2021年LED产业展望-Mini LED崭露万丈光芒.pdf
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1、台灣科技產業專題台灣科技產業專題 2021年年LED產業展望產業展望 Mini LED嶄露萬丈光芒嶄露萬丈光芒 科技產業組科技產業組 研究員研究員 曾品菁曾品菁 2021年年3月月12日日 1 LED市場概況市場概況 可見光可見光LED展望展望Mini LED進入產品生命週進入產品生命週期成長期期成長期 不可見光不可見光LED展望紅外線感測應用成長展望紅外線感測應用成長,需求推動漲價需求推動漲價 LED產業推薦個股產業推薦個股 簡報大綱簡報大綱 LED光源分為三大種類光源分為三大種類 LED市場概況 資料來源:兆豐國際彙整 光線為一種輻射電磁波光線為一種輻射電磁波,而發光二極體而發光二極體(L
2、ED)所發出的色光取決於不同的材料所發出的色光取決於不同的材料,依照發光波長可以分為紫外光依照發光波長可以分為紫外光(Ultraviolet,UV)LED(200400nm)、可見光可見光LED(400780nm)、紅外線紅外線(Infrared,IR)LED(8501550nm)。紅黃光到紅外線,主要材料為三五族磷化物與砷化物;藍綠光到紫外光,主要材料為三五族氮化物 2 可見光可見光LED產值最大,不可見光產值最大,不可見光LED應用廣泛應用廣泛 LED光源 波長(nm)用途 可見光 藍光、綠光、紅黃光(四元LED)400780 白光照明、背光模組 (以藍光加黃色螢光粉)車頭燈、尾燈、剎車燈
3、 RGB顯示屏、指示燈 植物生長燈 不可見光 IR LED 8501,550(近紅外線)電氣隔離:光耦合器 安全監控、車用夜視儀 近距傳輸:家電遙控器 主動感測:自動門、烘手機、感應式水龍頭、掃地機器人、穿戴健康監測、手機距離感測器 被動感測:耳溫槍、紅外線熱像體溫儀 UVA 320400 固化黏著 鈔票防偽檢驗 光催化清淨空氣 UVB 275320 生物科技 皮膚科照光治療 UVC 200275 殺菌消毒 水質/空氣淨化 LED市場概況 2018年全球LED應用別產值比重 資料來源:LEDinside、兆豐國際彙整 3 全球全球LED產值將轉為正成長產值將轉為正成長 LED市場概況 資料來源
4、:LEDinside(2020)、兆豐國際彙整 2018年全球年全球LED產值約產值約184億美元億美元,預計預計2024年達年達227億美元億美元,其中其中Micro&Mini LED成長最顯著成長最顯著(CAGR 91.5%)、其次為不可見光其次為不可見光LED(CAGR 19.1%)。預估20202024年LED產值CAGR 5.3%4 2019年全球營收排名前十大LED廠商($Million)資料來源:Trendforce(2020/10)全球主要全球主要LED大廠為日本大廠為日本Nichia、歐美歐美OSRAM、Lumileds等等,惟近年惟近年LED產產業中國廠商憑藉政府補貼大幅擴
5、產和削價競爭迅速崛起業中國廠商憑藉政府補貼大幅擴產和削價競爭迅速崛起,2019年前十大年前十大LED廠廠商包含兩家中國商包含兩家中國LED廠廠(木林森木林森、國星光電國星光電),而國際大廠在照明而國際大廠在照明LED市占流失市占流失,例如例如CREE在在20132014全球排名第全球排名第2,2019年下滑至第年下滑至第8名名。全球主要全球主要LED廠商廠商 LED市場概況 5 Mini LED為顯示技術帶來新變革為顯示技術帶來新變革 可見光LED展望 資料來源:Nomura、兆豐國際彙整 次毫米發光二極體次毫米發光二極體(Mini LED)主要應用分為背光和主要應用分為背光和RGB顯示屏顯示
6、屏。Mini LED乃將傳統乃將傳統LED晶粒尺寸微縮至晶粒尺寸微縮至200m以下以下,同時搭配先進的封裝方式同時搭配先進的封裝方式,例如背光採覆晶封裝例如背光採覆晶封裝(Flip Chip COB),得以縮小畫素間距得以縮小畫素間距(pixel pitch)、提升提升解析度;而顯示屏採用集成封裝解析度;而顯示屏採用集成封裝(IMD)可防碰撞可防碰撞、改善畫質改善畫質、提升混光一致性提升混光一致性。顯示用LED之規格發展進程 6 傳統型傳統型LED採用採用SMD封裝:封裝:需使用支架和金屬導線,所能呈現的最小畫素間距約 0.75mm(P0.75),無法再微縮LED晶片模組尺寸。晶電晶電 Min
7、i LED採用採用COB封裝封裝+覆晶覆晶(Flip Chip)結構結構:相較於SMD封裝(容易產生問題的環節為焊線),節省打線程序而帶來諸多優勢,包含縮小間距使模組更輕薄、出光量和發光角度更佳、散熱能力提升、延長使用壽命等等。Mini LED適用適用COB封裝封裝 封裝技術 SMD LED COB LED LED結構 Vertical Vertical Flip chip 接合形式 Wire bond Wire bond SMT 最小點間距 P0.75 P0.8 P0.55 散熱 較差 較差 較佳 最大可視角(V/H)160/160 170/170 180/180 可靠度 較低 中 較高 耗
8、電量 較高 中 較低 SMD封裝 COB封裝+Flip Chip 資料來源:兆豐國際彙整 可見光LED展望 7 小間距小間距LED推動顯示屏市場成長推動顯示屏市場成長 可見光LED展望 資料來源:LEDinside(2020)、兆豐國際彙整 小間距小間距(fine pitch)LED 定義:戶外顯示屏定義:戶外顯示屏pixel pitch 2.54mm(P2.5P4.0)、室內顯示屏室內顯示屏 pixel pitch 2.5mm(P2.5)。隨著表貼封裝和模組防護技術提升隨著表貼封裝和模組防護技術提升,小間距的室內小間距的室內LED顯示屏逐漸成為應用主顯示屏逐漸成為應用主流流,有商場遠距離廣告
9、引客功能有商場遠距離廣告引客功能,亦能近距離顯示文字資訊亦能近距離顯示文字資訊,而而Mini/Micro LED的出現的出現,得以實現超小間距得以實現超小間距(P1.1)的高對比顯示屏的高對比顯示屏,推動顯屏市場成長推動顯屏市場成長。顯示屏畫素間距 vs.LED封裝尺寸 20192024年Fine Pitch LED顯示屏 CAGR+19.3%8 目前目前Mini LED最主要應用為最主要應用為LCD面板背光面板背光 可見光LED展望 側入式背光:側入式背光:LED光源置於導光板截面邊緣,由導光板將光線均勻導入。直下式背光直下式背光(傳統傳統LED):LED光源正對LCD面板發光,由擴散板將光
10、線均勻分配到LCD螢幕,對比度高於側入式。傳統背光傳統背光(側入式及直下式側入式及直下式)的點亮方式為全域調光的點亮方式為全域調光(Global Dimming),即所有即所有 LED光源同時開啟跟關閉光源同時開啟跟關閉。全矩陣式全矩陣式(Mini LED):數以萬計的:數以萬計的Mini LED作為直下式背光作為直下式背光,能以分區調光能以分區調光(Local Dimming)創造高亮度創造高亮度、高對比度高對比度、高品質高品質HDR及高色彩飽和度及高色彩飽和度。資料來源:兆豐國際彙整 側光式(Edge-lit)直下式(Direct-lit)全矩陣式(Full Array)傳統背光 vs.L
11、ocal Dimming 9 面板 技術 TFT-LCD OLED 背光源 傳統LED Mini LED 無 亮度 百位數nit 1k nit 1k-1.2k nit 對比度 低 高 高 壽命 長 長 短 反應 速度 毫秒 奈秒 微秒 運作 溫度-40100C-100 120C-30 85C 成本 低 中 高 功耗 高 低 中 Mini LED背光性價比高,可與背光性價比高,可與OLED抗衡抗衡 可見光LED展望 以以Mini LED作為作為TFT-LCD的直下式背光源的直下式背光源,不僅能薄化面板不僅能薄化面板(混光距離混光距離OD值值0),也能以分區調光也能以分區調光(Local Dimm
12、ing)達到媲美達到媲美OLED的顯示效果的顯示效果,而成本而成本/壽命壽命/反反應速度應速度/運作溫度等面向也較運作溫度等面向也較OLED更具優勢更具優勢。LCD與白光OLED之電視面板成本比較 資料來源:TrendForce(2021/01)、兆豐國際彙整 10 Mini LED應用於中大尺寸面板較有成本優勢應用於中大尺寸面板較有成本優勢 資料來源:TrendForce(2020/07)、兆豐國際彙整 可見光LED展望 影響影響Mini LED背光成本的關鍵為背光成本的關鍵為晶粒數量晶粒數量和和點間距點間距:1.螢幕尺寸愈大螢幕尺寸愈大、像素點數量愈多像素點數量愈多,所需晶粒量更多所需晶粒
13、量更多,增加晶粒製造和增加晶粒製造和SMT成本成本。2.使用距離愈近的螢幕使用距離愈近的螢幕、像素密度愈高像素密度愈高,所需的點間距愈窄所需的點間距愈窄,因此提高因此提高SMT要求要求精準度精準度,導致良率下降導致良率下降、成本增加成本增加,因此因此Mini LED初期不適用於穿戴初期不適用於穿戴/手機手機。11 2019年年Mini LED首先用於高階首先用於高階IT及及TV面板面板 可見光LED展望 資料來源:兆豐國際彙整 由於由於Mini LED背光的優異表現較能彰顯在中大尺寸的應用背光的優異表現較能彰顯在中大尺寸的應用,近年國際品牌大廠近年國際品牌大廠紛紛將紛紛將Mini LED背光技
14、術導入背光技術導入IT及及TV面板面板,例如例如2019年起年起TCL/ASUS各推出各推出Mini LED 背光的背光的TV/MNT、2020年微星推出年微星推出Mini LED NB(Creator 17)。而單一而單一TV產品所需的產品所需的LED數量數量(1.5萬萬2.5萬顆萬顆)高於高於IT類產品類產品,TV將是將是Mini LED的最大出海口的最大出海口。隨著更多電視品牌採用隨著更多電視品牌採用Mini LED,也將推升整體市場規模也將推升整體市場規模。品牌 Apple Samsung LG TCL Lenovo 產品 12.9”iPad Pro 14”&16”MacBook 27
15、”iMac 65”85”QLED TV 65”85”NanoCell TV 8系列 TV 6系列 TV 27”ThinkVision Creator Extreme MNT 品牌 ASUS Acer 微星 小米 產品 27”&32”ProArt MNT 32”ROG Swift MNT 32”Predator MNT 17”Creator NB 82”至尊大師 TV 各品牌已推出及預計推出的Mini LED背光產品 12 晶電獨供晶電獨供Apple Mini LED,大幅去化藍光產能,大幅去化藍光產能 2021年年Apple將在將在12.9”iPad Pro及及14”&16”MacBook正式
16、導入正式導入Mini LED背光背光,預期每部預期每部iPad及及MacBook約使用約使用10,000顆顆Mini LED,晶粒尺寸晶粒尺寸200m。目前目前Apple的的Mini LED晶粒供應商為富采投控晶粒供應商為富采投控,由富采旗下的晶電製造晶粒由富采旗下的晶電製造晶粒,元豐新負責元豐新負責Mini LED模組業務模組業務,再由其子公司葳天科技代工生產再由其子公司葳天科技代工生產。產品 12.9”iPad Pro 14”&16”MacBook Pro 2021年預估銷量 400萬台 450萬台 500萬台 1,000萬台 1,100萬台 1,200萬台 Mini LED顆數/台 10
17、,000 10,000 10,000 10,000 10,000 10,000 良率 80%80%80%80%80%80%Mini LED顆數/4”wafer 202,221 202,221 202,221 202,221 202,221 202,221 4”wafer需求量(萬片)24.7 27.8 30.9 61.8 68.0 74.2 占晶電(台灣)藍光LED產能 20.6%23.2%25.8%51.5%56.7%61.8%占富采2021年營收比重 6.1%6.9%7.7%15.3%16.8%18.4%資料來源:兆豐國際彙整 可見光LED展望 13 Mini LED+Flip Chip
18、帶動點測機及代工需求帶動點測機及代工需求 Mini LED相較傳統相較傳統LED晶粒尺寸微縮至約晶粒尺寸微縮至約1/10,因此單一因此單一Mini LED背光產品的背光產品的LED顆數增加數百倍顆數增加數百倍,每片每片LED epi wafer所需的點測與分選次數亦大幅提升所需的點測與分選次數亦大幅提升。覆晶封裝的覆晶封裝的LED晶粒尺寸較小晶粒尺寸較小、發光效率較高發光效率較高、散熱效果佳散熱效果佳,高階高階Mini LED產產品所採用之晶粒結構從原先主流的正裝品所採用之晶粒結構從原先主流的正裝LED轉向覆晶封裝轉向覆晶封裝。惠特為提供惠特為提供覆晶型覆晶型LED晶粒晶粒/晶圓點測機晶圓點測
19、機的的Mini LED點測機設備龍頭廠商點測機設備龍頭廠商,整合針測機整合針測機(Prober)及測試儀及測試儀(Tester)點測每時間單位可測點測每時間單位可測8顆顆LED晶粒晶粒,比業比業界多界多10-20%。資料來源:UEHBlog、兆豐國際彙整 可見光LED展望 LED晶粒微型化 推動點測/分選機需求與技術提升 廠商 內容 三安 福建泉州 2017/12 公告投資 RMB 333億元,部分用於GaN/GaAs磊晶與晶粒項目,預計5年內投產。三安 福建泉州(一期)2019年投資RMB 138億元於GaN/GaAs/特殊封裝,建設期4年。三安 湖北鄂州 投資RMB 120億元於Mini/
20、Micro LED研發/生產/銷售。華燦 2020/10擬募資RMB 15億元投入Mini/Micro LED及GaN項目。聚燦 2020/09 公告投資RMB 35億元擴產Mini/Micro LED,其中約30億元為設備投資。中國LED晶片廠資本支出計畫 14 Apple Mini LED供應鏈供應鏈 LED晶粒 富采(晶電)晶粒檢測&分選 惠特 LED封裝/模組 富采(元豐新、葳天)SMT 台表科 SMT設備 K&S+Rohinni PCB 臻鼎、Young Poong 背光模組 GIS-KY、Heesung(12.9”iPad Pro)/瑞儀(14”&16”Macbook Pro)藍寶
21、石基板 兆遠 LCD驅動IC Synaptics LED驅動IC TI T-Con IC 譜瑞-KY TFT-LCD LGD、Sharp EMS 鴻海(iPad)、廣達(MacBook)資料來源:兆豐國際彙整(未來供應商可能加入Osram、三安光電)可見光LED展望 15 Mini LED背光應用成長,背光應用成長,LED供需將轉趨平衡供需將轉趨平衡 過去藍光過去藍光LED市場供過於求市場供過於求,但隨著但隨著Mini LED背光在背光在TV、MNT、NB及平板等及平板等應用的滲透率逐漸提升應用的滲透率逐漸提升,將有助於消耗將有助於消耗GaN LED磊晶片產能磊晶片產能。預計預計2021年起年
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