揭秘顯示驅(qū)動IC芯片，一年84億顆需求，華為入局破解國產(chǎn)芯尷尬

顯示驅(qū)動 IC 是顯示屏成像系統(tǒng)的主要部分。主要是負(fù)責(zé)驅(qū)動顯示器和控制驅(qū)動電流的功能。近年來國內(nèi)面板產(chǎn)業(yè)鏈日益成熟，而驅(qū)動 IC 作為面板產(chǎn)業(yè)鏈最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，國內(nèi)配套依然處于起步的階段，無論是 LCD 的 TDDI 還是 OLED 驅(qū)動 IC 國內(nèi)企業(yè)占比依然較低。

《顯示驅(qū)動芯 — 面板國產(chǎn)化最后 1 公里》

01. 需求暴增，顯示 IC 也鬧“芯片荒”

2020 年，全球顯示驅(qū)動芯片需求量達(dá) 80.7 億顆（包含 TDDI+DDIC）。

2020 年受新冠肺炎疫情（COVID-19）影響，顯示驅(qū)動芯片需求量實現(xiàn)同比兩位數(shù)增長達(dá) 80.7 億顆，其中大尺寸顯示驅(qū)動芯片占總需求 70%，而液晶電視面板所用驅(qū)動芯片占比大尺寸總需求的 40% 以上；中小型顯示驅(qū)動芯片占總需求 30%，智能手機(jī)占比最高，LCD TDDI 和 OLED DDIC 合計占比約 20%；2021 年，終端應(yīng)用增長依然強(qiáng)勁，同時由于電視面板的高分辨率趨勢確立，2021 年顯示驅(qū)動芯片總需求將增長至 84 億顆。

▲ 2018~2021E 驅(qū)動芯片應(yīng)用占比（%）

在去年開始的“芯片荒”浪潮下，顯示驅(qū)動 IC 也不可避免地受到了波及，根據(jù) TrendForce 數(shù)據(jù)，目前已經(jīng)有部分顯示 IC 漲價 30%。驅(qū)動 IC 缺貨，面板行業(yè)更是首當(dāng)其沖，自去年 1 月到今年 3 月，電視 50 吋 LCD 面板漲價一倍，彭博分析師 Matthew Kanterman 預(yù)估 ，液晶屏幕價格將保持上漲至今年第三季度，目前顯示驅(qū)動 IC 非常短缺。

▲ 2019~2024E 全球 DDIC 出貨量（億顆）

▲ 2020Q4 年全球 DDIC 供應(yīng)商份額（%）

2021 年價格上漲為全球 DDIC（TDDI+DDI）市場規(guī)模上升的主要推動力。根據(jù) CINNO Research 相關(guān)數(shù)據(jù)，2021 年全球 DDIC（包含 TDDI+DDI）市場規(guī)模為 138 億美元，相比 2020 年增長 55%，其中：

在全球晶圓 8 寸產(chǎn)能增量有限情況下，尤其是 90~150nm 成熟制程節(jié)點產(chǎn)能短缺較為明顯，供不應(yīng)求情況下 DDIC 價格有明顯上漲 (價格帶動 DDIC 營收規(guī)模增長~53%，出貨量帶動 DDIC 營收規(guī)模增長~2%）；

▲ 2018 年~2023 年全球 DDIC 市場規(guī)模（億美元）

▲ 預(yù)計 2021 年 Q2 DDIC 價格環(huán)比上漲（單位：美元）

在制程方面，顯示驅(qū)動 IC 制程范圍較廣，涵蓋 28nm~150nm 工藝段，其中 NB 等 IT 和 TV 工藝節(jié)點為 110~150nm；LCD 手機(jī)和平板電腦的集成類 TDDI 制程段在 55nm~90nm；AMOLED 驅(qū)動 IC 的制程段較為先進(jìn)為 28nm~40nm；依據(jù) DISCIEN 相關(guān)統(tǒng)計，每個月顯示驅(qū)動 IC 消耗晶圓約 250~270K，約占全球 Foundry 產(chǎn)能的 6%。

▲ 顯示驅(qū)動 IC 芯片的產(chǎn)品制程種類

全球主要顯示驅(qū)動芯片代工廠包括中國臺灣地區(qū)臺積電、聯(lián)電、世界先進(jìn)和力積電，韓國東部高科等，中國本土包括中芯國際、晶合集成等。

技術(shù)上，屏幕顯示驅(qū)動芯片封裝技術(shù)主要有 COG、COF 和 COP。三者主要的應(yīng)用是實現(xiàn)手機(jī)或電視系統(tǒng)對其屏幕（LCD，OLED）的驅(qū)動控制，以及與其它系統(tǒng)例如主板 FPCB、部件等的信號鏈接。在全面屏趨勢以前，基本上所有的手機(jī)都采用的是 COG 封裝工藝，這種封裝良品率高、成本低且易于大批量生產(chǎn)的直接優(yōu)勢。

在屏幕四邊寬度上：COG＞COF＞COP，在屏幕成本上：COP＞COF＞COG。COF 和 COP 的柔韌特性能使屏幕的側(cè)面區(qū)域（邊框）設(shè)計變的更窄。但是只有使用 OLED 屏幕配合上 COP 封裝才能夠?qū)崿F(xiàn)真正的四面無邊框。

在 COP 里，DDIC 直接固定在 COP 的柔性塑料基板上從而形成一個整體，這樣一來 COP 的塑料柔性基板便可不受物理限制的在手機(jī)或電視邊緣區(qū)域形成彎曲，從而進(jìn)一步縮小邊框達(dá)到近乎無邊框的效果。

02. LCD 驅(qū)動 IC，TDDI 是主流

電容屏驅(qū)動 IC 是電容屏工作處理的主體，是采集觸摸動作信息和反饋信息的載體，IC 采用電容屏工作的原理采集觸摸信息并通過內(nèi)部 MPU 對信息進(jìn)行分析處理從而反饋終端所需資料進(jìn)行觸摸控制。

顯示驅(qū)動芯片是面板的主要控制元件之一，主要功能為通過對屏幕亮度和色彩的控制實現(xiàn)圖像在屏幕上的呈現(xiàn)。目前，LCD 屏幕的驅(qū)動 IC 主要使用的是觸控與顯示驅(qū)動器集成（Touch and Display Driver Integration，簡稱 TDDI ）技術(shù)。

TDDI 芯片將顯示驅(qū)動芯片和觸控面板芯片集合到一顆芯片當(dāng)中，可以有效提高觸控顯示裝置的集成度，使移動電子設(shè)備更輕薄、成本更低、顯示效果更好。

▲ TDDI 技術(shù)

TDDI 通過接收主板發(fā)送的信息，并將信息進(jìn)行模擬數(shù)字處理和算法處理形成指令，再通過控制輸出電壓調(diào)整液晶分子的偏轉(zhuǎn)角度，從而達(dá)到控制屏幕顯示效果的目的。原有的系統(tǒng)架構(gòu)因為顯示與觸控芯片是分離的，這可能會導(dǎo)致一些顯示噪聲的存在，而 TDDI 由于實現(xiàn)了統(tǒng)一的控制在噪聲的管理方面會有更好的效果。

TDDI 優(yōu)勢：

1、 一流性能。顯示觸控一體化的系統(tǒng)架構(gòu)減少了顯示噪聲，提供了一流的電容式觸控性能，提升整體感應(yīng)的靈敏度；

2、 外型更薄。有效提升屏占比滿足手機(jī)薄型化窄邊框的設(shè)計需求；

3、 降低成本。相較于傳統(tǒng)的觸控方案，TDDI 模組工藝流程簡單。同時，集成化的 TDDI 可集成 Force Touch、3D、指紋識別等功能；

4、簡化供應(yīng)鏈。簡少了傳統(tǒng)外掛式觸控方案模組的組件數(shù)量及工藝步驟，使得良率提升，同時伴隨著 TDDI 資源的不斷豐富降低了系統(tǒng)總體成本。

TDDI 劣勢

1、較使用 TDDI 帶來的系統(tǒng)總成本的降低，目前 TDDI 本身的成本遠(yuǎn)大于單一觸控芯片加驅(qū)動芯片的成本總和；

2、需要更高的電壓，增加功耗, 在 IC 的制作流程上需要更多的 mask 及工藝程序；

3、隨著市場終端對超載邊框需求日益明確，由于 TDDI chipsize 變大而導(dǎo)致難以實現(xiàn)。

目前各大 TDDI 廠商均在與 Panel 廠商合作開發(fā)全 interlace 架構(gòu) TDDI，這也為未來 TDDI 技術(shù)主要走向之一。早期 TDDI 的架構(gòu)為顯示驅(qū)動部分與觸控部分分開，驅(qū)動顯示電路走線居中，觸控部分分布兩側(cè)。這樣做帶來的問題是芯片 chip size 變大，與 PanelBonding 時走線過多且復(fù)雜，從而增加了 TDDI 的物理成本。

隨著手機(jī)終端超窄邊框及低成本的不斷訴求，IC 廠商不斷優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)設(shè)計，將驅(qū)動顯示電路與觸控電路交錯分布（interlace），從局部 interlace 到全 interlace。此項革新解決了 chip size 過大的問題，極大的縮小了芯片大小，降低物理成本。由于電路走線設(shè)計的簡化也使得 Panel 設(shè)計優(yōu)化，層數(shù)減少從而帶來整體成本的降低。

▲ 驅(qū)動芯片工作電路結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖

近年來 TDDI 芯片，即顯示驅(qū)動芯片和觸控芯片整合的觸控技術(shù)處于不斷發(fā)展的階段；京東方公司在 2019 年 6 月 14 日提出了一項發(fā)明專利，用于解決現(xiàn)有的 TDDI 芯片在輕負(fù)載模式下觸控時間段內(nèi)出現(xiàn)空閑的問題。

Omdia 預(yù)計 2020 年 LCD 觸控和顯示集成驅(qū)動芯片（TDDI）的出貨量將達(dá)到 8.73 億顆。其中，智能手機(jī)：用于智能手機(jī)顯示屏的 TDDI 出貨量將達(dá)到 7.81 億顆。平板電腦：平板電腦 TDDI 快速滲透，2020 年預(yù)計將達(dá)到 8400 萬顆。車載：汽車領(lǐng)域 TDDI 市場也逐漸成熟，預(yù)計今年的出貨量將達(dá)到 500 萬顆。

▲ 2020 年 LCD TDDI 各領(lǐng)域出貨量占比

▲ 2020 年 LCD TDDI 各領(lǐng)域出貨量占比

目前全球 TDDI 廠家主要有中國臺灣地區(qū)的聯(lián)詠、敦泰、奇景、譜瑞等，韓國三星、SiliconWorks 等原驅(qū)動 IC 廠商也加碼 TDDI 市場，中國大陸推出 TDDI 芯片產(chǎn)品的廠商主要為韋爾股份、集創(chuàng)北方、晶門科技、格科微。

03. OLED 驅(qū)動 IC，華為入局

OLED 的驅(qū)動 IC 目前為 DDIC （Display Driver Integrated Circuit，簡稱 DDIC），主要功能：控制 OLED 顯示面板，配合 OLED 顯示屏實現(xiàn)輕薄、彈性和可折疊，并提供廣色域和高保真的顯示信號。同時，OLED 要求實現(xiàn)比 LCD 更低的功耗，以實現(xiàn)更高續(xù)航。

目前高端旗艦手機(jī)搭載 On-cell 技術(shù)的 AMOLED 面板，由于 AMOLED 面板結(jié)構(gòu)與驅(qū)動方式和 LCD 完全不同，On-cell 模式下觸控顯示同時工作會產(chǎn)生干擾，TDDI 在 AMOLED 依然處于起步階段。

▲ 智能手機(jī) OLED DDIC

2020 年全 DDIC 市場規(guī)模為 19.37 億美元 ，2020~2023 年 CAGR 12.7%，2023 年市場規(guī)模增長至 27.71 億美元。其中 5G 智能手機(jī)換機(jī)周期，OLED 加速滲透，手機(jī)為 DDIC 主要應(yīng)用領(lǐng)域，預(yù)計到 2023 年手機(jī) DDIC 市場規(guī)模為 23.87 億美元；

高端 TV 采用 OLED 屏幕后帶動 DDIC 市場增長，預(yù)計到 2023 年 OLED TV DDIC 市場規(guī)模為 1.3 億美元。

依據(jù) TrendForce 集邦咨詢研究，2021 年預(yù)計 AMOLED 手機(jī)機(jī)型比重大幅度提升至 39%；a-Si /IGZO LCD 機(jī)型需求依然強(qiáng)勁，預(yù)計全年比重僅微幅下滑至 28%；LTPS LCD 機(jī)型比重則持續(xù)受到壓縮，預(yù)計比重將減少至 33%，但其中 LTPS HDLCD 機(jī)型的規(guī)模有望逐漸增加。

▲ 2019 年智能手機(jī)顯示屏分類（%）

▲ 2020 年智能手機(jī)顯示屏分類（%）

▲ 2021 年智能手機(jī)顯示屏分類（%）

AMOLED 驅(qū)動 IC 領(lǐng)域，韓國公司處于領(lǐng)先地位，具備技術(shù)優(yōu)勢。其中 Samsung LSI 2020 年市占率超過 50% ，三星顯示（Samsung Display）的專屬供應(yīng)商，美格納次之占比達(dá) 24%；Silicon Works 歷史上依賴于單一客戶 LGD，未來爭取客戶多元化；中國臺灣地區(qū)的 Novatek（聯(lián)詠）和瑞鼎科技（Raydium）是 2020 年中國面板廠 AMOLED 驅(qū)動芯片主要的供應(yīng)商，市場份額分別為 7% 和 6%。

▲ AMOLED 智能手機(jī)顯示驅(qū)動芯片 2019 年市場份額

目前 OLED 驅(qū)動 IC 還是以韓國和中國臺灣的公司為主，國內(nèi)企業(yè)占比較低，不足 1%；依據(jù)集微網(wǎng)，半導(dǎo)體投資聯(lián)盟信息，華為海思自研的首款 OLED 驅(qū)動芯片已于 2020 年完成流片，預(yù)計采用 40nm 工藝，于 2022 年上半年量產(chǎn)；產(chǎn)能方面，由于 OLED 驅(qū)動芯片主要采用 40nm/28nm，韓國三星和 Magnachip 最先進(jìn)的制程到 28nm，整體代工產(chǎn)能偏緊的情況下，OLED 驅(qū)動 IC 產(chǎn)能也受到限制。

根據(jù) Bloomberg 信息，2020 年三星代工業(yè)務(wù)的 60% 來自于旗下 S.LSI 部門（自有銷售，包括 5GSoC, 高像素 CIS，DDI 等）；剩余的 40% 高通占比約 20%，NVIDIA, IBM, Intel 等占比剩余的 20%。

依據(jù)三星電子公司公告，2021 年公司代工業(yè)務(wù)將會注重先進(jìn)制程，拓展下游應(yīng)用包括 HPC/汽車等，而 S.LSI 則繼續(xù)聚焦于 5G SoC，高分辨率 CIS 和 DDI；

另外的 OLED 驅(qū)動 IC 玩家主要有 Magnachip 和 Silicon Works。Magnachip 是全球最大的獨立 OLED 顯示驅(qū)動供應(yīng)商 28nm OLED 驅(qū)動芯片領(lǐng)先者，具備超低功耗和最小尺寸；具備量產(chǎn)能力，截止到 2020 年 Q4，公司累計出貨 6.81 億顆。

Silicon Works 銷售主要依賴于單個客戶 LGD，2019 年開始逐漸引入中國部分面板制造商，2020 年公司 OLED 相關(guān)產(chǎn)品 LGD 占比 91%；公司主要的產(chǎn)品包括 TV/電腦/汽車等 OLED/LCD 驅(qū)動芯片以及智能手機(jī) OLED 驅(qū)動 IC，從制程的角度看，小型 OLED DDI（12 寸，28nm）；低端小型 LCD TDDI（8 寸，65nm）；大型 DDIC（8 寸，120-130nm）。

智東西認(rèn)為，在面板領(lǐng)域，中國公司已經(jīng)占據(jù)了 LCD 市場半壁江山，OLED 面板也在快速追趕三星、LG 等公司。不過在驅(qū)動 IC 上，國內(nèi)占有率不足 1%。好在面對這樣的情況，國內(nèi)有多家驅(qū)動 IC 企業(yè)已經(jīng)加強(qiáng)了自研。而且，顯示驅(qū)動 IC 的主流工藝最高的也不過 28nm 工藝，這些工藝國內(nèi)代工廠都已經(jīng)量產(chǎn)，著國內(nèi)企業(yè)加速新產(chǎn)品的研發(fā)，突破高端產(chǎn)品，國內(nèi)顯示 IC 會逐步實現(xiàn)進(jìn)口替代。

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