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1、 WWW.CHINA-TFT.COMTFT-LCD驱动IC市场分析前言 2000年,真是LCD驱动IC热热闹闹的一年。日韩大幅扩产LCD面板，台湾厂商面板产能逐渐开出，对驱动IC需求日益增加，99年底开始缺货的驱动IC更是雪上加霜。市场需求明显，使LCD驱动IC已逐渐成为受到业界嘱目的明星产业。一、LCD驱动IC的关键技术问题1、液晶显示器显像原理 2、驱动IC驱动方式 3、高频高压，模拟设计不易 TFT-LCD 要表现出彩色，是靠红绿蓝三个子像素浓度（色阶）的组合。浓度的控制是由Source驱动IC输入电压信号决定。计算机图形的彩色浓度是指每个像素包含彩色信息的数据位数量，随着数据位的增加，
2、彩色的数量也随之增加。为了在 TFT-LCD上表现CRT的效果，就必须有足够的灰度等级来获得1,600万多种彩色。目前是用8bit储存色调控制，每个子像素有2的8次方等于256个色阶，三个子像素合成一个像素的颜色，2562562561670万个颜色。所以Source驱动IC根据图形控制器送出的8位数据调整输出的电压，因此在设计上比较困难。数字IC只用于处理1和0，其中的晶体管只要能够区分开与关的状态，作为开关使用即可，不需做到太精确。但对于Source驱动IC来说，对电压和电流的控制就要精确的多，这关系着LCD的穿透率（即亮度），若不同的输出点，其电压差超过一定的规格则可看到显示画面不均匀的现
3、象。而欲达此规格，不仅制造工艺上要有一定的稳定度，也需要相当的IC设计技术。如前所说，模拟的东西就是要靠经验。Gate驱动IC的设计难度就不若Source，因为对于电压和电流要求不那幺严苛。但为求对比明显，Gate驱动IC输出的电压要够大才能使液晶分子扭转的够快，因此其所承受的电压高达40伏特。而在LCD显示面板尺寸持续增加，同时对于显示品质越来越重视的情况下，Gate驱动IC的设计与制造难度会增加。4、产品品质为关键，单凭低价不易成 因此，关于LCD驱动IC，重要的不是能不能work，而是显示的品质如何。具有设计驱动IC能力并不难，但是要能通过客户的验证才是最关键的。很多IC放在密闭的机壳里
4、，效能的差异并不是很明显，因此只要堪用，价格便宜还是有人买。但驱动IC显现出来的效果好坏是很明显能够区分的，一台8、9百美元的LCD监视器如果因为这一颗4美元的驱动IC而不为市场所接受，是怎幺算都划不来的。所以新进业者在刚开始产品品质还不稳定时，想要利用低价抢进市场的方式是不太容易的。液晶显示器显像原理图二、LCD驱动IC技术的发展趋势1、模拟高压制造工艺难觅产能，2001年可望改善 99年开始，台湾LCD产业在厂商大规模投入下，产值成长幅度相当惊人。但是关键的驱动IC完全仰赖进口货源。同时从99年初开始，全球驱动IC就已传出供货吃紧的警讯，台湾业界当然不会忽略这样的市场商机，不过一直到200
5、0年都还没有什幺成果的原因一个是设计的问题：LCD驱动IC是模拟设计，台湾缺乏模拟设计的人才，另一个原因便是台湾的代工业者也缺乏驱动IC所必备的高压制造工艺。1.1 Gate40伏特Source10伏特一般数字只要3伏特 全球LCD驱动IC会缺货的原因，除了LCD面板成长超乎预期，主要还是由于高压制造工艺的产能不足。一般数字IC中晶体管设计的处理电压只约3伏特，如果电压高到40V，就会造成短路的现象。Gate驱动IC需要承受高达40伏特的电压，闸极和隔离层的厚度需要增厚，因此对于离子植入的深度要求较高，制造工艺必须重新调整或购入新的设备。而Source驱动IC，电压的要求虽然不像Gate，但也
6、需10伏特左右。比较麻烦的是Source输出的是复杂模拟的离散电压，IC各晶体管承受的电压不同，制造工艺参数也必须经过一番调整。 刚好2000年上半遇到半导体景气畅旺，代工产能吃紧。高压制造工艺和原本数字产品的制造工艺相差颇大，要调整的参数太多。加上驱动IC对台湾而言是一个新产品，还需要经过试产阶段，因此没有份量或特殊背景的IC设计业者很难获得下单的机会。 Gate驱动IC需要承受高电压，制造工艺多在1微米以上，因此多以5英寸和6英寸厂生产。Source驱动IC目前多以6英寸晶圆0.5微米制造工艺生产。也有厂商计划以8英寸0.35微米或0.25微米制造工艺生产。虽然线宽越小生产的晶粒就越小，可
7、以降低成本和提高良率，但驱动IC的输出脚位达2、300百脚，晶粒上接点（pad）的配置也使的晶粒缩小不易。加上驱动IC为模拟产品，线宽缩小不像数字IC只需考虑物理性质的变化，整个数值都需重新计算，等于重新设计一般，因此如德仪（TI）等原本就以6英寸厂生产的厂商，并不打算改以8吋厂来生产驱动IC。1.2 台湾13座6吋以下晶圆厂，6座厂生产驱动IC 目前台湾6英寸以下晶圆厂共有13座，唯一的4英寸厂是大王的一厂。5英寸厂有4座，分别是汉磊一、二厂（原合泰），华隆一A、一B厂及华邦一厂。而6英寸厂则有8座，包括旺宏一厂、茂硅一厂、华邦二厂、联电二厂、台积电一厂、二厂、汉扬（原德碁一厂）、天下。在8
8、英寸厂方面，联电也挪出数千片的0.35微米8吋产能，为生产LCD驱动IC。 由于驱动IC制造需要高压制造工艺，目前有高压制造工艺可用于生产驱动IC的有台积电、联电、华邦、旺宏、茂硅、汉扬、汉磊。目前联电帮联咏代工，汉扬、汉磊帮日立、NEC代工，茂硅、旺宏帮夏普代工，立生帮德仪代工，华邦产能自用。2000年上半年因为代工产能吃紧，不可能只有进行试产，而不进入量产，因此对于刚要推出产品的台湾IC设计业者而言，争取产能是相当的不容易。 除了专业代工的台积联电外，其余厂商的产能不是自用就是已被日本厂商包下，而台积电联电LCD驱动IC的产能也不多。所以台湾IC设计公司除联咏外并未因台湾晶圆制造产业发达而
9、受益。不过自2000年10月以来，台积电联电的产能利用率从满载（114）调降到明年第一季预测只有九成，空出的6英寸产能对台湾驱动IC设计业者应是颇有助益。台积联电之外，其余晶圆厂也可能调整生产线制造驱动IC。同时TFT-LCD的Source也可能用8英寸晶圆厂生产，明年驱动IC制造的产能应是充裕不少。1.4 目前输出最高480脚位,短期内不会集成 而驱动IC是否会集成，目前还是看产品的应用而定。STN-LCD手机上驱动IC和控制IC集成在一起。PDA因为对体积的要求不像手机严格，所以驱动IC是单独一颗。TFT-LCD由于是彩色应用，又要求高对比及快速反应，所以驱动IC分成Source和Gate
10、。1024768TFT-LCD用的Source有8颗，是否会2颗整合成1颗，就只要4颗就行了？但因为8颗Source时一颗晶粒上有384个channel，2颗整合成1颗的话接脚就多的吓人，对TAB和面板上的配线难度增加不少。因为每颗驱动IC驱动的像素增加，驱动IC到近距离的像素和到远距离像素的长度就相差越多，要解决传输距离不同而有相同的电压电流输出就更为困难。所以芯片生产良率及面板的需求而言，短期内不会集成。不过也有厂商推出480 channel的产品，可以缩减驱动IC的数目。台湾6英寸以下日圆厂现状 单位：万片/月公司厂别圆晶尺寸最大产能制造工艺技术台积电一厂620.8二厂680.5联电二厂
11、64.80.45立生一厂62.52华邦一厂52.50.6二厂64.50.4大王一厂430.7天下二厂62.50.5汉磊一厂510.5二厂53.50.5汉扬一厂620.45华隆一A厂51.50.8一B厂52.50.6旺宏一厂63.50.32茂矽一厂63.80.3资料来源：台湾电子时报2、LCD驱动IC封装占成本5成以上，更影响显像效果 封装制造工艺是整个驱动IC生产流程相当关键的一环，成本比重也很高。如TFT-LCD的Gate驱动 IC，TCP封装成本占50以上。更重要的，封装品质的好坏对于驱动IC的表现有很大影响。2.1 IC设计、TAB厂商、面板厂商需紧密结合 TFT-LCD的驱动IC封装是
12、采用TCP的方式，以满足驱动IC高脚数与缩小尺寸的需求。TCP封装方式，一是在晶圆上长金凸块，另一个是在是在TAB卷带上设计内外引脚，两者完成后，将晶圆上的晶粒切割下来，将上面的金凸块与TAB卷带的内引脚对准，热压结合再封胶完成。 LCD模块厂商在组装时，将封装完的驱动IC和面板接合时也需用到热压处理，因此必须要使玻璃与驱动IC封装体的热膨胀系数接近到可允许的范围，也就是玻璃的热膨胀系数要接近TAB的缩拉比。所以模块厂要向驱动IC供货商拿TAB卷带的规格及热膨胀系数，去要求玻璃厂生产配合的玻璃来做组装。反过来说，当模块厂已经有固定使用的玻璃规格时，驱动IC供货商必须去迁就这个规格作封装。所以供
13、给不同客户时可能要开不同TAB的模具，造成成本的增加。 除了TCP封装以外，COG（Chip On Glass）是另一种较便宜的封装方式。COG的方式就是直接将长好金凸块的晶粒，用倒装芯片的方式直接焊在导电玻璃面板上的线路，可以省去TAB卷带。由于TAB卷带的成本很高，占TCP封装的七成以上，因此COG可以省去的成本是相当诱人的。2.2 TCP、COG各有考虑 COG封装方式已经发展很久，虽有低成本的吸引力，但却一直无法取代TCP封装，主要就在于风险太高。TCP封装的驱动IC，封装后会再做一个测试，测试通过后才会进行和面板接合的步骤。COG的封装封完后驱动IC就已经在玻璃面板上，测试也没的测试
14、，就只能看面板点亮的结果如何。若是没过也无法重工，只有直接整个驱动IC拔掉报废。对于模块厂商而言风险太高，因此在大尺寸的TFT-LCD上，因为要用的驱动IC数目多，COG封装的比例是少之又少。手机应用的STN-LCD，因为只用到一颗驱动IC，因此在成本的考虑下多使用COG封装。2.3 台湾投入长金凸块，TAB封装厂商如雨后春笋 99年底开始，由于本身产能不足，同时看好台湾TFT-LCD市场的雄厚潜力，未来可以直接供应台湾市场的需求，不少日本厂商如日本TI、夏普纷纷来台寻觅产能。加上台湾不少晶圆厂都有发展驱动IC的计划，后道的庞大商机，以吸引不少封装厂商投入。 台湾目前驱动IC后道的TAB封装、
15、测试厂商，包括飞信、南茂、颀邦、慎立、福葆等厂。颀邦、福葆具备从晶圆长金凸块至TAB封装、测试等能力；而联电转投资的慎立则专注在做晶圆金凸块的业务，至于TAB封装及测试部份，则策略性地与硅品合作，朝专业分工进行；茂硅集团的南茂移转自TAB封装技术夏普，预计在茂硅驱动IC出货量提高，而且也顺利取得机器设备后，封装产能达1,000万颗。有几家新成立的厂商也有跨入长金凸块领域，如米辑科技、攸立半导体与利弘等。华邦与东芝转投资成立的华新先进是以TAB封装为主，华邦驱动IC出货后华新先进达到单月200万颗的产能。台湾业界从99年起，或是更早就开始注意到LCD驱动IC的市场潜力了。不过迟迟未大举投入的原因是台湾缺乏模拟设计的人才，晶圆厂缺乏驱动IC所必备的高压制造工艺，后道封装业者也没有金凸块和TAB技术的配合，整个从设计到量产的体系都未臻完整。但预期2001年，从晶圆制造到后道封装测试技术与产能都已就绪，对于驱动IC设计业者相当有利。由于驱动IC为模拟产品，特殊的产业特性，需要和晶圆厂、封装厂LC
