揭秘Mini LED,蘋果三星紛紛入局,國產面板彎道超車最佳方案 | 智東西內參

直下式背光 Mini LED具備高分辨率、HDR、壽命長、高發光效率、高可靠性等優點,可應用于手機、電視、汽車等筆電及液晶面板的背光源。 隨著封裝等生
產技術走向成熟,良率及成本問題的改善為終端應用創造條件。目前,蘋果、三星等消費電子龍頭企業開始加速布局 Mini LED 產品,風向標引領作用下,未來終端滲透率有望加速。預計 2023 年 Mini LED 背光市場規模將達約 11 億美元,顯示市場規模將達到 6.6 億美元。

本期的智能內參,我們推薦安信證券的研究報告《Mini LED 系列報告:商業化進程加速,封裝環節彈性突出》,揭秘Mini LED的商業化進程,重點討論中上游產業鏈發展概況。

本期內參來源:安信證券

原標題:

《Mini LED 系列報告:商業化進程加速,封裝環節彈性突出》

作者: 馬良 薛輝蓉

一、 Mini LED 商業化進程加速

2019 年以來,TCL、小米、華碩等消費電子品牌陸續發布旗下 Mini LED 背光產品,涵蓋電視、顯示器、筆電等多個領域。其中具有重要風向標作用的蘋果、三星等公司旗下 Mini LED 產品均預計將于 2021 年發布,龍頭帶領下,Mini LED 產業有望崛起。

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部分終端廠商 Mini LED 產品推出情況

具體來說,蘋果具有清晰的 Mini LED 產品路線圖。蘋果高度重視 Mini LED 的應用,產品路線圖規劃清晰。2019 6 ,蘋果發布搭載 Mini LED 背光技術的 6K Pro Display XDR 專業級顯示器;據 Digitimes 報道,預計 2021 Q1 蘋果將發布搭載 Mini LED 背光的 12.9 iPadPro產品;未來蘋果將進一步推出采用 Mini LED技術的產品,如14.1寸及16Macbook Pro,搭載 Mini LED 背光的 Macbook Air 則預計于 2022 年發布。

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蘋果 Mini LED 產品路線圖

三星亦已加碼 Mini LED 背光產品。據 Digitimes ET News 消息,三星已斥資 400 億韓元(約合人民幣 2.4 億元)于越南建立 50 余條 Mini LED 產線,用于生產 Mini LED 背光電視。另據三星電子,公司于 2021 1 7 日發布 Neo QLED 電視,包括 8KQN900A)和 4KQN90A)兩種機型,該電視將采用由量子矩陣技術精確控制的量子點 Mini LED 光源。

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三星發布 2021 Neo QLED 電視

P0.9 正式進入規模商業化,室內需求方興未艾LED 屏在 2001 年后隨 SMD 技術問世開始真正大規模應用,2010 年開始出現小間距產品,LED 直顯從戶外拓展到了室內場景,MiniLED 出現后,結合 COB/IMD 封裝的優勢,LED 像素點進一步縮小,對應的終端產品的顯示效果進一步提升,在室內直顯領域進一步取代原有的 LCD 產品。

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P0.9 正式進入規模商業化

產品迭出,廠商發力布局 Mini LED 顯示。目前 Mini LED 直顯已應用于光電、會議、工程等場景,據公司官微,洲明科技推出的 Umini 系列 Mini LED 顯示產品已應用于深圳市委電子政務等項目;商業顯示市場,據國星光電官網信息,TCL 發布的 1324K 高清顯示屏“The Cinema Wall”,采用 Mini LED 技術打造。

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▲?洲明科技 Umini 系列

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TCLThe Cinema Wall”顯示屏

Mini LED在背光及直顯領域都具有一定技術優勢。直下式背光Mini LED具備高分辨率、HDR、壽命長、高發光效率、高可靠性等優點,可應用于手機、電視、汽車等筆電及液晶面板的背光源。而 RGB Mini LED 顯示產品采用倒裝 COB IMD 技術,克服了正裝 SMD 封裝的打線、可靠性、像素顆粒化等缺陷,為像素間距進一步微縮化提供技術條件,顯示產品具備更高分辨率、低亮高灰等優點,且搭配柔性基板可實現柔性顯示。

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不同顯示技術性能對比

為實現 Mini LED 技術優勢,可靠性成為重點。Mini LED 背光技術方案中燈珠的數量從幾千到幾萬不等,較傳統 LED 背光的燈珠數量提高了幾個量級,而顯示領域隨間距縮小,所需燈珠數量也迅速提高。但從產品質量角度考慮,在數量提高的同時,原則上又要求 Mini LED的使用失效率逼近 0 PPM,因此對 Mini LED 的可靠性要求大幅提高。

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顯示領域中,燈珠數量隨點間距縮小迅速擴大

而傳統 SMD 技術在燈珠縮小時封裝死燈率、虛焊率上升,使得可靠性降低,在 P1.0 以下劣勢明顯,因此 Mini SMDCOB/COGIMD 等封裝技術開始在業界采用:

1Mini SMD 主要應用于 Mini LED 背光生產。Mini SMD 又稱為“滿天星”,主要優點包括:LED 器件的方案更為成熟,可靠性更高,成本也相對可控,且容易維護;同時,能夠降低 PCB 板的精度要求,從而降低 PCB 板的成本,在大尺寸、大 OD 值上具備一定的成本優勢。

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Mini SMD 技術優勢

2COB/COG 封裝具有高效率、低熱阻、更優觀看效果、防撞抗壓高可靠等優點。COB/COG進行集成化封裝,使用環氧樹脂將若干燈珠直接封裝在 PCB 板或玻璃基板上,因此無需支架和回流焊,在高密度 LED 密布下具有顯著優勢,可應用于背光及直顯兩大領域。

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SMD COB 封裝結構差異

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COB 封裝實現更高亮度與更大觀看范圍

3IMD 封裝是 SMD COB 的折中技術。COB 封裝仍然存在一定的技術難點,主要包括墨色一致性難以控制、維修困難,正裝工藝下固晶良率低、倒裝工藝下精度要求高等。IMD封裝通過對 SMD COB 技術進行折中應運而生:一方面,IMD 封裝以結構集成方式,一定程度克服了 SMD 在極小間距下的密布燈珠逐個焊接封裝的可靠性問題,提升屏幕抗磕碰能力,并克服了 SMD 產品難以避免的像素顆粒化問題,提高畫面細膩程度;另一方面,IMD 封裝克服了 COB封裝單個模塊晶體過多而帶來的一致性、壞點維修、拼接縫等問題,且降低材料成本。

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IMD 技術優勢

技術局限外,過去 Mini LED 商業化落后于預期又受制于良率與成本問題:

1Mini LED 的發展較預期有所滯緩,很大程度受芯片微縮下,量產良率問題解決遲滯所致。如從 P0.9 發展到 P0.5/0.4,在都采用倒裝工藝的前提下,COB 技術一次封裝制程良率從 80%-90%迅速下降至 60%-80%,而 IMD 技術亦有顯著的下降趨勢。

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一次封裝制程良率隨芯片微縮遞減

2)成本高企是 Mini LED 大規模應用的關鍵制約因素。Mini LED 應用燈珠數量迅速擴大,而燈珠成本受良率制約處于相對高位,導致 Mini LED 產品價格居高不下。在小間距顯示中,P0.9 產品價格顯著高于 P1.25 及以下規格產品。

從背光應用來看,以蘋果 12.9 iPad Pro為例,由于預計采用近 10000 顆的 Mini LED 芯片作為背光源,因此僅 LED 芯片、PCB 背板、驅動 IC 等零組件成本便占據較大比重,再加上測試分選以及打件等制程,據集邦咨詢推算,現階段 Mini LED 背光顯示器成本仍高于 100 美元,其中 Mini LED 背光模組成本就占六成以上。

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小間距 LED 產品價格隨間距縮小遞增

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Mini LED 背光模組占成本比重六成以上

隨著供給端技術成熟,良率及成本問題有顯著改善,創造 Mini LED 商業化應用條件。隨著技術成熟,Mini LED 量產良率問題已有明顯改善,據 WitsView,晶電預計自 2020Q4 起,2-3 個季度左右時間便可實現 Mini LED 良率突破 90%;國內企業如兆馳股份 Mini LED 封裝批量生產良率已達 99.5%

良率優化下,Mini LED 成本問題也有明顯改善趨勢,國星光電預計其 IMD 封裝成本將于 2021 Q3 實現 P0.9 整屏<4 萬元/m2。而背光方面,集邦咨詢預估每年 Mini LED 背光顯示器成本將以 15~20%的幅度下降,在 2022 年將有機會低于 OLED顯示器,具備市場競爭力。良率與成本問題的優化,為 Mini LED 終端應用滲透創造條件。

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國星光電 P0.9 顯示屏成本路線圖

Mini LED 產品有望獲得較長的存在周期Mini LED 曾經一度被認為是 Micro LED 量產前的過渡產品,但 Micro LED 受限于微縮制程、巨量轉移等技術瓶頸,在技術、行業及周期上短期內難以實現商業化。據行家說 talk,從時間長度上看,至少 5 年內 Mini LED 還將會是 LED顯示界主流研究技術路線,Mini LED Micro LED 格局上不會發生洶涌的替代。

從下游市場來看,背光+顯示雙輪驅動,Mini LED 應用市場空間廣闊:

多元化背光應用前景廣闊,背光市場受益 Mini LED 有望再增長。2010-2013 年,在海茲定律驅動下,LED 亮度提升、價格下降,LED 背光滲透率迅速提升,市場規模擴大。2013 年后 LED 背光出現飽和,而 OLED 等對 LED 背光具有替代效應,市場占比大幅下滑。據 GGII,隨著 Mini LED 在背光終端滲透,預計 Mini LED 背光市場 2023 年將達到約 11 億美元,帶動背光市場整體復蘇。

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2009-2019 年中國 LED 應用市場規模及背光占比

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Mini LED 背光市場規模

Mini LED 適逢室內大屏技術替代機遇。據行家說 talk2020 P0.9 開始有明顯產值貢獻,至年底市場需求可達 1000 平米/月,預計 2021 P0.9 市場需求可達 2000-3000 平米/月。總體來看,據國星光電,預計 2023 Mini LED 顯示的市場規模可達 6.6 億美元,20-23 CAGR 35.55%

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▲?Mini LED 顯示市場規模

芯片及封裝作為供應鏈的前端,受益于 Mini LED 商業化加速,市場空間有望擴張。據晶電估計,芯片端放量基本要提前于下游新品發布約 3-4 個月,因此 Mini LED 在下游的滲透加速使芯片及封裝龍頭企業率先受益。據行家說產業研究中心測算,在滲透率達到 10%時,Mini LED 芯片需求將達到約 87.81 萬片/月(折合 2 寸片)?。

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Mini LED 芯片需求測算(萬片/月)

二、 中上游產業鏈布局加速

Mini LED 產業鏈可分為上游的芯片研發生產,中游的芯片封裝,以及下游的應用等三大環節:上游產業主要包括襯底材料生產、外延片加工以及 LED 芯片制作等主要環節,市場主要參與者包括國內企業如三安光電、華燦光電、澳洋順昌等,海外企業如晶電、隆達等;中游主要為芯片封裝,市場參與者主要包括國內企業如國星光電、鴻利智匯、瑞豐光電、兆馳股份等,海外企業包括宏齊、東貝、億光電子等;Mini LED 下游主要應用于背光和顯示市場,背光應用涵蓋電視、顯示器、筆電、平板電腦以及車載顯示器等主流設備。

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Mini LED 產業鏈

終端滲透帶動 Mini LED 產業鏈放量。作為全球前列的消費電子品牌,蘋果和三星有非常強勢的風向標作用。隨著消費電子龍頭企業的加入,業內競爭對手在未來幾年內推出類似產品的可能性大增,Mini LED 背光終端滲透率有望提升,而 Mini LED 在顯示領域亦穩步推進。中上游產業鏈為滿足下游需要,整體 Mini LED 產業鏈有望實現突破放量。據 LEDinside 統計,2020 Mini/Micro LED 顯示技術相關項目總規劃投資約 252 億元,共有 24 個項目立項,其中有 12 個是十億級大項目,幾乎涵蓋產業鏈的設備、芯片、封裝、面板、顯示屏等所有環節。

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蘋果 iPad Pro 量產單將帶動 Mini LED 產業鏈放量

具體來看,在 Mini LED 下游滲透加速的背景下,作為 Mini LED 產業鏈中上游的芯片及封裝環節,正在持續加碼 Mini LED 布局:

1芯片端:三安光電、華燦光電、乾照光電等 A 股上市公司均有 Mini LED 擴產計劃。其中,據鄂州新聞網,三安光電預計 2021 3 月投產 Mini/Micro 顯示芯片產業化項目;另據公司公告,華燦光電、乾照光電均募集資金用于 Mini/Micro LED 等研發與制造項目。據臺灣工商時報,晶電作為蘋果產業鏈的一環,大客戶量產單推動下中國臺灣地區已有 50%產能切換至 Mini LED,預計 21 Q1 實現 95%產能轉換。

2封裝端:據公司公告,鴻利智匯在廣州花都區的 Mini/Micro LED 半導體顯示項目一期已經正式投產,設計產能達到 75 寸電視背光每月 2 萬臺,P0.9 直顯產品產能每月 1000 平方米;亦已正式簽約二期項目,設計產能 75 寸電視背光每月可達 16 萬臺,P0.9 每月達到10000平方米。據公司官微,國星光電IMD產能已達1000KK/月,計劃2021Q1 2000KK/月。其他廠商包括兆馳股份、瑞豐光電、宏齊以及東貝等均有 Mini LED 擴產計劃,加碼 MiniLED 布局。

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產業鏈持續加碼 Mini LED 布局

鑒于封裝在 LED 產業鏈中所處中游環節以及價值量所占比重、市場格局逐步走向集中化的趨勢以及封裝技術在 Mini LED 產業鏈的重要作用,我們認為封裝產業將成為 Mini LED 產業鏈的彈性首選,率先受益 Mini LED 創造的 LED 需求增長。

一方面,我們認為 Mini LED 創造的需求增長將自下而上傳遞。目前來看,Mini LED 放量的核心仍是下游應用的突破,因此作為產業鏈中游的封裝行業,將率先受益 Mini LED 需求增長帶來的行業景氣度回升。

另一方面,回顧 LED 產業鏈價值分布,封裝端市場規模約為芯片端 5 倍左右。據 CSA 數據,2019 年,中國 LED 封裝市場規模約 959 億元,同比-9.01%,約占 LED 市場的 13%,價值量約是芯片端的 5 倍。考慮到 LED 產業鏈價值占比,我們認為封裝產業有望核心受益 MiniLED 滲透加速。

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2006-2019 年中國 LED 市場規模及封裝市場同比增速

LED 芯片行業集中度較高。根據 LEDinside 數據,2018 年中國大陸 LED 芯片企業收入已占到全球市場的 67%,同比提升 6 個百分點;另據 OFweek 統計,2018 年中國 LED 芯片市場中,前三大企業產能已占市場的 60%

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2018 年全球 LED 芯片廠商收入分布(按地區)

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2018 年中國 LED 芯片市場產能競爭格局

LED 封裝行業集中趨勢明顯,龍頭企業彈性值得期待。較芯片行業,封裝端的集中度相對較低,據 LEDinsdie 數據,2018 年中國市場前十大廠商市占率約為 50%。但封裝行業呈現明顯的集中趨勢,據 GGIILED 封裝行業企業數量自 2014 年達到峰值的 1532 家后,由于行業競爭加劇,眾多中小型封裝企業逐步退出市場,中國 LED 封裝行業企業數量持續下降,預計 2020 LED 封裝行業企業數量將會下降至約 500 家。基于行業集中度提高背景,封裝行業龍頭企業有望更多受益于 Mini LED 需求增長,彈性值得期待。

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2018 LED 封裝市場市占率情況

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2010-2020 年中國 LED 封裝企業數量

封裝決定 Mini LED 的應用方向。封裝處于 Mini LED 產業鏈中游環節,不同的封裝體系技術會選擇相同的 LED 芯片,所以 LED 芯片具有被選擇性。而不同的封裝工藝會產生出不同等級的 Mini LED 顯示面板,如 SMD 技術用于萬級/十萬級左右的顯示屏生產,而 COB/COG可用于百萬級以上的顯示屏制造。

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封裝技術決定 Mini LED 的應用方向

封裝是 Mini LED 可靠性問題的主要影響因素LED 的像素失效分為內失效與外失效,兩者占比約為 1:9。內失效主要是在像素膠體內部由 LED 芯片缺陷或 LED 芯片的封裝工藝造成的;外失效主要被認為是封裝器件引腳由 SMT 的焊接工藝缺陷造成的。因此封裝技術是 MiniLED 的可靠性問題的主要影響因素。

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Mini LED 像素失效以外失效為主

綜合產業鏈環節、產業鏈價值分布、競爭格局以及技術特點,我們認為封裝將是 Mini LED產業鏈中彈性最大的環節。封裝技術在 Mini LED 生態中的重要性使其成為產業內不可或缺的一環,而作為上下游需求的交匯點,封裝環節在終端放量的背景下有望率先實現突破。且封裝產業價值量遠超芯片端,而現階段 Mini LED 封裝產業產能處于起步階段,短期內降價幅度有限,行業毛利值得期待。

因此封裝產業將成為 Mini LED 產業鏈中的彈性首選。據 LEDinside 數據,預計 2021 Mini/Micro LED 封裝市場規模將達到 1.95 億美元。

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2018-2024 Mini/Micro LED 封裝產值

智東西認為,近兩年,Mini LED產品密集發布,蘋果、TCL、海信、華碩、群創、友達、京東方等巨頭紛紛推出Mini LED背光的終端產品。隨著技術逐步成熟、成本下降,Mini-LED已經開啟商業化之路,將為整個產業鏈注入了全新活力,未來,包括設備、芯片、封裝、背光模組、面板、終端品牌廠在Mini-LED的帶動下會迎來一次加速增長。