OLED显示驱动芯片行业分析

OLED显示驱动芯片行业分析背景由于中美关系的对立，芯片行业成为角逐的一个主力战场，大家主要关注点在高制程的SOC，对显示屏芯片的关注度较少。OLED（有机发光二极管）显示屏因为高的色域，自发光，电流驱动等优势已经在手机行业得到广泛的量产，OLEDDDIC的成本占到模组成本的近1/3，本文针对OLEDDDIC（DisplaydriverIC）的行业先做简要分析。一、从设计公司的地域划分：韩国、台湾、美国、大陆，此顺序也基本代表着该行业内的技术优劣。1、韩系的量产最多的厂家主要是LSI、Siliconworks和Magnachip。1-1）LSI主力供应给三星，并同时供应给国内的华米OV，三星的显示芯片供应&技术均是非常健康的；1-2）Siliconworks是几乎是苹果手机的独供，因为苹果的技术研发实力的加持，该公司的技术能力不容轻视；1-3）Magnachip背景较为复杂，因美国芯片制裁，原计划被大陆收购，后续被叫停，原先供应给三星的芯片和国产品牌手机，服务完现有项目将被暂停，现阶段开发针对国产市场的芯片，能否量产以及量产情况还需要进一步观察。2、台湾的设计公司有Novatek、Raydium、Ilitek、Focial、Himax等。2-1）Novatek是国产OLED屏幕的主力供应商，20年即进入了华米OV等头部品牌客户；2-2）Raydium在21年行业内相对缺料的环境下，也相继打入了OPPO，vivo，荣耀等品牌客户；2-3）Ilitek作为oppo的合作关系较为密切，主要供应给oppo，同时供应给了联想；2-4）Focial和Himax虽在LCD显示行业表现突出，但是在OLED领域暂无量产表现。3、美国的代表公司为新思，其OLEDDDIC产品目前全部供应给华为和荣耀。4、大陆厂主要代表为：Chipone、Eswin、云英谷，芯颖、晟合、昇显微、韦尔、海思。4-1）Chipone、Eswin和云英谷在20-21年由于疫情原因导致的缺货，在华为和荣耀均有接近百万级别的量产；4-2）芯颖、晟合、昇显微等主要供货给华强北等维修市场；4-3）韦尔虽然背景较为雄厚但是，进入OLEDDDIC行业较晚，目前推出的产品还处于验证阶段，后续是否量产还有待观察；4-4）华为海思也在开发自己的OLED显示驱动芯片，当前应该在验证中，因特殊背景原因，预期后期仍将处于相对被动的局面。总结1：OLED显示驱动芯片由原本的韩系垄断已被打破，台系厂商的的技术能力也紧追韩系，大陆设计公司虽技术能力较差，但也逐步进入品牌客户，行业格局上呈现出混战状态。二、Fab资源和设计公司合作关系OLEDDDIC主要投产的Fab有三星、UMC、TSMC、GF(GlobalFoundry)、SIMC、、HLMC、PSMC。1、三星Fab：28nm和55nm均成熟量产。作为三星半导体的主力Fab基本全部满足给三星电子的手机，OLEDDDIC这一块主要是28nm制程，部分55nm服务与三星电子的低端手机。2、UMC：40nm和28nm制程均成熟量产。2-1）三星在UMC28nm也争取了近1/2的产能，用来服务于国内的OPPO、vivo和小米等品牌客户；2-2）Novatek作为联电系的亲儿子，在20-21年缺货期间，通过向屏厂和终端收费给UMC付保证金的方式，也锁定了1/3的产能，并且为了保证其在行业内的技术领先优势，通过价格等方式再推各家终端客户由40nm制程切换至28nm制程；2-3）22年-23年还是40nm和28nm制程共存量产的局面，预计24年制程上，UMC会全部切换至28nm。3、TSMC：成熟的制程为40nm制程，28nm制程开发中。3-1）TSMC40nm投产的公司有Siliconworks、Iiltek、Raydium、云英谷等；3-2）秉承着苹果绝对优先的策略，基本上产能全部被苹果锁定给了Siliconworks；3-3）其他设计设计公司的厂家所分到的产能较少，大陆在TSMC投产的公司基本已全部叫停，云英谷因为其在AR和VR等领域的技术优势，也是苹果发力的领域，TSMC给云英谷保留部分产能；3-4）TSMC的28nm也在追赶UMC28nm，但是预计TSMC28nm产能释放在23年下半年到24年上半年。4、GF:40nm和28nm制程均有量产4-1）28nm制程主要投产的是Magnachip，因三星策略原因，此部分产能后续将暂停，这样导致了Magnachip必须寻找其他Fab资源；4-2）值得一提的是，大陆厂商Chipone已撬动GF40nm【新加坡】和GF28nm【德国】，23年的上半年推出，但是大陆设计公司在GF的话语权，还有待商榷。4-3）Novatek在GF也撬动不少产能，预计会在24年量产。5、SIMC：40nm制程已量产，28nm制程开发中5-1）40nm制程是由Raydium联合开发的工艺，因此Raydium也是SIMC40nm第一大客户，目前已经在各家终端量产；5-2）其次是产能主要分配给了豪威、Eswin、Chipone以及一些小的OLEDDDIC设计公司，SIMC因政策原因，是各个国产设计公司的主要投产Fab；5-3）SIMC28nm制程，预计时间在23年下半年。6、HLMC：成熟制程为55nm,28nm制程开发中。6-1）22年Maganchip在HLMC联合直接跳过40nm制程，开发28nm制程，并于今年6月份出样，现在BOE验证中;6-2）如验证OK，顺利在品牌客户量产，将极大地提升大陆的Fab资源的竞争力，大陆设计公司的也将会大规模转移至HLMC。7、PSMC：主要服务于LCD的TDDI产品，现在准备开发40nm的OLEDDDIC工艺，但是预计至23年，此部分产能释放较小。8、Nexchip：合肥晶合，55nm高压制程，主要量产TDDI，现阶段已经在同时开发40nm和28nm的高压制程，预计24年有望可以给设计公司投片，Nexchip的产能能量产后，估计OLEDDDIC晶圆价格会被打下来。总结2：三星电子自己的Fab供应自己的产品；台湾的UMC资源被三星和Novatek抢占；TSMC基本被苹果锁定；SIMC主要被Raydium锁定并服务给其他大陆设计公司；GF被Chipone锁定；HLMC的28nm验证中，产能潜力较大，PSMC待进一步观察。整体局面是一级设计公司锁定最优的Fab资源，二级设计公司主力资源转移至SIMC和HLMC。三、终端OLEDDDIC资源池1、苹果：Siliconworks独供，并且苹果拥有的自己的DDIC设计能力很强，最早的如LTPO等驱动技术的专利都是苹果在2000年即开始布局，目前这一块至少领先其他品牌3年。2、三星电子：中高端产品均采用LSI供应，自有供应链，安全健康，并可以给国内品牌供应。3、华为&荣耀：主力供应商是新思和Novatek。华为和荣耀还因制裁的背景，也乐意扶持国产厂家，同时给大陆厂家：Chipone、云英谷、Eswiin等量产机会。4、oppo&vivo&xiaomi：22年韩系LSI使用量明显降低，仅在高端产品保留部分LSI的供应。主力切换至台系厂商如Novatek、Raydium和Iltek。同时也在积极验证大陆设计公司的产品，择机导入，国产化23年-24年显著增加。总结3：和设计公司与Fab的合作关系类似，品牌终端的OLEDDDIC使用情况也呈现出各家抱团的情况，国产品牌终端在OLEDDIC国产化趋势也在加速。OLED显示驱动芯片技术方向OLEDDDIC的技术方向可以分为3类：带Ram【内存】的IC、Ram-lessIC和TDDI【显示&触控集成的IC】一、带Ram的OLEDDDICOLEDDDIC有两个Ram，分别是DemuraRam和DisplayRam。1、带Ram的OLEDDDIC1-1）DemuraRam：屏幕产家会对面板的显示不均等问题进行补偿，补偿的数据存储在FlashIC内，在正常显示时，OLEDDDIC会从FlashIC通过SPI协议Reload对应的自己内部的DemuraRam，用于显示的效果补偿。1-2）DisplayRam：系统传输的图片数据会先存在显示DisplayRam内，显示时在通过从DisplayRam调用。这种显示方式称为Commandmode。在显示静态画面时，系统不要持续送图，显示IC自己刷新Ram即可，在静态画面的场景更省功耗，显示效果较优。1-3）需要注意的是DisplayRam的大小也直接决定了显示IC能支持的帧率和分辨率大小，“3每个颜色的bit位OLEDIC的压缩倍率”，即可以计算出所需要占用的Ram大小；比如1280✘2800的分辨率，RGB共计3个颜色，是8个bit，DDIC的VESA选择1/3压缩，因此计算出来的Ram大小为：1280✘2800✘8✘3✘1/3=28672000bit=28.7Mbit。【有关OLED显示屏幕能支持的分辨率和帧率计算，这个后面再发光详细讨论】。1-3）缺点：Ram的大小基本占到到了IC空间上的75%，因此IC的size会比较大，并且Ram较高。综上，带Ram的OLEDDDIC因为功耗低，显示效果好，是目前各家终端量产的主力。2、OLEDRamlessDDIC2-1）Ram：Ramless是保留了demuraRam，而砍掉了displayRam。2-2）驱动：主机需要支持送图给OLEDDDIC，即只能跑vedieo模式，在视频场景上，预计功耗和带Ram的相差不大，但是静态场景，功耗会较高。虽然国产厂商推出，在AOD【息屏显示】的场景下，可以借用其demuraram去作为AOD的display，在AOD模式下跑无demura效果的commadmode，这样可以降低AOD模式下的功耗水平；但是Vediomode和commandmode的互相切换，以及有无demura效果对实际用户的使用场景影响，需要调试确认，保守的话，不考虑功耗，全程跑vedio模式是可以的。2-2）产能&成本：因为减少了DisplayRam，IC的size降低接近一半，同一片晶圆的切片量预估可以提升40%，在结合晶圆价格，可以推算出来相同制程的Ram和Ramless的DDIC，成本约有1.5美金的价差。也正是这个价差，以及连任正非老爷子都要喊着活下去的大环境，各家终端，均在重点关注Ramless的验证和量产导入。目前主要进展最为迅速的是“性价比之王”和“非洲之王”两个终端。综上，RamlessOLEDDDIC除了便宜没有什么好处，是后续降本的趋势。3、TDDIOLED显示屏的显示和驱动集成芯片，据说前期是华为与Novatek一同开发，华为被制裁后，Novatek将此芯片变成公版，21年下半年即已经出样，目前各家屏厂和终端均基本完成了验证。3-1）成本：LCD的触控前期也是采用外挂方案，但是已经与LCD的触控pattern是设计在自己的驱动背板内的，因此LCD的TDDI的panel可以减少光照的mask，成本降低显著，收益明显。OLED的触控当前都是“外挂互容”，驱动上面，很难将触控集成在驱动电路内，现在推出来的OLEDTDDI芯片也是针对外挂的，因此panel上面并没有省到任何成本。IC制程上，现在量产的触控IC的模拟和数字部分采用的制程不一样，模拟部分用的110nm相对落后的制程，和显示ic合二为一以后，全部采用先进的40nm或者28nm制程的，成本上会有上升。因此针对OLEDTDDI在成本维度上并没有实现“1+1＜2”反而会“1+1≥2”；3-2）触控性能：当前在量产的是外挂式的互容方案，而Novatek目推出的自容方案，理论上对比现有的触控的信噪比会有提升，但是基于笔者验证结果看，其触控性能也仅仅是相对于现在外挂式的性能相当，甚至还会略差；后续厂家也有厂家在检讨互容方案，这个可以期待一下；3-3）外观：同样因为是“外挂自容”方案，相对于“互容”方案，以经验4mm左右需要一个通道，自容方案的触控走线明显增多，直接导致产品的下边框增加，在笔者所在公司，手机的性能全部要给外观让步【注：实际大部分人买手机也确实因为颜值】，这个是产品经理无法接受的，因此产品并不care；3-4）功耗收益：OLEDTDDI相比较与现在量产的外挂的触控IC，触控部分的制程迭代到了28nm，因此在功耗上是有降低的，也是目前笔者能想到的唯一收益。3-5）量产情况：虽然在手机上目前并未量产OLEDTDDI，但是在小尺寸的OLED手表上面已经量产了；当前流行的上下折叠手机的副屏，各家基本在3寸左右，对整机堆叠空间要求极高，是有明确的需求的，但是目前选用手机的TDDI的话，IC的size过大并且成本高，不利于堆叠；选用手表的OLEDTDDI，其对应的通道数又无法支持对应的触控需求，因此上下折叠副屏依然选择手表的DDIC和TPIC。综上，OLEDTDDI成本、触控性能、外观是负面影响，功耗的这点收益不足以支持其现阶段在手机上应用。后续量产应该会由手表扩展到上下折叠的副屏，手机上的量产应用，还需要时间。显示芯片市场分析及下游发展概况按尺寸及应用场景分类，显示面板可分为中大尺寸面板和小尺寸面板。中大尺寸面板主要应用于电视、显示器、笔记本电脑及车载显示等中大尺寸显示终端，小尺寸面板主要应用于智能手机、平板电脑、可穿戴设备等小尺寸显示终端。显示面板需要多颗分别实现不同功能的显示芯片各司其职、共同协作才能完成图像显示及优化的功能。其中，TCON芯片能够对面板显示的图像分析及时序控制进行处理，负责接收分析前端主控SoC或GPU芯片的图像数据输入信号，并转换为显示驱动芯片能够识别的信号，向其提供控制指令；最终由显示驱动芯片将TCON芯片输出的各类信号转换为面板可识别的模拟电压，以控制屏幕的亮度及显示色彩的变化。显示芯片广泛用于消费电子、工业显示、人机交互等场景，随着5G、物联网、新能源汽车等终端应用市场的不断发展，下游市场对显示芯片的需求空间巨大。根据CINNOResearch数据，在线办公、远程教育、居家娱乐等应用场景需求激增，相应刺激了电视、显示器、笔记本电脑等显示终端产品的销售，2021年全球显示芯片市场规模得以快速增长，市场规模达到158亿美元；2022年以来，受全球消费电子与显示终端市场需求冲击影响，全球显示芯片市场规模回落至143亿美元，预计2027年将恢复增长至150亿美元。显示芯片市场中，TCON芯片的需求量与市场规模占比较低，主要系单个显示屏幕中通常由一颗TCON芯片搭配若干显示驱动芯片以实现显示控制功能，显示驱动芯片的单屏搭载数量会根据显示方案的不同和显示需求的差异而变化。不同于TCON芯片，显示驱动芯片数量受显示屏幕面积、分辨率、显示面板架构等多种因素的影响，面积更大、分辨率更高的显示屏幕存在更多的像素点，通常需要更多的显示驱动芯片，如一块用于电视及商显领域的FHD显示屏幕通常包含2-6颗源极显示驱动芯片。因此，TCON芯片的需求数量相比显示驱动芯片的需求数量较小，整体市场规模相对较小。此外，TCON芯片在中大尺寸及小尺寸终端中的应用呈现出不同的发展趋势。在小尺寸显示领域，由于智能手机、可穿戴设备等小尺寸显示终端对产品轻薄度存在较高要求，因此多采用将TCON芯片、显示驱动芯片等整合为一颗显示芯片（DisplayDriverIC）或直接搭载集成度更高的TDDI芯片（触控与显示驱动集成芯片），该部分市场被列入显示驱动芯片市场。在中大尺寸显示领域，除部分对显示效果调校需求不高的电视产品采用TCON-less解决方案（由屏端主控SoC芯片直接集成时序控制算法与功能）外，搭载独立的TCON芯片仍是中大尺寸显示终端的主流选择。随着屏幕分辨率、刷新率、色彩等显示效果的提升，显示终端所需的TCON芯片产品性能不断提升，为TCON芯片市场创造了良好的发展空间。（1）TCON芯片市场概况近年来，随着居民生活、消费水平提升，受到消费升级及品牌商技术革新的推动，消费电子行业取得了长足发展。显示面板广泛应用于电视、显示器、笔记本电脑、智能手机、车载显示等细分领域，具有广阔的市场需求空间，为TCON芯片市场规模提供了有力保障。根据CINNOResearch数据，2021年在线办公、远程教育、居家娱乐等需求增加，带动全球TCON芯片市场需求快速增长，全球TCON芯片市场需求量增长至6.19亿颗，市场规模增长至12.43亿美元，较2020年大幅增加；2022年受上一年度销售规模激增对后续市场需求有所透支及消费电子市场低迷的影响，全球TCON芯片市场相较于2021年有所回落，需求量和市场规模分别降低至5.22亿颗和10.27亿美元。未来几年，预计2023年全球TCON芯片的市场需求量仍小幅下调，随着下游市场回暖以及TCON-less解决方案渗透率逐渐达到瓶颈，2024年起全球TCON芯片市场需求量将保持平稳，预测2027年全球TCON芯片市场需求量为5.00亿颗。虽然全球TCON芯片需求量有所下调，但显示终端产品分辨率、刷新率等显示性能指标的不断提升对TCON芯片的产品性能、可靠性及芯片复杂度提出了愈来愈高的要求，TCON芯片的单芯片平均价值量有望持续提升，长期来看能够推动TCON芯片市场规模的稳健增长，预计2024年起全球TCON芯片市场规模将恢复持续增长，2027年全球TCON芯片市场规模将达到14.45亿美元，下游市场需求较为稳定。在电视TCON市场方面，根据CINNOResearch数据，2022年全球电视TCON芯片市场需求量为1.38亿颗，市场规模为2.63亿美元，相较于2021年有所回落。2023年至2025年，受到下游面板行业需求周期性变化等因素的影响，全球电视TCON芯片市场需求量小幅下调。长期来看，独立TCON芯片可提供更加强大、更为精细的显示控制功能，在全球电视应用领域市场仍将维持较大的市场需求量，预测2025年起全球电视TCON芯片市场需求量将保持平稳，2027年全球电视TCON芯片市场需求量为1.22亿颗。与此同时，随着高分辨率、高刷新率等高性能产品带来电视TCON芯片价值量的逐步提升，预计2024年至2027年期间全球电视TCON市场规模将恢复增长，2027年全球电视TCON芯片市场规模将达到3.37亿美元。在显示器TCON市场方面，全球市场需求量总体相对稳定。根据CINNOResearch数据，全球显示器TCON芯片市场需求量在经历了2021年的短暂增长后，2022年需求量回落至1.43亿颗，并将在后续年度保持相对稳定，预测2027年全球显示器TCON芯片市场需求量为1.38亿颗。近年来，电子竞技行业发展迅速，用户人群持续增长，互联网的飞速发展及游戏直播的兴起等因素带动电子竞技产业链发展，拉升了高刷新率的电竞显示器的需求。由于高分辨率、高刷新率等高性能产品带来显示器TCON单芯片价值量的逐步提升，2022年全球显示器TCON芯片市场规模为2.23亿美元，与上一年度持平，预计2027年市场规模将达到3.13亿美元。在笔记本电脑TCON市场方面，市场需求量及市场规模总体保持稳中有升态势。目前全球笔记本电脑显示屏主要以LCD技术为主，未来AMOLED技术在笔记本电脑显示屏的渗透率有望提升，将推动OLEDTCON芯片产品需求上升。根据CINNOResearch数据，全球笔记本电脑TCON芯片市场需求量在经历了2021年的大幅增长后，2022年市场需求量回落至2.16亿颗，市场规模下滑至5.09亿美元。长期来看，笔记本电脑TCON芯片的需求量将稳定在2.15亿颗左右，且由于高端显示产品占比逐步提升，单芯片价值量的提升将带动全球笔记本电脑TCON芯片市场规模逐年增长，预测2027年将达到7.59亿美元。从应用领域来看，全球TCON芯片市场中，笔记本电脑TCON芯片的占比最高，与此同时，电视TCON芯片和显示器TCON芯片仍保持较大市场需求。其他应用市场中，近年来受益于汽车智能化浪潮的发展，车载显示市场快速成长，车载显示TCON芯片市场规模也逐步攀升。随着液晶电视、显示器等设备的智能化、网络化、大屏化，终端市场对TCON芯片的低功耗、高分辨率、高刷新率、大尺寸以及丰富的画质功能等要求将不断提升，未来TCON芯片产业规模将持续增长。（2）画质芯片市场概况画质芯片用于提升图像与视频效果，主要应用于电视、游戏显示、专业显示等对画质性能要求较高的显示终端产品中，不同类型产品与不同应用场景对显示画质都有不同的个性化需求。具体而言，画质芯片能够提供对比度增强、背光处理以及色彩增强等功能，使得图像更加清晰、生动；此外，画质芯片还能够提升屏幕在高清影像、电竞游戏等场景中针对运动画面的处理能力，减少运动模糊和图像残影，使得运动过程的呈现更加流畅。随着4K/8K的推广与人工智能技术的发展，基于深度学习、大算力、高带宽的高端画质处理需求也越来越多，需要更快速的数据处理能力与更智能化的画质优化能力，为画质芯片的迭代提出了更高的性能要求。对于搭载于电视中的独立画质芯片，其主要功能是满足电视厂商画质处理引擎的相关算法需求，能够对信号中的影像信号和图像进行处理和修复，在清晰度、降噪、色彩增强、对比度提升、运动补偿等方面起到至关重要的作用。电视产品的画质解决方案可通过搭载独立画质芯片，或将画质算法直接集成至电视主控SoC两类方式解决。在部分高端电视品牌中，往往通过搭载独立画质芯片的方式实现自有画质引擎相关的计算功能，一方面降低主控SoC的运行负担，另一方面体现自身的差异化算法优势。对于电视厂商而言，开发独立画质芯片需要拥有强大的算法能力，并收集大量前端视频素材信息形成数据库以训练画质优化算法，因此，开发画质芯片需要投入庞大的资源，也具备较高的研发门槛，目前市场中采用独立画质芯片方案的代表厂商包括索尼、三星、LG、海信等。由于独立画质芯片的应用目前主要集中于高端品牌电视中，其市场规模整体较小，2022年全球画质芯片需求量为600万颗，未来随着画质处理功能进一步集成化的发展，独立电视画质芯片的需求量将有所下降，相关算法将更多集成于显示主控SoC中。除电视领域外，单独的画质芯片在游戏显示、专业显示、手机、平板电脑等领域也有所应用，主要用于提升视频流畅性、画面细腻度、对比度等方面。未来随着VR/AR、车载显示的发展，独立画质芯片有望在以上新兴领域实现扩展。（3）显示驱动芯片市场概况全球显示驱动芯片按类别分主要可以分为LCD驱动芯片，TDDI驱动芯片（触控显示整合芯片）和OLED驱动芯片，2020年全球各类驱动芯片总需求量为83.27亿颗，2021年增长至89.22亿颗，受消费电子需求走弱的影响，2022年下降至81.07亿颗。长期来看，随着消费电子市场复苏，以及各类显示器向更大尺寸，更高分辨率发展，都会促进驱动芯片需求量稳定增长，预计2027年全球各类驱动芯片总需求量将增长至88.91亿颗。其中，OLED驱动芯片保持快速增长趋势，预计从2022年的9.29亿颗增长至2027年的18.83亿颗；TDDI驱动芯片随着LCD智能手机市场的萎缩，其市场需求量预计在2025年达到高峰，未来逐步降低，预计至2027年市场需求约10.37亿颗；LCD市场份额受OLED等新型显示技术的侵蚀而逐步下降，使得LCD驱动芯片需求量也逐步下降，预计从2022年的61.89亿颗降至2027年的59.71亿颗。2021年，晶圆产能持续紧缺，驱动芯片价格快速增长，全球驱动芯片市场规模也大幅增长，2021年全球驱动芯片市场规模为142亿美元，较2020年大幅增长；2022年后，随着消费电子需求走弱，芯片供需反转，芯片价格大幅下降，使得市场规模逐步下降至正常水平，2025后