视涯MicroOLED近况交流-学习材料(1211)
【核心要点】:
MicroOLED产业链及供应商:
1)硅基IC设计与制造:IC设计厂一般是联咏、瑞鼎、集创北方,晶圆代工厂是台积
内可以供应刻蚀机等设备。
2)OLED制程:蒸镀机是设备投资里面单体价值最大的,一台蒸镀机的投资需要超过2
个亿。蒸镀机一般由日韩的厂商供应,例如Tokki、SUNIC和YAS等。
3)OLED封装制程:封装段用到的设备包括PECVD和ALD等,这些设备一般由国外厂商
供应。
4)CF制程:使用光刻技术,设备与阳极制造设备类似。
线FPC和偏光片贴合设备加起来价值量不到5000万。
MicroOLED生产厂商及产能:
1)国外:索尼是供应了市场上超过50%的MicroOLED产品。有一条12寸的量产线,
月产能为10k。三星正在研发尚未量产,LG进度较慢还在设备阶段。
为10k,目前处于良率爬坡阶段。视涯目前有一条12寸的量产线,月产能约为9k,
明年9月份将拥有两条生产线,月产能为18k。昆山梦显、熙泰、湖畔正在进行8
寸的研发线建设,没有量产。
关于视涯科技MicroOLED产品:
1)良率:40%-50%,良率提升取决于电路良率和蒸镀/封装良率。随着量产蒸镀/封装
良率每年可以提升10%左右。电路良率大概60%-70%,提升较难。
1、AR/VR显示方案介绍?
目前用于AR/VR显示的方案有四种:Fast-LCD、MiniLED、MicroOLED和MicroLED。
Fast-LCD和MiniLED本质上都属于LCD方案,它们都是被动发光需要发光源。MiniLED
相对于Fast-LCD的优势在于可以做更多的背光分区,来提高产品的对比度。一般
Fast-LCD是5000:1,相对较低,MiniLED做了更多的背光分区以后,分辨率可以到1-10
万:
1。
Fast-LCD有背光源,背光源是常亮的所以功耗相对OLED要高40%-60%,
MicroOLED
的对比度在10-100万:1。
MicroOLED技术是以单晶硅芯片为基底,以CMOS为驱动,以通过在硅晶圆上沉积红、
绿、蓝有机材料的微显示技术。不同于传统的AMOLED显示技术,其是以单晶硅作为驱
动背板而制作的OLED显示器件,利用成熟的CMOS工艺,将传统外置邦定的显示芯片
集成在硅基背板中,像素尺寸为传统显示器件的1/10。MicroOLED拥有更高的像素密
度(PPI),能够让显示器更轻薄短小、耗电量更少,特别适用于AR、VR等显示穿戴式
设备。MicroOLED的缺点是显示材料是有机材料,对水和氧比较敏感,导致器件寿命
较短,所以就引出了MicroLED。MicroLED是无机材料,理论上寿命和亮度比MicroOLED
的要高。
MicroLED精度尺寸小于100μm,MiniLED的晶粒尺寸一般在300μm左右。当晶粒尺
寸从MiniLED级别(300μm)降低到MicroLED级别(100μm)时,如果进一步做到
3000PPI的分辨率,像素大小约为10μm。然而,当像素大小达到10μm时,MicroLED
的晶粒亮度会发生急剧衰减,而且RGB三种颜色的衰减比例并不相同,红光衰减更为剧
烈。因此实现全彩的MicroLED方案非常困难,目前仍处于实验室研究阶段,这是亮度
问题。
第二个问题是巨量转移。MicroLED是通过MOCVD外延生长方式在蓝宝石衬底上生长出
来的,需要通过巨量转移技术将晶粒从蓝宝石衬底转移到硅基板电路上。对于高分辨率
显示器,例如3000PPI的显示器,其像素数量一般为3000×3800×3个子像素,即超
过1000万个像素。实现如此大规模的巨量转移,良率要求非常高。尽管目前巨量转移
的良率达到99.99%,但对于1000多万个像素来说,仍然会产生大约几千个坏点,这在
显示器上是无法接受的。因此,由于巨量转移和尺寸微缩化后亮度衰减比例不匹配的问
题,导致目前全彩方案无法实现量产。目前量产的MicroLED一般都是单色绿色的产品。
综合来看MicroOLED是目前AR/VR最佳的显示方案。
2、AR/VR显示的核心参数有哪些?FOV视场角:视场角决定了视野的大小和VR设备的沉浸感,为了保证达到深度沉浸的
效果,对VR的FOV要求一般做到大于90度,一般的设备也都有标称比如单眼±45度。
FOV由光机方案来决定,Fast-LCD一般用的是棱镜方案,MicroOLED一般搭配Pancake
透镜,MicroLED一般是光波导。
清晰度的核心指标-PPD:传统显示器清晰度通常用分辨率PPI来衡量,PPD的定义是每
一度视场角下的分辨率,比如PPI是3000,视场角是100,PPD就是30。PPD跟纱窗效
PPD要大于30。
余晖效应:通俗称之为延时,即画面切换时产生的眩晕感。为了降低这种眩晕感,需要
降低延时。延时是由两部分组成的:一部分是帧间延时,即两帧画面之间产生的延时;
另一部分是帧内延时,即在一帧画面内部产生的延时。为了降低眩晕感,对延迟的要求
一般是小于20毫秒。在这20毫秒的延时中,包括显示部分的延时、传感器传递的延时
以及计算部分的延时等。其中,显示部分的延时占到了60%,因此对显示的延时要求一
般是小于12毫秒,可以得出显示器刷新率的要求要大于90赫兹。
3、MicroOLED的工艺路线?
MicroOLED结合了成熟的集成电路CMOS技术与OLED技术,采用了CMOS技术中的光
刻、CMP等工艺和OLED技术中的真空蒸镀技术工艺。MicrOOLED器件工艺制程主要包
含了四个环节:
硅基IC设计与制造:主要涉及集成电路的设计和制造分别由IC设计团队和晶圆厂完成。
OLED制程:主要包括OLED微腔顶发射技术,阳极材料技术,全彩化技术等。
OLED封装制程:通过PECVD和ALD设备制作MicroOLED薄膜封装,以达到阻挡水分
子、氧气分子的作用,成膜质量关系到整个OLED微型显示器的寿命和良品率。
CF制程:通过IJP(喷墨印刷,InkJetPrinting)有机彩色滤光材料,进行曝光显影制
作硅基OLED所需的三基色(R、G、B)图形,完成彩色化工艺,主要包括涂胶、光刻、显
影和烘干4个工序。
4、像素驱动电路DDIC设计难度具体体现在哪里?
DDIC需要大量的补偿电路。像素尺寸较小时,每个像素所需的驱动电流也会相应减小。
例如,如果电流精度为1毫安,实际需要的电流精度是0.5毫安,需要使用补偿电路来
对信号进行放大,以确保每个像素能够获得准确且一致的电流。就像在近距离能够清晰地看到红绿灯而在远处就看不清楚。
目前这个环节,索尼是自己在做,视涯一般找DDIC的设计厂商如联咏、瑞鼎、集创北
方。一般是先出设计方案,再由晶圆厂代工,最后晶圆厂把电路什么的都制造完成以后
再卖给面板厂。最后一张硅基板卖过来的成本是小几千美金,它是12寸的,切割的数
量取决于切割的尺寸,切1.4寸的大概可以切50个(不算良率)。现在电路的良率相
对来说比较低,大概是60%-70%。
5、AR/VR市场规模及前景?
2022年AR/VR市场的出货量大约为1000万台。根据IDC预测2023年至2027年期间,
年复合增长率预计为33%。但实际上2023年AR/VR市场几乎没有增长,出货量甚至可能
在1000万台AR/VR市场中,MicroOLED产品渗透率约为10%-20%,其中大部分来自索
尼。目前这100万到200万台的销售额约为13亿美元,预计在2024年这个数字会因为
6、AR/VR产业链?
通芯片。光机一般有Pancake方案、Birdbath方案和光波导。
7、MicroOLED产业链情况?各环节主要供应商?
MicroOLED产业链上游主要是晶圆代工厂以及IC设计厂。IC设计厂一般是联咏、瑞鼎、
制造环节如下:
阳极制造:阳极制造包括两部分,分别是阳极的ito层和阳极的隔离层。这个过程使用
光刻方案,涉及到的设备包括曝光机、涂胶机、刻蚀机和显影机。曝光机一般由日本的
应刻蚀机等。
OLED段:OLED段主要使用蒸镀机,12寸的设备产线产能为9k。蒸镀机是整个设备投资
里面单体价值最大的,一台蒸镀机的投资需要超过2个亿。蒸镀机一般由日韩的厂商供应,例如Tokki、SUNIC和YAS等。
封装段:封装段用到的设备包括PECVD和ALD等,这些设备一般由国外厂商供应。
CF段:这段使用光刻技术,用到的设备与阳极制造设备类似。为了保护CF膜,需要
进行贴层保护。
最后进行切割与贴片、模组测试,测试阶段包括电学检测和光学检测。
8、MicroOLED国内外厂商情况?
MicroOLED国外的厂商主要是索尼,市场上大概超过50%的MicroOLED产品都是由索
尼供应。索尼有一条12寸的量产线,月产能大概是10k。此外还有三星收购的VRB公
司,三星目前处于研发阶段。LG进度相对于三星更慢一些,目前可能还在进设备阶段。
目前处于良率爬坡阶段。原本在云南昆明规划了三条12寸的量产线,但最近两个月基
视涯目前有一条12寸的量产线,月产能约为9k,已经量产两年多了。基于对市场的判
断,视涯在今年6月份又下单了一台12寸蒸镀机的量产线,明年6月份搬入,明年9
月份大概可以量产,届时将拥有两条生产线,月产能为18k。
昆山梦显在2023年购进了一条8寸的研发线,目前还处于研发阶段。熙泰和湖畔这两
家先做8寸的研发线再做12寸的量产线,目前处在8寸研发线的搬入阶段,没有量产。
除了这两家,还有奥雷德和国兆光电这两家已经量产,但是这两家量产的产品是给军方
供货,一般供的都是单色产品,单色产品跟消费级的全彩产品是在两个维度,所以他们
国内这么多厂商建MicroOLED产线的一个原因是MicroOLED的产线投资比较低,12
寸10k的产线的投资额大概是10亿。
9、视涯良率情况?
视涯良率差不多在40%-50%。良率提升的曲线取决于两个因素:电路良率和蒸镀/封装
良率。随着量产的进行,蒸镀/封装的良率可以得到提升,大约每年可以提升10%左右。
然而电路良率的提升并不那么容易,难点主要在于设计。索尼良率没有明显优势,大概
比视涯高0-10%。视涯现在在量产的是卖给国内客户如大疆和华为,大疆的飞行眼镜和大疆无人机的取景
高阶版基本没有变化,都是1.4寸的规格。第一代产品只有高阶版的1.4寸规格,而第
二代产品在2025年会有一些降规的版本出现。因为一代产品的价格较高,售价是3500
美金,成本是1600美金。在这1600美金中,MicroOLED的屏幕成本是350美金一块,
两块屏幕总成本为700美金,占了整个产品成本的45%。所以二代低阶版产品的主要目
的是降MicroOLED屏幕的成本,比如12寸的硅基板切1.4寸的可以切50个,如果把
尺寸缩小大概能切100多个,尺寸缩小分辨率、刷新率、亮度通通是不变的,这样对于
单品的成本直接减半,这是最主要的降本方案。另外索尼的代加工费较贵,所以寻找除
也会降低。
二代产品低阶版成本下降幅度会超过50%,一块MicroOLED屏幕成本会降到100多美金,
产品售价会从3500美金直接降到1500美金。
11、二代产品份额是怎么分配的?
二代还不清楚,二代的份额是二代的销量,二代的销量需要根据一代来来来定,如果一
代的销量达到了100万台,甚至超过100万台,二代应该有好几个版本包括高阶版本和
低阶版本,预测二代产品可能会冲上400万台。
份额的分配取决于索尼,第一取决于明年的销量是多少,第二取决于索尼能给他供多少。
假设明年的销量是150万台,索尼最多应该只能供100万台,剩下的50万台由谁来供?
个份额就取决于明年的销量。
12、索尼、视涯等厂商扩产情况?
OLED产品都是由索尼提供的,这部分产品会消耗索尼产能的50%。因此索尼只有一半的
是相对而言进度最快的。
13、还有哪些厂家目前在用或者是将来要用MicroOLED产品?
索尼自家的产品PSVR上有用MicroOLED类产品,其他比如视涯供的大疆。除了这些
最主要的客户,还有在2022年到2023年这里面的一些厂商,主要是一些AR的厂商,
比如像XREAL、雷鸟、Rockid等。
14、AR厂商为何青睐于用MicroOLED屏幕?
对于AR来说,最主要的是要求是眼镜轻薄,因此不会采用Fast-LCD的方案,因为
Fast-LCD一般搭配的光机较厚重,戴在眼镜上会不舒服。常见的轻薄显示方案包括Micro
OLED和MicroLED,但MicroLED的全彩实现需要通过光机,因此直接显示全彩的方案
一般采用MicroOLED。
是目前市场上出货量最大的一家,2022年出货量达1000万台,其产品尺寸和规格与苹
的尺寸再做小,对电路的压力就会更大。MicroOLED上限能够实现单眼8k的效果,其
实8k只是一个噱头,因为分辨率是用来减少纱窗效应的,做到4k纱窗效应基本上已经
感受不到,没有必要把分辨率再往上拉来消除纱窗效应。
16、MicroOLED的应用场景?
主要是两部分,一部分是AR和VR的显示,一部分是我们将电子取景器,而电子取景器
实际上是MicroOLED最早的一个应用方向。
MicroOLED是索尼发明的,索尼的相机比较好,它最开始就是用在索尼的相机上作为取景器来使用,后来索尼才把这个东西用在了他的游戏机上,然后推出了PSVR。国内用
在电子取景器上量最大的就是大疆。其他方面,MicroOLED也可以用到医疗上。
目前最主要的应用就是打游戏和娱乐。对整个MicroOLED来说,目前生态还没有建立
起来,也找不到一个更好的应用场景。
功能。一些国外的开发者发布过一些产品的视频,正常我们戴VR只是一个虚拟世界,
17、视涯的设备供应商?
在当前的产业链中,大部分使用的设备都是国外的,包括材料也以国外材料为主,而国
内的设备主要集中在模组这一段,如FPC、偏光片,以及模组的检测。FPC、偏光片都
等。
其他的一些非重要的设备是不会指定的。贴合设备不是核心设备。
18、易天供应的是什么设备?
FPC贴合和偏光片贴合设备,一条产线这两个设备加起来不到5000万,价值量不大。一
台模组的设备价格也就不到1000万。
19、清越的验证进度?
个,8寸就只能切十几个,切割经济性不好,再加上良率,实际上1个硅基板就才不到
10个好的。如果要供1.4寸或者跟1.4寸接近的,产线必须是12寸,除非是供更小的
产品比如0.5寸可以用8寸的。
尺寸和产品性能其实现在已经定下来了,现在在验证的过程中,验证结果还没出来。他
有一部分是,价值量大概小几千万。
22、相较于AMOLED,有哪些新增设备?
只有CMOS光刻制程设备相对来说是新增的,这些设备大部分都是国外的,国内能做的
很少,因为对设备制程能力要求很高,特别是稳定性要求很高。蒸镀机也没有国产的,
蒸镀机在某些部件上的功能要求实际上比AMOLED更高。例如蒸镀机有一个重要的功能
就是对位,它要求基板是透明的。AMOLED无论是玻璃还是柔性的PI,CCD对位都不会有
困难。但是如果衬底变成了不透明的硅基板,就需要重新设计,这是比较困难的部分。
AMOLED成本里材料成本超过20%,所以国产化需求很迫切,但在MicroOLED里材料成
本占比在10%以下,材料国产化动力不足。
23、DDIC成本在MicroOLED占比是最高的吗?
对的,硅基板占比很高会超过50%,这张硅基板只有晶圆厂可以做。