS、消費電子SoC等,使得AMOLED產能被擠出,其需求優先級低,難以滿足。

大陸廠商尚不具備大規模供應AMOLED驅動IC的能力

與AMOLED面板廠商結構類似,AMOLED前三名的驅動IC均來自韓國,包括三星LSI和LG Silicon Works。 前三名的份額已經超過80%,第二名主要是聯詠、瑞鼎等台灣廠商。

大陸芯片廠商不具備量產的能力。 目前,在芯片和產能缺位的情況下,大陸面板廠商處於相對被動的地位。

晶圓代工產業製約大陸OLED驅動IC發展

韓國晶圓代工廠與OLED驅動芯片設計廠商深度綁定,形成垂直整合模式,在全球處於領先地位。

台灣晶圓代工廠也與本土OLED驅動芯片設計廠商深度合作,優先為本土廠商代工。

大陸晶圓代工廠主要代工LCD驅動芯片,而OLED驅動芯片代工經驗較少,因此大陸廠商大多不得不將訂單交給台灣。

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