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TFT-LCD液晶屏驱动IC先容

发布时间:2018-11-07

TFT-LCD监视器和电视上所使用的集成电路(IC)大约占总原材料成本的17%。TFT-LCD监视器和电视的电路分成两个部分,一部分是整和在TFT-LCD面板模块之上,称之爲驱动电路,所用的IC称之爲驱动IC。另一部分是专业IC厂家配合面板厂家设计的控制电路,是独立于面板之外的元件,其所用的IC称之爲控制IC。


驱动IC的主要生産厂家是TFT-LCD面板厂,根据DiplayResearch的统计资料,2000年的市场排名依次是日本电气企业,市场占有率 20%;夏普,市场占有率 20%;日本德州仪器,市场占有率 19%;松下,市场占有率12%;日立,市场占有率10%;SAMSUNG,市场占有率7%;东芝,市场占有率 5%;爱普生,市场占有率 3%;除日本德州仪器爲TFT-LCD面板厂家OEM之外,大部分都是TFT-LCD面板模块厂家。也基本上和TFT-LCD面板模块出货量多少成正比的。到了2001年,随着日本TFT-LCD行业的没落,市场发生了重大变化,2001年的市场排名依次是日本电气企业,市场占有率 20%;SAMSUNG,市场占有率 15%;日立,市场占有率 11%;夏普,市场占有率11%;台湾联咏(Novetak)市场占有率7%;日本德州仪器,市场占有率7%;现代Hynix,市场占有率 7%;松下,市场占有率 6%;东芝,市场占有率5%;台湾华邦,市场占有率3%;台湾奇景Himax,市场占有率3%。2002年,驱动IC需求量大约爲7亿片,2003年估计达到10亿片,虽然量很大,但是毛利很低,已经低于20%,同时生産驱动IC需要有8英寸晶圆厂支援,而日本的8英寸晶圆厂都亏损严重。加上TFT-LCD面板厂都就近采购,原材料本土化。因此日本厂商对驱动IC市场重视程度越来越低,曾经是市场第一的精工爱普生基本已经淡出TFT-LCD驱动IC市场。而日本德州仪器也有意淡出转攻PDP用驱动IC市场。

        

台湾驱动IC相关産业是在2000年受到全球驱动IC缺货的剌激才陆续成立,在经历2000年到2002年的努力,台湾驱动IC业者在国内面板业者的支援下成长相当迅速。但是驱动IC厂家必须与面板厂家具备良好的沟通和长期关系,所以台湾也只能出现三家驱动IC厂家。其中联咏曾经是友达光电的一分子,而华邦与彩晶属于一个集团。而韩国则丛一开始就努力发展自己的驱动IC技术。韩国和台湾大举侵占日本厂商的市场。市场从以日本爲中心变爲日、韩、台三分天下。最近韩国和台湾在驱动IC领域竞争激烈,双方都以8英寸晶圆厂爲后盾。韩国因爲经济滑坡目前在竞争中处于劣势,而台湾的台积电正欲利用自己的8英寸晶圆厂,2003年5月,台积电、明基将与国内台湾第一大 TFT LCD 控制芯片设计厂商晶捷科技合资成立新企业专攻 LCD 驱动 IC 市场,新企业将以晶捷开发産品、台积电生産、明基销售的合作模式来进行,由三方各持股约三成。2004年投産。

        

驱动IC有高压制作程序,虽然相对PDP等离子电视的驱动电压要低的多,但是,TFT-LCD用驱动IC的集成程度要高出等离子电视用驱动IC很多,因此制作难度相当之高,通常需要8英寸晶圆厂作后援。台湾正是集成电路代工的主要地区,台积电和联电精于此道,联咏曾经是联电的一部分,因此受惠不少。而其他日本韩国厂家虽然自己设计IC,但是加工制造仍然是委托台湾代工。IC的制造分工越来越明显,市场细分化。上游厂家设计IC,交由中游晶圆厂家代工制作IC,然后经专业封装测试厂家测试并封装。例如,夏普委托敦茂生産IC,而敦茂又委托欣邦封装测试IC。日本德州仪器委托台湾立生生産IC,立生再委托欣邦。日立委托汉阳生産,汉阳再委托欣邦。

        

日本TFT-LCD驱动IC和核心厂家实际上是日本德州仪器,它是唯一没有面板模块生产线的专业驱动IC厂家,一直致力于对驱动IC的研究,具备最强的研发实力,産品更新换代速度很快。日本德州仪器对IC的封装形式研究卓有成效,其创立的COG(Chip On Glass)封装形式使LCD面板更薄。日本德州仪器月産驱动IC最高达800万片。由于早期大量采用OEM合作方式,使其在开发新客户方面比较落后,在日本厂家産量减少情况下,其出货量也随之减少,不过日本德州仪器有能力恢复失地。

        

夏普是世界LCD-TV主要供应商,市场占有率超过50%,同时夏普也是最早开发液晶应用的厂家,技术积累深厚,经验丰富。夏普也擅长IC制造,夏普拥有SST(Super Slim)、UST(Ultra Slim)等TCP(Tape Carrier Package)与COG封装技术。其驱动IC的月産能最高达700万颗,手机显示屏用驱动IC月産能维持在1,000万颗,其中85%的量供应自己的LCD模块使用,驱动IC工厂设在天理与福山两地。

        

日本电气企业(NEC),其TFT LCD驱动IC的月産能达600万颗, 手机显示屏用驱动IC月産能维持在350万颗,保持50%的量供应LCD 模块的内需使用,驱动IC工厂设在关西与福井。与精工合作发展COG封装技术。目前NEC在大荧幕TFT-LCD驱动IC上有独到之处,市场占有率高达30%。

        

日立拥有2、3、4代三条生产线,每条生产线月産能都在4万片左右。基本上是日本目前最大的TFT-LCD厂家,因此日立的驱动IC産量虽大,一般不外卖。  其余如松下、OKI、爱普生也都是爲自己的面板厂生産驱动IC。

        

台湾主要厂家有联咏和华邦。联咏,1997年从联电独立出来时,一度是全世界键盘微控制器及鼠标微控制器最大的供应商。1999年联咏就投入TFT-LCD驱动IC研究中,由于联咏投入LCD驱动IC的时间早,因此能领先开发出完整的産品线。一般来说,每台TFT-LCD显示器需要8颗Source IC,以及3颗Gate IC,目前台湾除了联咏之外,找不到第二家有能力同时提供这两种産品的IC设计企业。

         

联咏有部分竞争优势,得要归功于母企业──联电。由于TFT-LCD驱动IC线路较细微,而且还要能承受液晶面板的高电流,没有晶圆厂支援,很难施展身手。而联咏出身自联电家族,这是其他同业难望其项背之处。此外,晶圆代工及封装测试厂商最近都酝酿调涨代工价格,但联电至今尚未有此一动作,使联咏能够维持价格竞争优势,这是联咏做爲联电家族成员的好处。

        

目前联咏TFT-LCD驱动IC客户,以友达、华映、瀚宇彩晶等国内厂商爲主。其中,友达爲最大客户,约占联咏整体出货量的六成以上,另外华映及瀚宇彩晶合计约占三成多。不过,目前全球第一大驱动IC供应商德州仪器,已逐渐淡出驱动IC市场,联咏抓住这个机会,顺势推向国际市场。联咏已经取得LG飞利浦、SAMSUNG电子的部分驱动IC定单。市场占有率将大大提高。2003年至少达10%的份额。同时联咏也开发出LCD控制IC,但是因爲竞争激烈,市场开拓情况并不理想。

        

华邦早在1997年进入TFT-LCD驱动IC领域,在1999年之前,华邦收购了(Cirrus Logic) 之LCD驱动IC部门。1999年8月6日, 与美国Vivid Semiconductor Inc.,签署TFT-LCD之驱动及控制IC之産品与技术移转合约。华邦的主力是制作PC用存储器芯片,不过存储器芯片受到SAMSUNG强大的压力,亏损严重,去年起,华邦转型生産非PC用存储器芯片和TFT-LCD驱动IC,考虑到台湾本土市场已经被联咏霸占,华邦积极开拓韩国和日本市场,2002年9月,华邦接获大批定单,韩国市场方面有SAMSUNG和Hydis,日本市场方面是三洋和ADI。单9月,华邦出货量高达200万片驱动IC。华邦基本锁定日本和韩国的海外市场,暂不参与台湾内竞争。

        

韩国的TFT-LCD驱动IC主要由SAMSUNG电子和现代企业包揽,依靠制造存储器的设备和经验,SAMSUNG和现代驱动IC一度100%自给,但是存储器生産主要由韩国政府提供支援,政府的压力日益增大,韩国政府也要面对其他国家的指责,逐渐对存储器産业的支援力度减小其驱动,新任政府对IC的支援不如上届。SAMSUNG和现代都感觉到了其IC成本持续上升,从而不得不委托台湾代工,封装,甚至完全从台湾采购。SAMSUNG的IC已经大部分在台湾代工,现代也日渐不景气,采购IC成爲不得已的做法。

       

TFT-LCD控制IC主要包括视频界面界面(Interface),类比数位转换器和石英晶振锁相环(ADC/PLL),幅度控制器(Scaler) , 微控单元(MCU),在屏显示(OSD),如果是LCD-TV要加一个视频译码。

        

由于韩台竞争白热化,大打价格战,所以价格成爲决定是否能胜出的关键,因此控制IC出现两种趋势,一是专业控制IC厂家领域,都朝向系统单晶片(SOC)发展,将诸多功能集中在一起,称之爲Smart Panel。最早是将ADC/PLL和Scaler/OSD集成,后来将数位界面也集成在一起,更有厂家推出六合一IC,将驱动电路中的时钟控制也集成到一起。另一种趋势是TFT-LCD面板模块厂家试图将控制IC部分集成到面板模块上,目前来看还不明显,毕竟面板厂家没那个本事。

        

专业控制IC厂家爲了提高功能集成程度和降低风险与成本,并购不断,大者恒大,弱者几乎无法生存。尽管这个市场到2002年才只有3.02亿美金,但一样还是竞争激烈。

        

按显示器市调机构DisplaySearch2003年1季度统计资料,今年第1季TFT LCD控制IC出货量达1,535万颗,较去年第4季成长20%,并较去年同期成长70%。Genesis Microchip仍爲龙头厂商,但其市占率由56%下滑至52%。晶捷(MRT)仍爲第2大厂商,市占率由18.1%下滑至16%。意法半导体由第4名攀升至第3名,市占率由4%攀升至6.9%。Pixelworks由第5名攀升至第4名,市占率由3.3%跃升至6%。晨星半导体仍爲第5大厂商,市占率由3%跃升至5.3%。

     

发展LCD控制IC成功与否主要取决于ADC类比技术、晶圆制程以及与中下游厂商关系。其中最关键之一爲整合ADC之自有技术 ,由于台湾类比技术人才缺乏,台湾厂商普遍欠缺ADC开发能力,虽然可以外购的方式解决 ,但是如此一来,ADC价格就会受制于人且其降价空间极低,在技术及成本上都有不利之处。ADC技术龙头厂家是AnalogDevices,其次是Sage。AnalogDevices是超级大厂,産品种类齐全,ADC只是其一个系列产品,AnalogDevices主要以提供ADC内核方式参与LCD控制IC生産。出售的可能性不大。Sage则被龙头大厂Genesis Microchip购买。市场早期多是分离式设计,故没有ADC技术的厂家也能生存,而在2001年,龙头大厂Genesis Microchip推出整和式控制IC,最终在第三季度超过了分离式控制芯片的市场份额,Genesis的卖座产品gmZAN1在LCD控制IC市场占了40%, 其他厂家因爲缺乏ADC技术无法推出整合式 産品,市场日益缩小,如晶磊、创品、旺宏等厂家。无法及时推出整合式産品,销售量剧减,虽然后来推出类似産品,但已经晚了,这些厂家只能黯然退出市场。而一些拥有ADC技术的厂家纷纷进入此领域,如意法半导体和晶捷科技。

        

Genesis Microchip一直是LCD控制IC市场的龙头,最早Genesis主要制造幅度控制器(Scaler),微控单元(MCU),在屏显示(OSD),在视频领域,尤其逐行扫描,数位视频界面,界面,译码领域并不擅长。2001年,该企业以以2.41亿美金(2001年LCD控制IC市场总规模只有1.95亿美金),以股权交换的方式并购Sage,而Sage此前以91.5百万美金取得Faroudja的商标权与其技术,Sage曾经是LCD控制IC市场老二,视频方面精通,而Faroudja是专业逐行扫描IC制造企业。获得了Sage的强助之后,Genesis 大力发展集成式LCD控制IC。

 

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