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中韩巅峰博弈,全柔性半导体显示技术之争谁能胜出?

发表于2020-08-10 09:56| 来源互联网| 作者互联网

摘要:作为半导体领域的核心产业,显示面板被视为"一芯一屏"的国之重器,一直是各国政府倾力扶持的战略产业高地。过去十余年,中国企业的显示面板技术虽然一直受到韩国三星等巨头的长期压制,但规模和技术上的间距都在持续缩小。如今在硬屏和固定曲面屏的规模产能上,国产面板厂商正在迎头赶上。

作为半导体领域的核心产业,显示面板被视为"一芯一屏"的国之重器,一直是各国政府倾力扶持的战略产业高地。过去十余年,中国企业的显示面板技术虽然一直受到韩国三星等巨头的长期压制,但规模和技术上的间距都在持续缩小。如今在硬屏和固定曲面屏的规模产能上,国产面板厂商正在迎头赶上。

就在完成了从传统CRT到LCD再到OLED两次迭代之后,全球显示面板行业又悄然开启了由OLED硬屏向可折叠全柔性屏的第三次迭代,令人庆幸的是,这次迭代的推动者是一家中国厂商——柔宇科技。

在全球没有任何成功先例的情形下,柔宇自主研发了全新的超低温非硅制程集成技术(ULT-NSSP),在三星主导的LTPS制程技术之外,开辟了一条全新的技术路线。而这两条技术路线之争,未来很可能深远影响半导体显示产业的走向,而这背后更深刻的意义在于,中韩显示产业多年残酷博弈之后技术领导者角色的一次转变。

柔宇破局,从三星包围圈里“虎口夺食”

在过去,中国的半导体显示企业通过收购等方式与日韩厂家达成合作,获得了相关的生产技术,走出“引进-消化-吸收-改进”的新路线,但从产业链核心发展技术来看,半导体显示的技术路线制定、核心技术专利、关键制程设备及工艺、以及核心原材料仍然控制在日韩欧美等企业手中。中国要发展独立自主的半导体显示产业,唯一的机会是勇敢的原创。

正如特斯拉无法在传统汽车产业颠覆丰田,苹果无法在传统功能手机的产业模式和操作系统超越诺基亚一样,中国的半导体显示企业也很难在韩国三星制霸的LTPS路线上获得超越,更加行之有效的方式就是开辟一条全新的赛道。

这一次,中国厂商选择了在半导体显示的一条全新赛道上发力——柔性半导体显示。很多人将传统OLED固定曲面屏称之为"柔性屏",但实际上二者存在本质区别,固定曲面屏属于OLED一次成型,真正的柔性屏(专业人士称之为"全柔性屏")是像玻璃纸或者塑料薄膜一样在用户手里可以实现反复可靠弯折数十万次,无论从技术难度还是应用场景来看,全柔性屏相对于目前主流的OLED固定曲面屏(即俗称的"柔性屏")都是完全不同的两个品种。

其实早在2010年前后,显示行业就意识到可任意弯曲的柔性屏是未来显示领域最具有革命性的技术方向。

2013年圣诞节,随着柔宇的第一块单色全柔性屏的成功点亮,验证了其新型背板集成技术的可行性。随后又仅过了8个月,2014年8月,柔宇科技开发出了全球最薄厚度仅为0.01mm的全彩色柔性屏!当时这在全球是一个创举,在此之前,没有任何厂家生产出可反复卷曲折叠的如此之薄的全柔性屏幕。

柔宇还是全球第一家实现了全柔性屏量产和折叠屏手机出货的公司。在显示行业发展史上,中国企业第一次在重大技术突破上领先了韩国三星为首的国外传统显示行业巨头。

值得一提的是,柔宇在生产线建设的资金方面更具优势。在OLED领域,一条基于传统低温多晶硅(LTPS)技术的生产线通常需要250-500亿元的投资门槛,而柔宇基于超低温非硅制程集成技术的生产线建设,其投资门槛降到只需要1/8~1/4的资金,这对改善我国半导体显示产业资金结构具有重大意义,也为未来中国的半导体显示能与以三星为代表的日韩企业竞争从技术和资金两个方向奠定了基础。

柔性半导体显示两大技术之争,谁更有潜力?

由于全柔性半导体显示产业具有很高的准入门槛,目前全球在这条赛道上只有柔宇与三星两个玩家,它们各自代表着两条截然不同的技术路线,而这两条技术路线之争,未来将演变为半导体显示行业之争。

三星的技术路线主要采用传统液晶屏和曲面OLED屏使用的多晶硅做背板集成电路,而硅的物理特性决定了它在柔性弯折可靠性和制造成本上具有先天的短板。

区别于三星和其他显示企业的LTPS技术路线、材料与生产工艺,柔宇首次在全球没有任何成功先例的情形下,自主研发成功了全新的超低温非硅制程集成技术(ULT-NSSP),并在自建的全球首条全柔性屏产线上率先完成了大规模量产。

由于柔宇全柔性屏采用的是超低温工艺和非硅半导体材料,相对三星低温多晶硅工艺生产温度在450℃以上,柔宇要低200到300度。这一核心技术差别,造成了传统低温多晶硅制程在生产流程需要更高的环境要求,以及高温处理中也极易带来材料和工艺的不稳定性,还有生产设备的高额投入。同时由于柔宇的超低温非硅制程技术材料体系的不同,其工艺流程大大缩减尤其是所需曝光层数大为减少,同时省略了高温脱氢、离子注入、激光结晶等复杂工序,极大地优化了生产工艺,降低了生产成本,提高了生产良率。

知名经济学家刘姝威在近日表示:“柔宇通过核心技术自主创新,开创了一个全新的柔性电子产业。在全柔性显示屏和全柔性传感器等以柔性电子集体技术为核心的领域,柔宇实现了多个世界级的里程碑式突破。”

据坊间一些股权投资机构尽职调研泄露出来的信息,柔宇的全柔性面板良品率在2019年就已经达到“竞争对手”传统OLED硬屏的水平,比其他厂商全柔性屏良率高出近10倍;同时,由于制程工艺缩减尤其是所需曝光层数的减少,柔宇的全柔性屏较对手更轻、更薄、弯折可靠性更强、成本更低,在核心技术和关键性能参数方面,柔宇的柔性电子技术实际上已经远远走在了传统显示巨头三星的前面。

分析人士认为,目前的情况下,在全柔性面板技术领域,三星具有品牌和产品落地方面的优势,而柔宇在技术突破上保持着相当的优势。凭借全柔性面板领域的非对称性技术优势实现国际市场竞争的逐步突破,这种可能性还是很大的。

另外,在色彩显示方面,柔宇自主设计了全新智能显示驱动芯片和电路,第三代蝉翼全柔性屏的亮度比前代产品提高50%,对比度、色域、响应速度等显示性能都达到了国际业界领先水平。对比市面上传统OLED屏,柔宇的第三代蝉翼全柔性屏在30°视角下色偏JNCD(Just Noticeable Color Difference)降低至仅0.6;对比市面上AMOLED屏,30°视角下亮度衰减优越1.5倍,指标均遥遥领先。

刘姝威教授表示,“柔宇率先创新开发的超低温非硅制程集成技术,使得工艺制程缩短,良率显著提升,产线投入成本和生产成本都大大降低,这会使得企业在未来市场开拓上竞争优势明显。另一方面,柔性电子技术产业的产品应用领域非常广泛,这意味着巨大的市场容量。柔宇的确是一家非常值得期待的具有世界级原创核心技术能力的高科技企业。”

解锁万亿市场,柔宇或将“野蛮生长”

从产业发展来看,2020年OLED全球市场规模有望达到500亿美元,未来将是一个万亿级的市场。而到2022年,采用全柔性屏的设备将占到整个OLED设备的46%,全柔性屏市场未来将是整体显示屏领域的重点战场。

从应用层面来看,全柔性显示由于具有向下兼容的特性,其应用场景远远比当前主流的固定曲面屏更广阔。它既可以当正常的OLED刚性屏使用,更可以在必要时随着物理空间任意折叠,这是一次用户体验上的颠覆性突破。在5G、物联网技术和应用普及到一定程度之后,全柔性显示屏的应用场景将会无处不在:智能手机、智能家居家电、智慧办公、飞机汽车甚至衣帽箱包服饰,这些常见领域都将给全柔性面板提供广阔的应用空间。

刘姝威表示,“从半导体集成电路、显示屏、传感器等核心器件上游产业来看,其毛利润率比下游应用段通常高很多,而柔宇在技术难度极高的全柔性电子产业又有足够高的上游技术壁垒和众多原创技术知识产权,其产品溢价水平理应高于传统显示屏,因此柔宇未来利润率可能会非常有竞争力,一旦其产品和技术未来量产实现进一步提升,其盈利能力和市场前景将十分可观。”

据接近柔宇的市场人士透露,工艺和制程简化之后,柔宇的柔性面板所需的生产周期和生产效率较竞争对手更具优势,这将有利于柔宇迅速、低成本扩张产能抢占市场,并极大缩短柔宇的投资者回报周期。

相比于传统巨头三星,柔宇不仅在全柔性半导体显示技术上占据优势,同时随着中美贸易战的爆发以及国际经济形势的巨变,柔宇将在中国本土市场的供应链体系中存在巨大的国产替代空间。

有分析人士称,“在智能手机、智能电视为代表的消费电子领域,三星既做面板又深度切入下游终端产品的竞争,是几乎所有全球主流消费电子厂商的最主要竞争对手,这必然会引起对手的防备,相比之下,柔宇是个不错的替代选项。”

公开资料显示,柔宇一方面不断推动其柔性屏技术越来越成熟,另一方面也积极拓展行业应用,且已签约了包括空客、LV、中兴、格力、丰田、中国移动、顺丰等500余家国际级大客户,除了折叠屏手机、柔记智能手写本、柔树、柔性智能铭牌等消费级产品以外,还开发了一系列面向企业级的创新解决方案。

在分析人士看来,尽管全柔性显示行业的前景一片光明,但无论是对于三星还是柔宇,或是其他正在进行相应全柔性技术跟进的中外面板厂商,大家需要共同面对的一个行业性问题就是:柔性显示是一个全新的产业,一条全新的赛道,如何更快地拓展市场应用并让消费者更好地理解其价值?

柔性显示当前的生存和发展空间,只能一边依靠不断开拓增量市场,一边逐步替代传统硬屏的存量市场来慢慢打开。这就需要押注柔性技术的厂商拿出足够的创新与耐心,来逐步培育这个新市场,新技术和产品所蕴含的商业能量才能完全释放。当然,这个过程中资本的助力也不可忽视。