解讀硅基微顯示技術(shù):未來(lái)顯示的新機(jī)遇

來(lái)源:投影時(shí)代 更新日期:2022-06-29 作者:那山那水

    在顯示產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)中,“硅基微顯示”即是一個(gè)新興產(chǎn)業(yè),也是一個(gè)古老產(chǎn)業(yè)。但是,從應(yīng)用市場(chǎng)看,包括XR擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)(AR/VR/MR)和投影機(jī)大屏、投影嵌入式顯示,都會(huì)是硅基微顯示的“重要市場(chǎng)”。而這兩大類(lèi)終端消費(fèi)品,近年來(lái)都處于爆發(fā)增長(zhǎng)的快車(chē)道上。因此,從消費(fèi)端看,“硅基微顯示”正在成為一個(gè)“真正的顯示行業(yè)大金礦”。

    硅基微顯示是個(gè)啥?

    硅基微顯示技術(shù),顧名思義,就是以硅基半導(dǎo)體為背部驅(qū)動(dòng)板的新型顯示器件。從共性角度看,這類(lèi)產(chǎn)品都繼承了成熟的硅基半導(dǎo)體技術(shù),采用CMOS結(jié)構(gòu)的電路作為背部驅(qū)動(dòng)板。通俗看,硅基半導(dǎo)體CMOS背板有點(diǎn)像液晶顯示中的TFT基板、或者是LED大屏的PCB電路板。

    采用硅基背板當(dāng)然是一種高成本、高工藝難度的選擇。但是硅基控制板具有眾多典型優(yōu)勢(shì):如,1.微結(jié)構(gòu)尺寸小、密度高,對(duì)應(yīng)于顯示設(shè)備就是PPI分辨率極高,例如可以達(dá)到5000PPI的水平;2.電路性能出色、可控性強(qiáng)、開(kāi)關(guān)效應(yīng)反應(yīng)迅速、電流承載力強(qiáng),這使得采用這一技術(shù)的顯示單元,如micro LED可以實(shí)現(xiàn)數(shù)十萬(wàn)尼特nit的亮度水平;3.硅基背板特別適合制備更為復(fù)雜的控制電路,甚至是直接集成制備信息處理和存儲(chǔ)的簡(jiǎn)單單元,這是硅基半導(dǎo)體的核心優(yōu)勢(shì)之一。

解讀硅基微顯示技術(shù):未來(lái)顯示的新機(jī)遇

    因此在微型顯示領(lǐng)域,硅基技術(shù)幾乎成為了“主流”方案和未來(lái)方向——特別是微型顯示單元,越是追求“小巧輕便”,就越是有利于硅基顯示技術(shù)的優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。甚至,在更小尺寸單元上的集成硅基顯示技術(shù),還能進(jìn)一步壓縮這種“顯示器件”的單位單元成本。

    以硅基電路為基礎(chǔ),目前主要發(fā)展出了包括:主動(dòng)發(fā)光顯示,如硅基OLED、硅基micro LED、硅基量子點(diǎn)(QLED);以及反射顯示,如硅基的DMD光閥(即DLP)顯示方案和LCOS顯示光閥等技術(shù)產(chǎn)品。

    這些產(chǎn)品在控制層采用硅基電路結(jié)構(gòu),但是在顯示層卻采用完全不同的技術(shù)。導(dǎo)致了不同類(lèi)型的硅基微顯示器件的制備工藝、應(yīng)用特點(diǎn)和市場(chǎng)結(jié)構(gòu)“截然不同”。例如,硅基OLED主要應(yīng)用在頭戴式顯示的XR設(shè)備之中,在軍用、民用市場(chǎng)都有不錯(cuò)的市場(chǎng)表現(xiàn),也是目前行業(yè)新興投資最廣闊的產(chǎn)品類(lèi)型——據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),國(guó)內(nèi)市場(chǎng)已經(jīng)建成、開(kāi)工和計(jì)劃的硅基OLED投資規(guī)模近300億元。這也使得我國(guó)成為硅基微顯示領(lǐng)域的首屈一指的投資大國(guó)。

    但是,硅基的微機(jī)電DMD顯示光閥,卻是比較傳統(tǒng)的技術(shù),已經(jīng)有二十多年實(shí)用歷史。市場(chǎng)幾乎被美國(guó)TI公司壟斷。其技術(shù)目前主要的市場(chǎng)是投影顯示,如電影院的投影大屏幕和市場(chǎng)火爆的家用智能投影機(jī)9成以上采用該技術(shù)方案。

    “無(wú)論是技術(shù)上還是市場(chǎng)上,不同類(lèi)型的硅基微顯示都表現(xiàn)出‘共性很大’、‘差異也很大’的特點(diǎn)”。但是,這不妨礙從XR和投影大屏應(yīng)用的火爆成長(zhǎng)中,行業(yè)窺伺到這一新興顯示技術(shù)的“巨大商機(jī)”。

    多元布局,行業(yè)企業(yè)把握產(chǎn)業(yè)先機(jī)

    目前,硅基微顯示的布局已經(jīng)成為顯示行業(yè)“下一代顯示設(shè)備”競(jìng)爭(zhēng)的核心方向之一。包括單一技術(shù)布局、多元技術(shù)布局等多種方式,眾多業(yè)內(nèi)企業(yè)正在加速投資這一產(chǎn)業(yè)。

    例如,成立于2017年的南京芯視元,已經(jīng)先后發(fā)布了硅基LCoS微顯示芯片、硅基OLED微顯示芯片、硅基Micro LED微顯示芯片、硅基micro QLED微顯示芯片。該公司以產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)和技術(shù)支持為中心,采用輕資產(chǎn)思路,提供微顯示核心器件。該企業(yè)今年6月20日發(fā)布的0.39英寸Micro OLED硅基微顯示芯片產(chǎn)品,分辨率為1920x1080,平均亮度大于1000nit,可滿足XR市場(chǎng)主流設(shè)備需求。

解讀硅基微顯示技術(shù):未來(lái)顯示的新機(jī)遇

    再例如,作為國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體顯示產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)頭羊京東方科技從一開(kāi)始就高度關(guān)注“微顯示”技術(shù)的進(jìn)步,并采用獨(dú)立或者合作方式投資了眾多硅基 OLED顯示項(xiàng)目:如,云南創(chuàng)視界成立于2017年11月,注冊(cè)資本30.4億元,京東方持股約82.8%,其8英寸硅基Micro OLED生產(chǎn)線于2019年8月實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),12英寸Micro OLED生產(chǎn)線一期于2021年9月量產(chǎn),12英寸線共規(guī)劃年產(chǎn)能為523萬(wàn)片。京東方在硅基微顯示領(lǐng)域,采用了制造為中樞,統(tǒng)領(lǐng)上游技術(shù)設(shè)計(jì)和下游產(chǎn)品開(kāi)發(fā)創(chuàng)新的投資布局。類(lèi)似路線的企業(yè)還包括昆山夢(mèng)顯、熙泰科技、合肥視涯、深圳芯視佳等企業(yè)項(xiàng)目。

    除了面向XR市場(chǎng)的硅基 micro OLED投資之外,國(guó)內(nèi)企業(yè)在LCOS領(lǐng)域也有不錯(cuò)的布局。例如,南京芯視元就有多款“時(shí)序彩色化”LCOS顯示光閥芯片。晨鑫科技所屬慧新辰自主研發(fā)的國(guó)內(nèi)首顆無(wú)機(jī)取向LCoS芯片于2020年年底達(dá)到量產(chǎn)條件,目前處于小批量生產(chǎn)之中;坌鲁娇萍疾粌H致力于LCOS芯片技術(shù)的研發(fā),同時(shí)也自建生產(chǎn)設(shè)施。目前是國(guó)內(nèi)炙手可熱的智能投影產(chǎn)品核心“芯”進(jìn)口替代競(jìng)爭(zhēng)路線上的領(lǐng)跑者之一。

    不僅是硅基OLED和lcos上國(guó)內(nèi)企業(yè)高度關(guān)注,QLED和micro LED發(fā)光技術(shù)應(yīng)用于“硅基微顯示”作為“新興技術(shù)”也得到了國(guó)內(nèi)企業(yè)的高度關(guān)注。這兩項(xiàng)技術(shù)尚未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,但是與其它硅基微顯示技術(shù)具有很大的“目標(biāo)市場(chǎng)重疊和理論上的顯示性能優(yōu)勢(shì)”,是眾多硅基OLED企業(yè)眼中的潛在“替代性”選項(xiàng)。但是,由于產(chǎn)業(yè)進(jìn)程較為緩慢,硅基QLED和硅基 MICRO LED,目前均以“研發(fā)投資為主”——對(duì)比而言硅基OLED和硅基微顯示的LCOS、DMD技術(shù)則應(yīng)用成熟度較高,以“產(chǎn)能投資為主”。

    在硅基微顯示的投資中,DMD/DLP技術(shù)是一個(gè)比較特殊的類(lèi)別。該技術(shù)的二維大陣列微機(jī)電原理,不僅導(dǎo)致其制造設(shè)計(jì)門(mén)檻更高,更有TI二十多年的苦心經(jīng)營(yíng),在全球市場(chǎng)形成了產(chǎn)能、市場(chǎng)和技術(shù)專(zhuān)利的壟斷。目前國(guó)內(nèi)對(duì)其投資和研發(fā)都處于“低谷”狀態(tài)。

    整體上,從研發(fā)創(chuàng)新到制造環(huán)節(jié),硅基顯示正在迎來(lái)數(shù)百億的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)投資高潮,并在全球市場(chǎng)處于技術(shù)創(chuàng)新和投資領(lǐng)跑的第一梯隊(duì)。作為依托XR應(yīng)用、投影智屏等新型消費(fèi)需求市場(chǎng)的“特種顯示產(chǎn)品”,國(guó)內(nèi)企業(yè)有望從“產(chǎn)業(yè)源頭”、“市場(chǎng)起點(diǎn)”開(kāi)始,構(gòu)建領(lǐng)先的先進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈和產(chǎn)業(yè)實(shí)力,為中國(guó)制造的創(chuàng)新升級(jí)舔磚加瓦。

    硅基微顯示產(chǎn)業(yè)“加速”需求擴(kuò)張

    相對(duì)于技術(shù)推動(dòng),硅基微顯示的投資高潮更多的依賴(lài)于“市場(chǎng)需求”引領(lǐng)。這方面的例子不勝枚舉。

    例如,2014年到2021年,國(guó)內(nèi)智能投影機(jī)市場(chǎng)的規(guī)模從每年四十多萬(wàn)臺(tái),上升到近五百萬(wàn)臺(tái)。其中,中高端產(chǎn)品幾乎都采用DMD光閥的DLP解決方案,屬于硅基微機(jī)電顯示產(chǎn)業(yè)陣營(yíng)。行業(yè)預(yù)計(jì),短期內(nèi)國(guó)內(nèi)投影顯示需求規(guī)模,甚至渴望超過(guò)2010年全球市場(chǎng)規(guī)模,最終形成一個(gè)千萬(wàn)臺(tái)的投影大屏市場(chǎng)。這對(duì)于DMD和LCOS兩大硅基微顯示產(chǎn)業(yè)都是不錯(cuò)的機(jī)遇。

解讀硅基微顯示技術(shù):未來(lái)顯示的新機(jī)遇

    再例如,在XR市場(chǎng)上,2021年全球需求首次突破千萬(wàn)臺(tái)規(guī)模。XR更是被認(rèn)為是元宇宙的最典型應(yīng)用硬件。目前獲得了包括META、蘋(píng)果、騰訊、百度愛(ài)奇藝、微軟、索尼等公司的高度重視和投資。行業(yè)預(yù)測(cè)2022年全球XR銷(xiāo)量在1500-2000萬(wàn)臺(tái),增長(zhǎng)率在50-100%之間。值得一提的是,XR的頭顯設(shè)備也是現(xiàn)代高精尖軍事裝備和軍事訓(xùn)練中,如殲擊機(jī)、坦克、數(shù)字訓(xùn)練設(shè)施等必備組件。對(duì)于大國(guó)而言,布局這一產(chǎn)業(yè)鏈具有“軍事信息安全”上的特殊意義。行業(yè)預(yù)計(jì),2022年硅基OLED的需求大約超過(guò)三成來(lái)自國(guó)防軍工市場(chǎng)。

    從產(chǎn)品端看,硅基微顯示的代表產(chǎn)品也很多。例如,arpara AIO 5K Micro-OLED VR一體機(jī),擁有Pancake短焦光學(xué)方案,1.03英寸Micro-OLED屏幕,分辨率為5120*2560,換算成PPI像素密度為3514,可以實(shí)現(xiàn)90Hz的刷新率,95° FOV視場(chǎng),高達(dá)1,000,000:1的對(duì)比度,DCI-P3 90%(sRGB 127%)的色域表現(xiàn)。

    例如,TCL電子旗下的雷鳥(niǎo)科技智能眼鏡先鋒版,采用雙目全彩Micro OLED全息光波導(dǎo)技術(shù),是領(lǐng)先的AR眼鏡產(chǎn)品。該產(chǎn)品外觀上類(lèi)似于一個(gè)普通的眼鏡產(chǎn)品,整體的設(shè)備重量也控制在了75g以內(nèi),可謂之在輕巧上再創(chuàng)新臺(tái)階,也間接證明了硅基 Micro OLED技術(shù)在XR領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。

    再例如,由海爾、小米等實(shí)業(yè)資本投資的一數(shù)科技,致力于為汽車(chē)提供基于LCOS技術(shù)的“抬頭顯示”解決方案。根據(jù)高工智能汽車(chē)研究院監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示,2021年僅1-5月國(guó)內(nèi)新車(chē)前裝標(biāo)配搭載HUD上險(xiǎn)量為41.45萬(wàn)輛,同比增長(zhǎng)118.96%。車(chē)載嵌入式顯示,正在成為DMD和LCOS硅基微顯示,在投影大屏之外的競(jìng)爭(zhēng)新賽場(chǎng)。國(guó)內(nèi)激光顯示上市公司光峰科技也為業(yè)界提供基于激光光源和DMD技術(shù)的車(chē)載顯示解決方案。

    整體上,硅基微顯示技術(shù)的門(mén)類(lèi)眾多、應(yīng)用終端類(lèi)型眾多,但是卻都具有“發(fā)展迅速、潛力巨大”的特點(diǎn)。硅基微顯示不僅推動(dòng)了上游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,也與下游應(yīng)用創(chuàng)新有效共振,逐漸形成了良性循環(huán)。行業(yè)預(yù)測(cè)無(wú)論是投影大屏還是XR顯示,或者嵌入式微顯示全球市場(chǎng),未來(lái)數(shù)年內(nèi)都渴望保持3成以上的復(fù)合增長(zhǎng)率,持續(xù)演繹行業(yè)高速成長(zhǎng)的“財(cái)富機(jī)遇”。

    行業(yè)發(fā)展方興未艾,技術(shù)迭代和行業(yè)創(chuàng)新是關(guān)鍵

    未來(lái)全球硅基微顯示市場(chǎng)的規(guī)?赡芨哌_(dá)“萬(wàn)億人民幣”!面對(duì)這樣的行業(yè)機(jī)遇,業(yè)內(nèi)企業(yè)需要把握“硅基微顯示處于創(chuàng)新路上”這一主線,在既有技術(shù)、成熟技術(shù)、前沿技術(shù),上游創(chuàng)新、下游創(chuàng)新、生態(tài)伙伴體系和融投資體制創(chuàng)新等方面持續(xù)“推動(dòng)綜合生態(tài)競(jìng)爭(zhēng)力”的建設(shè)。

解讀硅基微顯示技術(shù):未來(lái)顯示的新機(jī)遇

    特別是從技術(shù)路線角度看,DMD和LCOS是高度重疊的競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)、硅基OLED與硅基 QLED/硅基 micro LED也是高度重疊的競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)。這些技術(shù)重疊度高的產(chǎn)品,誰(shuí)能取得市場(chǎng)勝利,即與技術(shù)成熟度、產(chǎn)品效果、成本有關(guān)系,也與競(jìng)爭(zhēng)生態(tài)格局,下游廠商的產(chǎn)業(yè)鏈安全布局有關(guān)。

    “上中下游的合作和系統(tǒng)整合是產(chǎn)業(yè)成功的關(guān)鍵!毙袠I(yè)專(zhuān)家認(rèn)為,硅基微顯示企業(yè)切記單打獨(dú)斗。例如,硅基micro LED技術(shù),就需要與硅片、LED晶圓等上游企業(yè),XR等終端產(chǎn)品開(kāi)發(fā),游戲、教育等XR應(yīng)用場(chǎng)景與內(nèi)容企業(yè)構(gòu)成“貫通鏈條”,才能真正實(shí)現(xiàn)“技術(shù)落地、產(chǎn)品落地、價(jià)值落地”。

    技術(shù)會(huì)不斷迭代升級(jí)、行業(yè)和商業(yè)模式也會(huì)創(chuàng)新升級(jí):硅基微顯示行業(yè)方興未艾之際,既要把握戰(zhàn)略大勢(shì),也更需要精耕戰(zhàn)術(shù)細(xì)節(jié)。期待國(guó)內(nèi)科技創(chuàng)新業(yè),在硅基微顯示時(shí)代,無(wú)論是在上游產(chǎn)業(yè)鏈和技術(shù)上,還是在下游終端和應(yīng)用上,都能抓住“新物種”創(chuàng)生發(fā)展的歷史性機(jī)遇,創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)的新奇跡。

 標(biāo)簽:微型投影 VR 市場(chǎng)觀察
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