LCD控制IC技術(shù)趨勢(shì)與市場(chǎng)分析

1、 研究報(bào)告LCD控制IC技術(shù)趨勢(shì)與市場(chǎng)分析2002-10-14LCD控制IC隨著LCD Monitor市場(chǎng)的擴(kuò)張，其需求亦隨之增加，根據(jù)工研院經(jīng)資中心的統(tǒng)計(jì)，2001年LCD控制IC的需求量約為1504萬顆，較去年成長(zhǎng)了136.9%，至于在金額方面，2001年市場(chǎng)規(guī)模約為1.38億美金，成長(zhǎng)率為78%。而在臺(tái)灣外各IC設(shè)計(jì)公司相繼跨入LCD Monitor控制芯片領(lǐng)域，使得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，在近半年的時(shí)間，價(jià)格滑落相當(dāng)迅速。 至于在技術(shù)方面，隨著半導(dǎo)體制程技術(shù)的進(jìn)步，IC芯片功能不斷整合，系統(tǒng)單芯片（SOC）已是目前的趨勢(shì)。而被視為新一代顯示器主流技術(shù)的液晶（LCD）顯示技術(shù)，從2000年底以來，

2、也被提出新的整合概念，促成LCD顯示器走向高精簡(jiǎn)、低成本的生產(chǎn)模式。 由于一些國際大廠因投入該領(lǐng)域的時(shí)間較早，因此在LCD Monitor控制IC市場(chǎng)已有不錯(cuò)的占有率，且許多廠商紛紛朝向整合型的控制芯片發(fā)展，并積極開發(fā)視訊應(yīng)用的控制芯片，臺(tái)灣幾家廠商也在此一市場(chǎng)趨勢(shì)下推出整合單芯片的產(chǎn)品，因此在2002年產(chǎn)業(yè)中廠商的競(jìng)爭(zhēng)可說是趨于白熱化。 本文將先針對(duì)LCD控制IC原理作一簡(jiǎn)單的介紹，接著對(duì)于目前此一產(chǎn)業(yè)整合的趨勢(shì)，包括整合的過程、整合的優(yōu)點(diǎn)等作一較深入的剖析，讓讀者了解為何目前廠商皆紛紛地投入整合式單芯片的研發(fā)；至于整體產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)，包括產(chǎn)業(yè)的供需狀況，產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值，以及產(chǎn)業(yè)中究竟有那些廠商投入

3、，它們近年來的市場(chǎng)占有率為何，以及LCD控制IC的類型等都將有分析介紹。 除此以外，目前許多人士都在談?wù)揝OC的趨勢(shì)發(fā)展，至于LCD控制IC的SOC（LCD整合式單芯片）的市場(chǎng)又是如何呢？在此也將一并分析說明，最后則對(duì)LCD控制IC未來的趨勢(shì)作一結(jié)論。LCD控制IC原理介紹一個(gè)LCD顯示器內(nèi)部結(jié)構(gòu)概分為兩個(gè)部分，其一為L(zhǎng)CD控制電路接口，在此電路板上的電子組件就是一般所謂的LCD控制IC，它是扮演溝通PC主機(jī)端與LCD模塊的角色，另一部份則為L(zhǎng)CD模塊部分，包含了面板、背光板、以及驅(qū)動(dòng)IC等。以生產(chǎn)制造的角色而言，前者屬于顯示器廠商（或稱系統(tǒng)廠商）的范疇，而后者則是由面板廠商加以制造。 至于在

4、功能方面，前端部分的接口電路模塊之主要功能在于將PC主機(jī)或是影音裝置(如DVD Player)輸出之訊號(hào)作一轉(zhuǎn)換，例如由PC顯示卡輸出的模擬訊號(hào)，經(jīng)由ADC組件（Analog Digital Convert）的轉(zhuǎn)換，成為數(shù)字訊號(hào)，而影音訊號(hào)則經(jīng)由Video Decorder的轉(zhuǎn)換，亦成為相同的數(shù)字訊號(hào)，這些訊號(hào)經(jīng)由Scaler IC作放大或縮小的動(dòng)作，并進(jìn)行數(shù)字的影像處理，再經(jīng)由cable線傳輸LVDS的訊號(hào)至液晶模塊之一方，最后藉由時(shí)脈控制器(Timing Controller，TCON)將時(shí)脈訊號(hào)傳輸至面板上的驅(qū)動(dòng)IC。 接口電路模塊尚包括在數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換中負(fù)責(zé)訊號(hào)取樣的鎖相回路PLL（Ph

5、ase Lock Loop），以及負(fù)責(zé)調(diào)整屏幕顯示亮度、對(duì)比、垂直水平位置的OSD（On Screen Display）、MCU（Micro Control Unit）與內(nèi)存（包含SDRAM、EEPROM、ROM）等。 至于為什么訊號(hào)需要Scaler IC進(jìn)行縮放處理呢？這是由于一個(gè)面板的畫素位置與分辨率在制造完成后就已經(jīng)固定，但是影音裝置輸出的分辨率卻是多元的，一但面板必須接收不同分辨率的影音訊號(hào)就要經(jīng)過縮放處理才能適合一個(gè)屏幕的大小。 另外在LCD模塊部分，TCON負(fù)責(zé)決定畫素顯現(xiàn)的順序與時(shí)機(jī)，并將訊號(hào)傳輸給面板上的驅(qū)動(dòng)IC，其中縱向的驅(qū)動(dòng)IC(Source Driver IC)負(fù)責(zé)控制資

6、料的寫入，由橫向的驅(qū)動(dòng)IC(Gate Driver IC)控制晶體管的開/關(guān)，并配合其它原件的動(dòng)作，吾人即可在顯示器上看到影像，如(圖一)所示，其中虛線部份代表已有廠商將其組件整合成一顆芯片。圖一 LCD控制IC系統(tǒng)方塊圖資料來源:各廠商；工研院經(jīng)資中心(2002/03)二、控制IC組件整合之現(xiàn)況與趨勢(shì)在IC芯片功能不斷整合的同時(shí)，LCD控制IC設(shè)計(jì)業(yè)者亦朝向系統(tǒng)單芯片（System On a Chip；SOC）領(lǐng)域前進(jìn)。在過去，LCD控制IC的相關(guān)組件，如ADC、DVI（Digital Visual Interface）、MCU、Scaler與TCON等系屬于控制電路板上的獨(dú)立組件，并且由I

7、C廠商出貨至顯示器廠商，再由顯示器廠商將其組合于控制電路板上，這種方式的缺點(diǎn)需使用較多連接器，耗費(fèi)較高的材料成本與人工成本，但較為符合顧客化設(shè)計(jì)的特色。 相對(duì)地，在SOC的趨勢(shì)下，目前多數(shù)IC設(shè)計(jì)業(yè)者，如Genesis、Sage等已將許多相關(guān)組件整合紛紛至一顆芯片上，其整合的優(yōu)點(diǎn)、過程以及設(shè)計(jì)上應(yīng)考量的一些問題，將在以下作一說明： 1.整合的演進(jìn)過程在純模擬接口下，設(shè)計(jì)者首先將ADC、Scaler、PLL與OSD作整合，如(圖二)。但隨著數(shù)字接口的興起，一些業(yè)者開始將數(shù)字接口，如DVI，整合至芯片內(nèi)，若再加上整合ADC的功能即形成所謂的雙模式LCD控制芯片。至于訊號(hào)方面則采TMDS傳輸，這型控

8、制IC可說是模擬走向數(shù)字的過渡產(chǎn)品，在未來純數(shù)字接口將會(huì)漸漸取代現(xiàn)在的模擬及雙模接口。 目前在SmartPanel與Smart Integration的趨勢(shì)，設(shè)計(jì)業(yè)者已將TCON作程序化的設(shè)計(jì)，并整合至LCD控制芯片內(nèi)。 接著提到內(nèi)存的整合，基本上要將Logic I和SDRAM這兩種不同制程的組件加以整合是很大的挑戰(zhàn)，因?yàn)榫瓦壿嫿M件本身來說，其前段制程較為簡(jiǎn)單，只需要一層復(fù)晶硅，后段制程較復(fù)雜，需要較多金屬層；而SDRAM在前段制程較復(fù)雜，有許多層復(fù)晶硅，但后段制程較簡(jiǎn)單，因此現(xiàn)階段要把Logic I和SDRAM一同整合在一顆IC不僅在技術(shù)上很難達(dá)到，而且其成本亦較高；目前LCD Monito

9、r控制IC多半用external(外加)的方式。圖二LCD控制IC整合過程資料來源：鈺創(chuàng)電子(2001/07)；工研院經(jīng)資中心(2002/02)2.整合的優(yōu)點(diǎn)組件的整合縮小了IC的體積，且有低功率消耗、降低封裝的成本、節(jié)省電路板的數(shù)量及體積等優(yōu)點(diǎn)，并使材料成本及LCD后段（下游）組裝成本得以降低，而系統(tǒng)產(chǎn)品(LCD Monitor)也可符合輕薄短小的趨勢(shì)。這在一路打價(jià)格戰(zhàn)的LCD產(chǎn)業(yè)，能將下游系統(tǒng)的成本降低，無異是目前此產(chǎn)業(yè)中重要的趨勢(shì)，整合式的單芯片將使得系統(tǒng)廠商在LCD制程上可以簡(jiǎn)化相關(guān)流程，并減少材料成本；根據(jù)DisplaySearch的估計(jì)，系統(tǒng)單芯片將可以降低約10%15%的LCD

10、Monitor的整體成本。3.整合單芯片的解決方式:隨著電路的微縮，個(gè)別組件的集積度增加，一些整合之前沒有造成太大影響的問題在此便逐漸顯現(xiàn)出其嚴(yán)重性，特別是噪聲的問題，這主要是出現(xiàn)在Scaler與ADC兩組件之間，但現(xiàn)在可以透過濾波器加以解決。 在一些純數(shù)字組件的整合方面，可達(dá)到體積小，成本低的優(yōu)點(diǎn)，但在顯示器控制的設(shè)計(jì)上及制程上，Scaler IC系屬數(shù)字電路(CMOS)，而ADC則屬混合電路，因此將Scaler IC與ADC整合至一顆芯片上，難度較高，它較純數(shù)字組件的整合所花的驗(yàn)證時(shí)間長(zhǎng)、成本高且良率低。目前Genesis在整合式芯片的技術(shù)與市場(chǎng)皆為領(lǐng)先者，其宣稱在雙模式控制芯片已經(jīng)可以達(dá)

11、到0.25um以下的制程。 另外，設(shè)計(jì)業(yè)者必須考慮到整合至芯片組的個(gè)別組件是否都能符合顧客對(duì)于整體功能之需求，因?yàn)檎系姆绞绞沟迷谠O(shè)計(jì)上的彈性小，因此設(shè)計(jì)者需針對(duì)應(yīng)用市場(chǎng)作出不同的設(shè)計(jì)，例如適用于信息用(一般應(yīng)用軟件)通常只需要XGA及分辨率即可，而此類型的LCD Monitor亦為目前市場(chǎng)大宗，因此可采用整合型的芯片并批量生產(chǎn)，應(yīng)較符合成本效益；至于要求更高分辨率(如SXGA、UXGA)，在技術(shù)及顧客需求的考量下，目前廠商多以分離型(Scaler IC與ADC、DVI等分離、內(nèi)存外加)的方式作設(shè)計(jì)。三、市場(chǎng)概況分析本章將針對(duì)LCD控制IC的市場(chǎng)供需狀況、產(chǎn)值以及LCD控制IC各型接口作一分析

12、比較。市場(chǎng)供需狀況(圖三)揭示了LCD控制IC市場(chǎng)的供需狀況，以及廠商出貨量的成長(zhǎng)率。在市場(chǎng)需求方面，1998年需求量為130萬顆，但隨著LCD Monitor價(jià)格快速下滑，LCD控制IC的需求亦呈現(xiàn)快速地成長(zhǎng)，預(yù)估至2003年將達(dá)到3602.3萬顆，其復(fù)合成長(zhǎng)率高達(dá)1.94。 至于在供給方面，LCD控制IC前七大廠商(占96%)在2000年全年總出貨量為808.4萬顆，至2001年則為1,949萬顆，年成長(zhǎng)率為141%，其中第四季在市場(chǎng)強(qiáng)力需求下，單季出貨量高達(dá)747.6萬顆，較去年同期成長(zhǎng)180%，達(dá)到前所未有的高點(diǎn)，展望今年LCD控制IC將可望達(dá)到2800萬顆2900萬顆。 2001年廠

13、商在各季的供給方面，第一季的出貨總量達(dá)274.8萬顆，較前一季成長(zhǎng)3%，相較過去全年四季的成長(zhǎng)率而言顯得相形見絀，其原因在于2000年第四季顯示器廠商高估了市場(chǎng)需求，因此顯示器廠商紛紛在2001年第一季調(diào)降其訂購量，造成其成長(zhǎng)率偏低，另外由于預(yù)期心理及出貨順序等的因素，控制IC會(huì)較面板廠商產(chǎn)量多，而成為安全庫存。至于每年的第三季為傳統(tǒng)電子業(yè)的旺季，2001年LCD顯示器業(yè)者自第三季以來，每月出貨量屢創(chuàng)新高，至年關(guān)仍無退燒跡象，第四季表現(xiàn)依然亮眼，而2001年下半年廠商的強(qiáng)勢(shì)表現(xiàn)使得總出貨量較上半年多出了一倍以上，且下半年廠商的出貨量亦較去年同期成長(zhǎng)了150%以上，不過目前LCD面板價(jià)格正醞釀下

14、一波的調(diào)漲，對(duì)于組件造成一定程度的的降價(jià)壓力。 比較各季的供需情形可發(fā)現(xiàn)，廠商的供給量會(huì)較需求量多出約10%15%，最主要的原因在于顯示器廠商通常會(huì)有安全的庫存，以備需求量增加時(shí)能順利出貨；再者，顯示器的IC供貨商之出貨時(shí)間亦較顯示器廠商出產(chǎn)產(chǎn)品的時(shí)間提前約11.5個(gè)月，因此造成供給大于需求的現(xiàn)象。圖三LCD控制IC近五季的市場(chǎng)供需資料來源：Displaysearch；工研院經(jīng)資中心(2002/03)注:* 1.出貨量系指IC供貨商的實(shí)際出貨量。2.Q/Q代表IC供貨商該季相較于前一季的出貨成長(zhǎng)率，Y/Y代表IC供貨商相較于去年同期的出貨成長(zhǎng)率。3.Q102為預(yù)估值。2002年LCD控制IC的

15、產(chǎn)值約3.02億美金2001年LCD控制IC的市場(chǎng)值在2001年約1.95億美元，預(yù)估2002年LCD控制IC產(chǎn)值約為3.02億美元，事實(shí)上，未來較具潛力市場(chǎng)為其它視訊產(chǎn)品，包括其它數(shù)字平面顯示器、數(shù)字投影機(jī)等，市場(chǎng)值至少倍數(shù)于現(xiàn)有狀態(tài)。若仔細(xì)觀察各季的的市場(chǎng)值，我們發(fā)現(xiàn)第三季隨著出貨量的激增，使得產(chǎn)值達(dá)到$54.6百萬美金(圖四)，較第二季成長(zhǎng)37.2%，至第四季時(shí)，在價(jià)格下滑幅度稍微趨緩之下，第四季之季成長(zhǎng)率較第三季為低，但亦有24.2%，達(dá)到$67.8百萬美金，雖說歷年首季為傳統(tǒng)淡季，但在需求的拉力下，預(yù)估2002年第一季仍會(huì)較去年第四季有小幅的成長(zhǎng)。圖四 LCD控制IC近五季產(chǎn)值及其成

16、長(zhǎng)率資料來源：DisplaySearch(2002/02)，工研院經(jīng)資中心(2002/02)主要廠商市場(chǎng)占有率變化迅速在LCD控制IC的主要廠商方面，國外廠商有Genesis、Sage、PixelWorks以及Silicon Image等廠商，而臺(tái)灣則有創(chuàng)品、晶磊、旺宏、凌越與晶捷等，其中加拿大廠商Genesis近年來一直是領(lǐng)導(dǎo)廠商，在技術(shù)以及成本優(yōu)勢(shì)方面明顯較其它廠商來的好，而去年該公司更購并了另一家廠商Sage，使得公司如虎添翼，在產(chǎn)品線的擴(kuò)產(chǎn)以及研發(fā)人力方面可望發(fā)揮縱效的作用，而臺(tái)灣幾家廠商也是力爭(zhēng)上游，在價(jià)格方面極具競(jìng)爭(zhēng)力，近年來表現(xiàn)也不錯(cuò)。事實(shí)上，LCD整體市場(chǎng)的變化很快，若不能實(shí)時(shí)

17、掌握市場(chǎng)的脈動(dòng)，成本及價(jià)格不具競(jìng)爭(zhēng)力時(shí)，很快就會(huì)被取而代之。因此我們觀察近三年這些LCD控制IC廠商的排名可以發(fā)現(xiàn)變化頗大，在2000年時(shí)Genesis排名第一，Sage與旺宏則分居二、三名，至于1999到2000年間，Pixelworks與Sage成長(zhǎng)快速，旺宏亦呈現(xiàn)上揚(yáng)局面，而Genesis則是小幅下滑，但到了2001年產(chǎn)生了戲劇性的變化，Genesis仍是穩(wěn)居第一，且拉開與對(duì)手的差距，而旺宏電子依舊著眼在分離式的芯片上，但是其分離式的芯片產(chǎn)品卻因?qū)κ值募尤攵鴿u失其價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力，因此在市場(chǎng)占有率方面快速下滑，從2000年排名第三的地位，下降至第六名，但隨著新產(chǎn)品的上市，預(yù)估今年第三季以后會(huì)逐

18、漸搶回失去的市場(chǎng)。此外，Others/Internal比例降低，意味著前幾家大廠商集中度增加，而且有大者漸大的趨勢(shì)，事實(shí)上，在顯示器控制IC產(chǎn)業(yè)，IC業(yè)者與顯示器廠商有一定合作的關(guān)系，甚至是轉(zhuǎn)投資的關(guān)系，例如明碁電通透過旗下達(dá)利投資公司轉(zhuǎn)投資晶捷科技(MRT)，以及瑞軒科技轉(zhuǎn)投資臺(tái)灣廠商晶磊科技(Smart ASIC)等，因此其它尚未進(jìn)入產(chǎn)業(yè)的IC業(yè)者必須先設(shè)法覓得合作伙伴，方有生存的可能。圖五 LCD控制IC廠商在1999年2001年出貨量之占有率資料來源：DisplaySearch (2002/02)，工研院經(jīng)資中心(2002/02)目前仍以模擬接口為主LCD控制IC依輸入接口的不同可分為

19、模擬式接口、數(shù)字式接口，以及雙模式接口；目前市場(chǎng)上的LCD Monitor的接口大多以模擬為主（亦即LCD控制IC系以模擬式為主），但數(shù)字以及雙模(Dual Mode)接口的成長(zhǎng)亦頗為快速，如(圖六)。在1999年時(shí)有85%的顯示器為模擬接口，數(shù)字的接口僅有約14%，而雙模(數(shù)字+模擬)的接口更是不足1%；但是到了2000年時(shí)已有轉(zhuǎn)變，模擬接口已經(jīng)減少至70%，而數(shù)字及雙模成長(zhǎng)幅度則相當(dāng)快；2001年在Genisis與Sage等大廠紛紛推出雙模產(chǎn)品，數(shù)字式以及雙模式產(chǎn)品已近四成的占有率；預(yù)估2002年雙模及數(shù)字的比重可望高達(dá)五成以上，而到2003年之后雙模產(chǎn)品將會(huì)超過模擬接口，躍居這三種類型接

20、口的首位。圖六LCD Monitor各接口的比重圖資料來源:工研院經(jīng)資中心（2002/03）若再依LCD控制IC整合組件的程度，則可分為分離式、整合式以及SmartPanel三種類型，所謂分離式系指Scaler IC單顆組件，整合式指的是Scaler IC再加上其它接口之組件（如ADC或是DVI Rx），而SmartPanel則是前兩者其一再加上TCON。圖七 2001年各類型LCD控制IC出貨量的比重圖資料來源：DisplaySearch(2002/02)由(圖七)我們可以發(fā)現(xiàn)，接口市場(chǎng)的主流已由分離式的芯片轉(zhuǎn)移至整合式的芯片，特別值得注意的是在去年的第三季，整合式控制IC首度超過分離式的控

21、制IC，其占有率已逾60%，達(dá)到3.4百萬顆，成長(zhǎng)率為94%，顯示了市場(chǎng)未來的主流接口，這其中Genesis的賣座產(chǎn)品gmZAN1就占了64.3%。 分離式的控制IC則只有23%的成長(zhǎng)，達(dá)到2.24百萬顆，占所有的控制IC 40%，而SmartPanel方面總共只有2,500個(gè)出貨量，但到了第四季時(shí)，Sage獲得仁寶等顯示器廠商的訂單，將出貨245K個(gè)SmartPanel控制IC，使得SmartPanel在市場(chǎng)中的占有率提升至3.3%，達(dá)到250K個(gè)單位，其成長(zhǎng)幅度高達(dá)99倍之多，至于整合型的控制IC在第四季則是小幅上揚(yáng)，達(dá)到4.65百萬顆，其占有率為62.2%，分離式控制IC僅剩下34.5%

22、，預(yù)計(jì)今年廠商紛紛投入整合式控制IC之際，整合式的芯片將可望突破七成。 若將整合式的控制IC細(xì)分成整合式模擬、整合式數(shù)字、整合式雙模三種型式，如(圖八)，我們觀察到整合式模擬芯片仍是此一區(qū)隔市場(chǎng)的主流，在去年第四季時(shí)該類型的產(chǎn)品占所有控制IC的41%，且占整合式芯片的66%，而整合式雙模芯片的成長(zhǎng)卻是驚人的，特別是在去年第三季時(shí)成長(zhǎng)了3倍以上，是所有類型控制IC成長(zhǎng)最快的一型，預(yù)估在2002年第一季將可望占所有控制IC的19%，且占整合式控制IC的30%，逐漸逼近整合式模擬芯片。圖八 2001年LCD控制IC各接口類型出貨量的比重圖資料來源：DisplaySearch(2002/02)四、總結(jié)整合式的控制IC不僅具有一般所謂內(nèi)崁式組件的優(yōu)點(diǎn)，如整合后具有低功率消耗、降低封裝的成本、節(jié)省電路板的數(shù)量及體積等優(yōu)點(diǎn)，最重要的還是使得LCD模塊組裝成本得以降低，使得系統(tǒng)廠商的成本大幅下降。根據(jù)DisplaySearch的估計(jì)，整合的方式將使得系統(tǒng)成本降低10%15%，對(duì)于目前面對(duì)降格競(jìng)爭(zhēng)激烈的LCD Monitor廠商來說，是一個(gè)節(jié)省成本的方式。 目前在整合的技術(shù)方面已有突破，廠商已將輸入端(ADC、DVI)與輸出端(TCON)以及PLL、OSD、MCU與Scaler等組件整合成功，但是通常良率并不高，因此整合之良率的提升仍是廠商努力的方向。 在整合式LCD控制IC近幾