LCD驱动IC产业分析.docx

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LCD驱动IC产业分析

1999年底起即因需求上扬使驱动IC缺货，TFT型价格调涨为每颗4美元，毛利达到3成以上，海外厂商纷纷扩产，其中以日本TI及NEC最为积极，平均扩产幅度达1.5倍，其它厂商也都有2-3成的增长幅度,不过基本上还是以满足自用及相关配合客户为主，新进厂商则以台湾为主。

1999年下半年开始，台湾IC专业设计业者开始密集投入驱动IC的相关产品开发,并逐渐有少数的样品出货，到了2000年已经有明显的出货量，所以2000年堪称是台湾LCD驱动IC元年，未来随着LCD的出货量的增加，LCD驱动IC的后势将会越来越旺。

台湾3年前就在探询LCD驱动IC可能的机会，不过缺乏模拟设计的人才，也不了解LCD驱动IC的技术，但1999年以后，情况则获得明显的改善，联电、台积电和华邦都有能力提供高压制造技术，后道方面也为配合晶圆代工而完成开发，如慎立和颀欣可以做金粒凸块，若干封装公司也有TAB的能力；另一方面STN面板业者，如胜华因具备了COG的能力，不需要IC后道的支持，就可直接把晶圆做进模块内，于是有志于驱动IC的业者因此便大力投入。

TFT-LCD驱动IC其实设计上难度并不高，但必须采用模拟及高压制造技术生产，主要供货商均采用0.5-0.8微米的制造技术，以6英寸晶圆厂生产。

但过去主要因为毛利率并不高，使日本前四大厂因经济不景气及金融风暴影响,而决定关闭许多获利能力不佳的旧晶圆厂，使6英寸厂产能因关厂或转卖而大幅降低，因此产能不增反减，使得99年底至2000年第3季缺货非常严重。

一、LCD驱动IC的产品特性及种类

一是价格稳定：

不像PC相关的IC，如绘图、DRAM和Ethernet等那样暴起暴落。

二是进入障碍高：

虽然驱动IC已是成熟的产品，但需要足够的模拟设计经验才能做得好，并要和晶圆厂、封装厂密切的配合，又得和LCD模块厂商建立良好的关系。

尤其日本业界在台湾市场耕耘甚久，近来韩国的三星亦略有斩获。

这些IDM能够通过内部的整合资源提供较完整的解决方案，特别是当中的部份业者同时也是LCD模块的制造商，如Seiko-Epson和Sharp等，其累积的经验和庞大的资源，不是台湾专业IC设计公司一时的间所能抗衡的。

薄膜晶体管（TFT）液晶显示器每一个像素（pixel）都有一个对应的晶体管来控制，借由改变液晶分子上的电压，使得由背光板照射出来的光线产生不同的极化，造成每一个像素颜色的改变。

驱动IC的位置在控制IC和TFT之间，控制晶体管的匣极（gate）和汲极（source）来改变液晶电压的大小，不同的电压造成光的不同偏振，经由彩色滤光片产生不同的颜色。

控制IC矩阵型的RAM储存了每一个像素的资料，这些资料根据其所在的地址传送到驱动IC中，驱动IC再将这些数字资料转换成模拟的电压资料，经由序列输出的方式将这些信号传送到每一个pixel的晶体管上。

TFT型面板中采取双扫描的方式来驱动，所以需要Gate驱动IC和Source驱动IC两种驱动IC，Gate驱动IC负责将扫描线触发（Y轴）,Source驱动IC再将数据传输上去（X轴）,其中SourceIC功能较复杂且频率高，设计多采模拟设计，因此一般IC设计公司多先切入设计相对容易，但须配合高压制造技术的GateIC。

以384X256的TFT液晶显示器为例，Gate驱动IC负责把横向的每一列的晶体管唤醒，然后再由Source驱动IC将资料输给这一列上的384个pixel。

一个画面约需要1/30sec时间，在这1/30sec时间内Gate必须驱动这256列，所以每一列只有0.13ms的时间来动作，换算成频率约需10kHz以上。

在这0.13ms内，Source驱动IC必须喂给384个pixel资料，每个pixel只有0.3μs时间，换算成频率相当于10MHz左右。

Gate驱动IC负责的只是一个ON/OFF数字信号的动作，功能简单且所需频率低，而source驱动IC却是要供给数据，输出电压分成了几个阶乘的模拟信号，频率较高且功能较复杂。

GATE和SOURCE驱动IC比较

GATE驱动IC

SOURCE驱动IC

输出电压

～42V

13～15V

操作频率

～0.1MHz

～68MHz

输出脚数

256PIN

～384PIN

特性

功能简单，设计易但需配合高压制造技术

功能复杂且频率高，制造技术较困难

电路

简单串行输出数字电路

精确度要求高之模拟电路

TFT-LCD驱动IC，以一般NB之XGA级面板分辨率1,024*768而言，在垂直驱动方面操作频率高达68MHz，共有3,072个点需驱动（每个点又有RGB三色的控制，所以需要1024x3点），以LCD驱动IC输出脚数384pin，需要8颗垂直驱动IC，且此颗IC因功能复杂且频率高，制成上较为困难。

在水平驱动IC方面，若以256pin驱动来设计则要3颗，此颗IC设计较容易但仍须高压制造技术。

因此，一片13及14英寸大尺寸NB面板所需的LCD驱动IC是11颗，15英寸则需要12颗，17英寸为14颗，目前还是11颗较为普遍。

二、LCD驱动IC的生产制造

目前LCD驱动IC并没有标准规格，所需电路仍必须和LCD面板厂商配合。

日韩厂商最早进入生产TFT液晶模块，如Sharp、NEC、三星等大厂都有自己的LCD驱动IC部门,驱动IC所需要的制造为0.5～1μm技术能力即可生产，六英寸晶圆厂即以足够。

而数字IC标准制造技术所需电压都在5V以下，但驱动pixel却需要10～50V的电压，所以驱动IC的制造技术有别于一般标准制造技术，需使用高压制造技术。

1、STN驱动IC

STN型面板因为其反应速度慢且亮度对比不足等缺陷，在中小尺寸的面板慢慢被TFT、OLED或LTPD等新发展的技术所取代，但在未来2-3年内仍然为手机和PDA等产品的增长而有一定的增长。

驱动技术分为文字显示和图形显示两种驱动IC，对于一片STN模块来说，只需要用到一或二颗驱动IC,其输出电压约在5～20V，生产需要二十几道光罩的步骤，需时约45天左右。

台湾业界能接踵投入，除了是基于扩展新产品线的心态，高获利率也是一大诱因。

传统上STN-LCD的驱动IC供货商本身也做LCD模块，以SeikoEpson最有名，但是大部份的非日系LCD模块业者并没有能力开发驱动IC，于是驱动IC的供应形成封闭的局面，价格主导权在日商手中，驱动IC在整个模块的成本比例甚高，至少有30%，分辨率愈高，比例就愈高。

再者STN-LCD已是相当成熟的产品，业者间的竞争比的并非完全是价格，而是性能稳定的多样少量的订制产品能充份供应，故STN-LCD驱动IC的价格压力并不大，而享有不错的利润。

除非台湾业者能大量供货，主导价格，逼退日商，打破此一模式，或借由市场激烈的竞争压低价格，否则高利润的现象将持续下去

2、TFT-LCD驱动IC

TFT和STN驱动器的状况并不一致，除了日本TI，过去的CirrusLogic和Vivid之外，大部份的TFT-LCD驱动IC业者都生产TFT-LCD，基于内制的型态，少部份才对外出售，如NEC、Sharp；有的是完全内制不外销，如松下；有的则是一部份内制，一部份向外购买，如东芝；有的是完全向外采购，如三菱、三洋电机。

由于TFT-LCD大都应用在PC产品上，由于NotebookPC或Monitor价格变动快速，当供应过剩时价格一路下滑，相对地挤压了驱动IC的价格。

三、LCD驱动IC的封装

LCD驱动IC的封装和一般逻辑IC及内存IC都不同，需要特别的机台来做封装，测试也是一样。

目前封装方式有两种，TCP卷带封装和COG封装两种。

TCP适用于TFT-LCD驱动IC的封装,而COF适用于STN-LCD驱动IC的封装。

IC封装除了保护芯片电路以外，还要考虑如何和外部的线路沟通的问题，TFT液晶面板每个像素皆需要接线，所需要的脚数高达几百支且高分辨率面板要求,使得脚距愈小愈好，驱动IC为因应这种情势，封装必需具备高脚数且脚距密集的要求。

由于TFT的晶体管线路是在玻璃上做出来的，而集成电路如控制IC和电源管理等IC是在印刷电路板上，驱动IC正在其中，它的输出电路要连接玻璃基板，而输入端要连接印刷电路板，所以其材质必须要柔软可曲折。

再者产品的趋势是往轻、薄、小的方面发展，所以设计上也要尽量减少所占的空间。

目前驱动IC的封装主要有两种方法，TCP和COG。

TCP都用于TFT液晶面板上,而COG都用于中小型的STN面板上,而目前发展的趋势是COF

1、TCP封装

属于TAB（TapeAutomatedBonding）的一种，在芯片的上的接脚长金凸块，金凸块再和卷带上的内引脚再经过热压合的动作来连接。

一般LCD模块是由LCD的玻璃面板和印刷电路板构成，印刷电路板上有控制IC，电源管理IC等集成电路，此电路板位于玻璃面板下方，TCP封装可将外引脚和玻璃面板接合，接合的线路弯曲下来接到电路板上。

因为TCP所用的材质和底片很像，因此又称为卷带封装，其内引脚距可达50μm，而外引脚可达60～80μm。

同时因为其底片的特性，可达到轻薄的要求。

封装形式比较

封装形式

脚数密度（脚数/cm2）

脚距

脚数

封装用途

DIP

1.5mm

<64

模拟低速SRAMDRAM、FLASH

SOP

1.2mm

<64

QFP

0.3～0.5mm

<256

高速SRAM

TCP

200

0.1～0.3mm

>256

LCD驱动IC

2、COG封装

COG就是ChipOnGlass就是将芯片在玻璃基板上作封装，将芯片以FlipChip的方式倒过来直接将芯片上的接脚和玻璃基板上的ACF接合，ACF是玻璃基板和芯片接合的一种中间材料。

由ACF再牵线到电路板上。

COG最大的好处是构装的材料少，可降低成本。

但最大的缺点则是占玻璃基板缘额面积。

TCP和COG优缺点比较

TCP

COG

优点

有效面积大

零件数量少工程少低成本

缺点

零件数量多工程多成本高

有效面积小

3、COF封装

COF就是ChipOnFilm，这是目前正在发展的一种新的封装技术，属于TCP技术的一种延伸。

原本玻璃基板借由TCP封装驱动IC再和电路板连接。

现在干脆连电路板也不要了，控制IC、驱动IC、电源管理IC等构成LCD模块的集成电路全都封装在连接玻璃基板的底片上，省去了一道还要连接电路板的步骤，如此更可达到轻薄的目的。

COF封装方式相对于TAB的600-1,000微米，COF的封装方式厚度可缩减到400-700微米。

四、未来发展的趋势

低耗电性（小型STN用驱动IC）:

小型STN-LCD主要用在手机及PDA等随身电器用品上，这些随身用品的电源都来自于电池，对于省电是非常要求的，LCD所需要的电量是电池上最大的负担，因此低耗电性为驱动IC的重要条件。

1、TFT-LCD驱动IC-大型化及细微化

TFT-LCD面板愈来愈大且分辨率愈高的情况下，所需的像素也愈多，像素密度也愈高，所以驱动IC也朝向高脚数的趋势发展。

在面板发展到SXGA和UXGA级时，希望每颗IC能有480-500脚,同时又不希望占据太大的面积，所以脚与脚间的距离也由现今内引脚为50μm，发展至480脚时内引脚为40μm。

至于封装方面，则要求更轻，更薄，成本低且狭缘化发展。

TFT-LCD面板及驱动IC发展趋势

LCD大型化与高精细化

VGA640x480

SVGA800x600

XGA1024x768

SXGA1278x1024

UXGA1600x1200

多脚化

200～240pin

300～384pin

480～500pin

多阶条比（色彩丰富）

6bit、64阶调

8bit、256阶调

资料输入高速化

40～55MHz

65～80MHz

五、全球发展概况及台湾状况

LCD驱动IC需求增长来自于笔记本计算机及液晶显示器市场规模的持续扩大，2000年驱动IC需求量增长19%,达4.35亿颗，而TN/STN驱动IC则因手机高度增长而创造高需求，估计2000年增长超过41%达到4.56亿颗。

若液晶驱动IC持续供货不足，则影响所及将是2000年TFT及STN/TN面板液晶增长的阻碍，目前掌握全球驱动IC产能的日本多家液晶驱动IC大厂相继提升产能，能否提供未来相关产品高增长的需求是值得观察的。

目前全球6英寸晶圆厂有限的情况下，估计2000年驱动IC缺货颗数约在9,700万颗左右，换算成6英寸晶圆约为24万片，即一座月产2万片的6英寸厂可以填满，加上未来厂商可能以8英寸厂0.35微米制造技术生产，如联电、日本TIToshiba、Sharp及NEC（以经济效益来说，8英寸厂生产LCD驱动IC相当不划算），未来供给变量还是相当多，但LCD驱动IC缺货可能2001年获得缓解。

另外10月起晶圆代工厂在通讯IC需求不稳定的情况下，转而将生产线调整至相对利润较低、需求量大的STN驱动IC。

因此也造成手机用STN驱动IC或个人数字助理用STN驱动IC的市场供需趋于平稳，使得STN的驱动IC已有跌价的情况发生。

全球驱动IC市场预测

需求量（千颗）

1999

2000

2001

2002

年复和增长率（%）

TN/STN

323,172

456,496

561,531

720,339

30.6%

TFT

364,709

434,676

567,788

718,085

25.3%

合计

687,881

891,172

1,129,319

1,438,424

27.9%

需求值（百万日圆）

1999

2000

2001

2002

年复和增长率

TN/STN

52,613

69,765

78,487

89,904

19.6%

TFT

74,414

92,750

119,008

162,414

29.7%

合计

127,027

162,515

197,495

252,318

25.7%

笔记本计算机全球需求预估2000年将较99年增加21％至2,300万台，LCD监视器市场亦将增加55％至700万台，另外产业用途400万片左右，每片大尺寸TFT-LCD面板平均需要12颗驱动IC，预估2000年全球驱动IC需求将达4.4亿颗。

移动电话用途方面，随着其迈向彩色化风潮后，驱动IC装配数量亦增为2颗，预估2000年需求达4.35亿颗，但供给率仅达70％。

LCD驱动IC以日韩厂商为主，这些厂商大都也是面板厂商，去年最大的为日本SHARP，市场占有率为23.4%，其次为德州仪器，市场占有率为21.5%，NEC和日本松下各为19.6%和13%。

除了日本TI百分之百外卖，一般做TFT-LCD的厂商，如夏普、东芝、日立、三星等其LCD大都自给自足，由于意识到此波TFT-LCD扩产效应，对LCD驱动IC造成供需失衡，现有的LCD驱动IC厂皆展开扩产动作，主要厂商纷计划在2001年末，将驱动IC产能提高0.5～1倍。

全球主要LCD驱动IC市场需求单位:

亿颗

1999

2000

2001

NB/LCDMonitor

3.26

4.40

5.20

移动电话

2.80

4.35

6.80

日韩LCD驱动IC生产状况单位:

万颗

2000年

（月产量）

2001年底

（月产量）

备注

日本德仪

1500

2500～3000

NEC

1300

1900

精工EPSON

3500

5000

其中20%为彩色STN型

夏普

2200

3000

日立

800

1400

彩色STN型手机用将于11月开始生产，月产50万颗

三星

2100

彩色STN型为增产主力，2001年将达月产能100万颗以上

东芝

1500

2000

自夏季开始生产彩色STN型

随着台湾陆续投入TFT-LCD生产的6家产能不断增加来看，所需的驱动IC也明显增加。

若以2000年出货447万片计算，每片11颗，则今年台湾需求量是4,917-5,124万颗，2001年若6家皆进入量产，估计有582万片出货实力，驱动IC需求便增加为6,402万颗，台湾产能要1年以上才能满足。

另外于驱动IC产品规格与LCD面板关连性极高，因此各家面板厂商的规格及所需驱动IC皆不相同。

台湾由于TFT-LCD厂商技术来自日本居多，过去都是日本厂商指定供货来源，近来日商释出驱动IC订单，在专业厂商亦投入后，除集团所建立的垂直整合如台湾的华邦、茂硅、联咏、晶门之外，专业厂商如台湾的汉扬、天下等也拥有不错的发展空间。

个人计算机需求量增长趋缓，移动电话及个人数字助理器（PDA）市场需求却持续增长，台湾IC设计公司在看好此一趋势，纷纷投入超扭转向列液晶显示器（STN-LCD）驱动IC的生产行列，台湾拥有设计及制造技术的后援，加上2001年市场需求将呈倍数增长，因此台湾IC设计公司切入应用于个人数字助理器单色STN-LCD驱动IC相当有机会；而移动电话用驱动IC，台湾遭遇最大瓶颈在于整合各组件于单一芯片，对于电压稳定及低电流的设计能力尚待克服。

PDA在芯片设计上相较于移动电话用驱动IC显得单纯，除2颗驱动IC外，其它组件采用外挂的方式，电压及电流的电路设计可采取驱动IC外控制的方式，因此在组件的整合度较低及电流电压的稳定较易克服的情况下，台湾IC设计公司普遍先投入应用于个人数字助理器STN-LCD驱动IC的生产。

日本模块厂商在2001年将扩大彩色STN-LCD驱动IC模块的生产，届时后台湾IC设计公司有机会成为应用于个人数字助理器单色STN-LCD驱动IC供应者。

台湾驱动IC业者概况

厂商

下游厂商

产能来源

后道封装测试

目标市场

现况

华邦

瀚宇、达棋

自有

送回日本做

TFT

预估2001年占有台湾TFT-LCD驱动IC市场30%

联咏

联友光电

联电6A厂

慎立、硅品

TFT

今年6月首先以8英寸微米制造技术生产

茂硅/敦茂

Sharp/广辉

自有

南茂

TN/STN

茂硅6英寸厂将以80%以上产能代工驱动IC

晶门

所罗门

联电、韩国

利泓、联测

TN/STN

属于所罗门集团，该集团源自Motorola平面显示器部门

凌阳

凌巨

TN/STN

下游应用与远见配合

汉扬

NEC,Hitachi

自有

TFT,TN/STN

由NEC,Hitachi移转技术并为其代工

结论

LCD驱动IC不需要最先进的制造技术，在稳定且大量的需求下，得以保有稳定的毛利。

台湾6家TFT-LCD厂商已开始量产,对于LCD驱动IC将有所助益,而驱动IC业者和面板厂商需保持一个良好的互动,一个IC设计业者要切入TFT型驱动IC，就必须和面板厂商签契约。

使得价格不易暴涨暴跌;加上产品的需求增加。

故台湾厂商在产量大、稳定毛利下，相当适合台湾投入生产。

LCD驱动IC产业分析

摘要：

全文共5824，8页

前言

TFT-LCD驱动IC其实设计上难度并不高，但必须采用模拟及高压制造技术生产，主要供货商均采用0.5-0.8微米的制造技术，以6英寸晶圆厂生产。

一、LCD驱动IC的产品特性及种类

二、LCD驱动IC的生产制造

1、STN驱动IC

2、TFT-LCD驱动IC

三、LCD驱动IC的封装

1、TCP封装

2、COG封装

3、COF封装

四、未来发展的趋势

1、TFT-LCD驱动IC-大型化及细微化

五、全球发展概况及台湾状况

表一、GATE和SOURCE驱动IC比较

表二、封装形式比较

表三、TCP和COG优缺点比较

表四、TFT-LCD面板及驱动IC发展趋势

表五、全球驱动IC市场预测

表六、全球主要LCD驱动IC市场需求单位:

亿颗

表七、日韩LCD驱动IC生产状况单位:

万颗

表八、台湾驱动IC业者概况

结论

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