SMD/MiP/COB/COG技术乱斗,LED企业如何布局?

五月底,一股来自半导体行业的风,带动了玻璃基板概念的热度,玻璃基板因在LED行业内可用作封装基板的缘故,COG(Chip On Glass)技术也蹭得了一波流量。尽管行业外对于COG的关注只是短暂,但在LED行业内,COG封装技术一直是热门话题。

玻璃基板所具有的高导热率、低热膨胀系数、耐低温、耐冲击、高电气连接密度、高平整度、可满足复杂布线等特性,让基于玻璃基的COG封装方案更加匹配巨量转移等Micro/Mini LED关键生产环节,有望降低Micro/Mini LED技术成本,扩大其在家用电视、平板电脑等大众消费电子领域的应用。目前用于COG封装的玻璃基板有TFT玻璃基板及TGV玻璃基板两类。

但目前因玻璃基板维修难度太高,较难实现规模化经济生产的缘故,COG尚未成为行业主流的Micro/Mini LED封装技术。

实际上,包括COG在内的各类LED封装技术都有其优缺点,因此LED行业对于COG的讨论,不仅是停留在对COG单一技术特点与未来前景的关注,更加关注的是在COG、COB、MiP、SMD等LED封装技术多元化路线发展时代下,企业该如何落子,才能在Micro/Mini LED风口下抢得未来发展先机。

COG、COB、SMD、MiP技术浅析


从企业角度来看,封装方案能否符合企业自身优势与发展策略,未来又潜藏着多少的机遇与挑战,是企业在选择封装路线时的关键考量。而如今行业内布局的封装路线包括COG、COB、SMD、MiP四种技术:

SMD/IMD:对比其他封装方案,SMD(Surface Mounted Devices)表面贴装器件发展时间较长,是LED行业内常用的封装技术之一,SMD用导电胶和绝缘胶将LED芯片固定在灯珠支架的焊盘上,性能测试后,用环氧树脂胶包封再进行分光、切割和打编带,运输到屏厂。

从像素结构来看,传统SMD封装基本只包含一个像素,难以适用于更小间距产品。被视作SMD升级版本的IMD(Integrated Matrix Devices)技术则突破了这一应用难点,IMD通过在一个封装结构中形成四个及以上的基本像素结构,将像素点间距进一步缩小外,生产效率、显示效果、防护性能等得到了提高。

MiP:MiP(Micro LED in Package)是一种芯片级的封装技术,具体制程是在外延片上将Micro LED芯片巨量转移到载板上,然后直接封装,切割后再进行检测和混光。其一大特点是继承了SMD制作工艺,对现有生产设备可良好兼容,降低厂商对重资产的投资。

COB:COB(Chip On Bord)是多灯珠集成化的无支架封装技术,直接将发光芯片封装在PCB板上,省去了繁琐的SMT表贴工艺,消除了原来的支架与回流焊等过程,生产效率高、显示细腻。

COG
:COG(Chip On Glass)是COB技术的再升级,以玻璃基板取代PCB,应用玻璃基板的平整、可复杂布线特点降低了巨量转移的难度和工艺误差。

简单分析四种直显封装技术的原理来看,不同封装路线有着各自独特的优势,但都在解决两个基本问题,一是提升芯片微缩后LED封装流程的效率,从封装环节出发降低小间距产品成本,二是优化LED显示屏的显示效果与产品性能。然而并没有一款完美方案出现,各方案都存在一定的缺陷,因此企业对封装发展布局策略上存在着差异的同时,也有一定的相似性。

LED企业实行多元封装路线并行策略

LEDinside在与企业的交流中发现,LED企业间已形成多元化封装技术发展的局面,这背后的原因是LED行业在Micro/Mini LED技术、微小间距显示时代下,探索平衡显示效果与技术成本最优解的结果。
 

从行业内十家知名LED封装\模组、显示屏厂商情况来看,企业普遍选择更灵活的双技术、多技术路线作为封装发展策略,其中COB、MiP、SMD是大部分企业发展的重点。

SMD

由于SMD发展时间较长,生产流程、设备和材料都已经标准化,能够保证产品的稳定性,成本更低,且整体市场需求较大,SMD仍是大部分企业主要营收来源之一。因此,国星光电、Kinglight晶台、利亚德、艾比森、洲明、科伦特仍将SMD视作重要产品类别。

国星光电表示SMD是成熟、标准的封装技术,公司目前继续保持着SMD路线的发展,同时推进创新方案多样化。Kinglight晶台同样表示,SMD是公司主要布局路线之一,整体市场需求大,未来SMD在租赁、电影屏、高端固装、户外大间距等市场上仍有着较好的需求。

显示屏厂商方面,科伦特目前以SMD和COB封装两条线并行,其中SMD占比达到70%。艾比森则表示,SMD在短时间内仍将是市场主流产品,公司未来将持续提升SMD生产效率、产品质量、服务品质来回馈市场。

另一方面,尽管SMD有着技术成熟的优势,但面对COB等技术的冲击,SMD应用场景和规模都在减小。尤其是在P1.25等小间距市场上,COB给予的竞争压力不断压缩SMD发展,针对这种情况,部分企业选择缩减SMD产能,转向COB等新技术。

洲明科技就表示,公司SMD现主要集中应用在间距相对较大的产品,未来将逐步缩小SMD产能。利亚德则观察到,2023年业内许多企业加大了COB产能规模的投入,对原来SMD封装的P1.25小间距产品进行了大规模的替代,未来一段时间内,两种主流封装方式会同时存在。

COB

COB近年能够持续蚕食SMD市场份额,从技术层面分析,原因主要是COB直接将RGB三色的芯片邦定在PCB板上的封装方式,对工艺与材料需求更加简约,成本更低,且COB显示屏可轻易实现1.0mm以下点间距显示。此外,相比SMD,COB在防护性、箱体厚度、散热、光感性能上更好。

从行业发展格局来看,COB的出现使LED显示模组高度标准化,未来通过规模制造,COB将更具成本优势,且COB生产流程为LED显示屏产品、行业确立新的标准,逐渐改变LED产业链格局,将碎片化市场进一步集中,为企业和行业创造更多的价值。

上述COB优势驱动着企业不断加大COB技术与产能布局,上表统计的10家LED企业内就有多达8家下注了COB路线,COB产能持续增长中。

其中兆驰股份对COB发展势头强劲。2023年,兆驰股份在600条COB封装产线的基础上,启动了扩产1000条的计划,截至2024年4月底产能为1.6万㎡/月(以P1.25点间距产品测算),未来产能规划为4万㎡/月;中麒光电现有COB产能7000㎡/月,计划2024年底完成1万㎡/月,鸿利智汇现以COB为主,COB产能持续往每月万级平方米的规模推进;雷曼光电则在去年底完成4.61亿元的定投募资,资金将投入到COB超高清显示改扩建项目和补充流动资金中。扩建项目方面可生产基于COB技术的小间距或Micro LED显示面板产品,预计年产能达72000㎡(1.5mm间距产品折算)……

TrendForce集邦咨询预计,到2024年底,LED行业内Mini LED COB产能可达到5-6万㎡/月。

企业加速扩增COB产能的同时,也看到了COB对生产设备和技术需求高、无法进行现场维修、存在马赛克效应,模块间显示不一致等生产和显示效果问题的存在。艾比森就表示,COB制造工艺尚未完全步入成熟阶段,各面板厂的封装工艺路线和产品质量各不相同。在未来一段时间仍然可能出现COB工艺的技术迭代,存在设备投资成本无法回收和行业洗牌的风险。

雷曼光电则较为乐观看待COB现存挑战,其认为COB通过校正技术的不断发展,无法单像素分光筛选而产生的光色一致性的技术难题已经得到解决。巨量转移技术、LED晶体品质等环节的日益成熟,都将持续改善COB的技术难度。

MiP

相较COB,MiP发展时间较短,但企业同样在积极规划落实相关的技术产品与产能,上表统计的企业中,同样多达8家企业将MiP纳入封装布局路线。

Kinglight晶台认为,MiP可实现与COB相同的点间距,且显示效果优于COB,在高端显示市场得到客户的广泛认可,未来在高端显示方向会有着较好的市场需求。在低成本市场中,MiP理论成本可以非常低。如今Kinglight晶台的MiP的产能在逐渐增长中。

利亚德则具体指出除高良率、低成本外,MiP有效避免了离子迁移和毛毛虫、mura现象,且支持现场单点维修和混灯SMT,更符合Micro LED商业化的发展趋势。

利亚德是目前主推MiP技术的LED显示屏厂商,2024年利亚德计划将在P1.0以下Micro LED显示产品中采用MiP封装结构,同时推进高阶MiP技术发展,采用50μm以下的芯片。

生产计划上,厦门高阶MiP的产能落地是2024年利亚德首要完成的目标。该项目计划投资建设多条MiP产线,主要研究无衬底Micro LED的巨量转移技术、焊接技术、切割技术,并生产具备量产条件的MiP产品,实现Micro LED(MiP、COB)业务持续高增长。

更多厂商也在快速推进MiP技术布局规划中。例如,国星光电将MiP作为未来LED显示的应用形式/技术方案进行着重推广;鸿利智汇后续会规划推出采用MiP制作的显示模组产品;兆驰股份则将MiP技术交由兆驰半导体在LED芯片阶段负责研发;洲明科技方面MiP初步开始量产,未来产能将扩大。

艾比森则表示,公司正在着手MiP相关产品落地,持续关注市场反馈和需求,并推动供应链趋向成熟。

MiP技术一大亮点是厂商可复用原有设备减少支出,而芯片微缩化也进一步凸显了MiP的成本优势。但部分企业认为,若MiP没有形成规模化效应,固定成本无法分摊,与COB相比的成本优势将无法体现,这将是MiP能否快速打开市场的关键。

COG

目前来看,行业内的LED显示屏厂商对于COG封装技术均处于前期探索阶段,目前进展并不如COB、MiP技术。利亚德此前表示COG的研发正在与面板公司共同推进中,基于TFT玻璃基板,采用侧走线技术。洲明科技、艾比森则表示,公司COG封装技术目前主要处在技术探索阶段中。

雷曼光电在去年推出了全球首款PM驱动TGV玻璃基Micro LED显示屏,尝试降低Micro LED显示屏成本,将Micro LED产品扩展应用于会议、教育、家庭巨幕等商用与消费领域场景中。目前,雷曼光电PM驱动TGV玻璃基Micro LED显示面板已实现小批量试产。

未来COG能否挑战COB等封装技术地位,仍需时间去验证。

小结

结合调研企业封装布局情况来看,企业封装技术多元化发展,SMD技术以成熟路线姿态为市场提供着高性价比产品。COB、MiP技术成为了行业焦点新技术,企业产能布局都在逐步加快,为抢占微小间距市场发展先机。而COG理论技术优势明显,实际发展尚需行业共同努力。

就目前发展状态来看,未来短时间内,COB、MiP技术将会逐渐占领各间距应用领域,带动LED显示屏市场规模的增长。TrendForce集邦咨询预计随着COB、MiP技术的不断成熟,超小间距LED显示屏成本下滑,市场规模有望保持快速成长。

其中,≤P2.5以下LED显示屏市场规模在2027年将达到73.89亿美元,复合增长率达到12%,≤P1.0以下LED显示屏市场规模在2027年将达到11.45亿美元,复合增长率达到34%。

展望更遥远的未来,是否又有新一代封装技术出现,改变企业落子的策略,给行业发展带来新冲击?让我们拭目以待。(文:LEDinside Irving)

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