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1、.TFT-LCD驱动IC市场分析前言 20XX,真是LCD驱动IC热热闹闹的一年。日韩大幅扩产LCD面板,XX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,彩色的数量也随之增加。为了在 TFT-LCD
2、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象。而欲达此规格,不仅制造工艺上要有一定的稳定度
3、,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,效能的差异并不是很明显,因此只要堪用,价格便宜
4、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,20XX可望改善 99年开始,XXLCD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,XX业界当然不会忽略这样的市场商机,不过一直到20XX都还没有什幺成果的原因一个是设计的问题:LCD驱
5、动IC是模拟设计,XX缺乏模拟设计的人才,另一个原因便是XX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,但也需10伏特左右。比较麻烦的是Source输出的是复杂
6、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20XX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XX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,可以降低成本和提高良率,但驱动IC的输出脚位达2、300
7、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 XX13座6吋以下晶圆厂,6座厂生产驱动IC 目前XX6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I
8、C。 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。20XX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XXIC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XXIC设计公司除联咏外并未因XX晶圆制造产业发达而受益。不过自20XX10月以来,台积电联电的产能利用率从满载114调降到
9、明年第一季预测只有九成,空出的6英寸产能对XX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。1024768TFT-LCD用的Source有8颗,是否会2颗整合成1颗,就
10、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。XX6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64.80.45立生一厂62.52华邦一厂52.50.6二厂64.50.4大王
11、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:XX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
12、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,C
13、OGChip 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,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
14、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 XX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XXTFT-LCD市场的雄厚潜力,未来可以直接供应XX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XX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。 XX目前驱动IC后道的TAB封装、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TA
15、B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。XX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XX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20XX,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LCD模块厂商密切的配合,XX业者在地优势是最大的竞争武器。XX封装业者供应情形封装业务20XX月产量 万片主要客户主要股东飞信TAB封装500