玻璃基板国产化进程及需求空间如何?

最佳答案 匿名用户编辑于2024/06/17 16:58

玻璃基板国产化进程正当时。

玻璃基板行业增速稳健,市场主要由美日企业垄断。根据 MarketsandMarkets 预测,全球玻璃基 板市场预计将从 2023 年的 71 亿美元增长到 2028 年的 84 亿美元,CAGR 达 3.5%。美国康宁 (Corning)为玻璃基板行业绝对龙头,全球市场份额占比高达 48%;旭硝子(AGC)、电气硝 子(NEG)、东旭光电紧随其后,占比分别为 23%、17%、8%。玻璃基板行业的垄断在高世代 线尤为突出。在 8.5 代线玻璃基板市场,康宁以 29%的市场份额位列全球第一,旭硝子、电气硝 子分别以 24%、21%的市场份额分列二、三位。

玻璃基板国产替代加速,主要得益于:1)行业潜在产能缺口;2)我国厂商加码产线建设;3) 国产基板价格优势。当前,海外玻璃基板龙头厂商为调节自身利润,纷纷采取涨价、控制产能的 策略,供给不足造成的潜在产能缺口有望为我国厂商带来市场空间。以彩虹股份、沃格光电为代 表的我国玻璃基板厂商产能扩张加速,布局趋于高端,供应能力持续增强,市场竞争力显著提升。 受益国家相关产业政策支持,我国玻璃基板有望凭借自身成本优势抢占市场空间。

1)海外厂商经营策略调整带来行业潜在产能缺口。2024 年,受显示玻璃价格持续下滑、能源成 本上涨等因素影响,以康宁为代表的玻璃基板行业龙头为优化自身盈利能力,纷纷采取提价并控 制产能的策略。根据 Omdia 测算,当前全球玻璃基板仅仅维持在供略大于求的水平,一旦厂商发 生轻微事故或突发订单激增,玻璃基板供需情况或将于 2024 年 Q2 后趋紧,甚至于 Q3 首次出现 供不应求的局面。

2)我国玻璃基板厂商加码产线建设。我国龙头厂商京东方、TCL 科技、彩虹股份、东旭光电等 在用于显示领域的高世代玻璃基板产线均有规划,彩虹股份、东旭光电 G8.5+/G8.5代玻璃基板产 线已投产。彩虹股份 G8.5+玻璃基板产线产能达 580 万片/年,东旭光电 G8.5 代 TFT-LCD 液晶玻 璃基板产能达 540 万片/年。

3)国产玻璃基板具备一定价格优势。第一,国内厂商受相关产业政策补贴。国内对于面板产业 链的支持力度大,厂商可以获得一定的政府补助,因此国产玻璃基板价格会显著低于进口的玻璃 基板。第二,国内厂商运输成本低。Modor Intelligence 预测,2020-2025 年,以中国为代表的亚 太地区将成为玻璃基板规模最大、增速最快的市场。凭借先天地理位置优势,国内厂商就近配套 可以降低运输风险和成本。

显示技术持续演进,Mini/Micro LED 兴起。显示技术自 1950s 兴起,经历了彩色显像管、等离 子、液晶显示(LCD)、有机发光二极管(OLED)到 Mini/Micro LED 几轮技术变革。按光源分 类,显示技术可分为自发光(以 LED 为代表)和非自发光两种(以 LCD 为代表),LED、Mini LED 也可用于非自发光显示器,用作背光灯从后方照亮显示器像素。Grand View Research 报告 称,2022 年,LCD 市场份额占比达 35%,居主导地位;由于高操作可靠性、高适用性,OLED 市场份额逐步提升;Mini/Micro LED 技术作为新兴显示技术,尚处于起步阶段。

Mini LED 背光是 LCD 背光的主要类型之一。Mini LED 背光将传统 LCD 背光模组中的灯珠缩小 到 50-200 微米,可实现局部调光,带来亮度和对比度的飞跃。按驱动方式分类, Mini LED 背光 可分为被动矩阵式驱动(PM,Passive Matrix)和主动矩阵式驱动(AM,Active Matrix)。

Micro LED 是一种自发光技术,由微米级半导体发光单元阵列组成,是一种将电能转化为光能的 电致发光器件。Micro LED由基板、彩色滤光片、LED驱动器、无数用 RGB三种发光颜色的 LED 芯片组成的微米级像素单元等部分构成。与其他显示技术不同,Micro LED 采用高像素密度的二 维 Micro LED 阵列,每一个像素都能够寻址控制和独立驱动发光,具有自发光、高效率、低功耗、 高集成、高稳定性、全天候工作的优点,被认为是最有前途的下一代新型显示与发光器件之一。

Mini/Micro LED 渗透率逐步提高,可以归因于:1)Mini/Micro LED 性能优越;2)技术升级带 来降本空间;3)下游终端创新,市场覆盖范围扩大。与传统 LCD、OLED 相比,Mini/Micro LED 在亮度、对比度、响应时间、色域范围上均具备一定优势,是未来显示技术的发展方向。随着驱 动方案升级及巨量转移等技术难点取得突破,Mini/Micro LED 降本可期。此外,下游终端产品持 续创新,AR、VR、大屏显示、商用显示等产品将成为 Micro LED 的增量需求来源;Mini LED 背 光由于可以自主调节分区数,可实现低、中、高端市场的全覆盖。

1)Mini/Micro LED 性能优越。与传统 LCD、OLED 相比,Mini/Micro LED 可实现点间距 0.1- 1.0mm/<0.1mm,最大对比度 1000000:1,NTSC 色域 80%-110%/140%, 8-10 万小时寿命,纳 秒级反应时间,具有亮度高、对比度高、色域范围高、使用寿命长、响应时间快等优势,有望成 为未来显示领域的主流技术。

2)技术升级带来降本空间。Mini LED 背光降本可归结于玻璃基板的应用、AM 驱动方案的成熟。 TCL 科技称,PCB 基 Mini LED 背光的面板成本为相同规格 WOLED 面板的 9 成,而玻璃基 Mini LED 背光仅为 7 成。在中高分区采用 AM 驱动方案时,由于驱动芯片、基板等成本降低,AM 驱 动的 Mini LED 背光方案较 PM 恒流方案可节省 40%的成本。Micro LED 技术突破是降本的重要 推力。当前对 Micro LED 的研究聚焦巨量转移等核心痛点,着力提高 Micro LED 性能、良率以达 降本目的。Omdia 预测,2027 年,10-14 英寸 Micro LED 显示面板的成本将骤降至目前水平的 25%。

3)下游终端创新,市场覆盖范围扩大。Mini LED 背光凭借其性能优势适用于高端显示器、4K/8K 大尺寸电视、笔电及平板等领域中。背光分区数量是决定产品性能的关键,Mini LED 背光可通过 自主调降分区数量,实现低、中、高端市场全覆盖。三星、LG、友达光电、群创光电等公司投入 大量资金研发 Micro LED,有力推动了 Micro LED 在显示屏、车灯、消费级电视、AR 眼镜等高端 产品的应用。

Mini/Micro LED 市场渗透率提升在即。行家说 Research 预测,到 2026 年,全球 Mini LED 背光 产品出货量将增至 4918 万台,2022-2026 年 CAGR 约为 30%;其中,TV 将成为拉动 Mini LED 背光产品出货量增长的主要力量。GGII 预测,2022 年全球 Micro LED 市场规模约 1 亿美元,到 2027 年全球 Micro LED 市场规模有望突破 100 亿美元,5 年 CAGR 高达 151%。

在摩尔定律放缓的时代,先进封装通过改变连接距离和连接方式,不断刷新芯片的性能。先进封 装包括 2.5D/3D 封装、扇出晶圆级封装和系统级封装,在提高芯片集成度、缩短芯片距离、加快 芯片间电气连接速度、性能优化的过程中扮演重要角色。其中,2.5D 封装将芯片并排放置在中介 层(Interposer)顶部,通过芯片的微凸块(uBump)和中介层中的布线实现互连;3D 封装则将 多个半导体芯片堆叠在一起创建三维结构,将集成提升至新高度。

硅通孔(TSV,Through Glass Via)完全穿过硅中介层或芯片实现垂直电气连接,是实现 2.5D/3D 封装的关键技术。TSV 通过在晶圆中填充以铜,提供贯通硅晶圆裸片的垂直互连,用最 短路径将硅片一侧和另一侧进行电气连通,可以提高系统集成密度,方便实现系统级的异质集成。 TSV 制造的主要工艺步骤包括孔刻蚀、绝缘层沉积、扩散阻挡层/种子层沉积、导电材料填充及表 面平坦化等。

玻璃通孔(TGV,Through Glass Via)是一种穿过玻璃中介层或芯片的垂直电气互连技术,对 TSV 起到一定的替代作用。TGV 以高品质硼硅玻璃、石英玻璃为基材,通过种子层溅射、电镀填 充、化学机械平坦化、RDL 再布线,bump 工艺引出实现 3D互联。对于先进封装领域的应用,每 片晶圆需要数万个直径为 10-100 微米的 TGV 通孔,并对通孔进行金属化以获得所需的导电性。 与 TSV相比,TGV技术具有成本低、高频电学特性优良、工艺流程简单、机械稳定性强等优势。 目前,制约 TGV技术运用的核心难点在于深孔形成工艺。由于没有类似硅的Bosch深刻蚀工艺, 采用 TGV 技术难以快速制作高深宽比的玻璃深孔或沟槽。

全球 TGV 晶圆市场份额高度集中,国内厂商相继实现技术突破。News Channel Nebraska Central 2022 年数据显示,仅康宁一家就占据全球 TGV 晶圆产值市场份额的 26%;康宁、 LPKF、 Samtec、Kiso Micro Co.LTD、Tecnisco 等全球前五名厂商市占率超过 70%。近年来,国内厂商在 TGV 技术,尤其是深孔形成工艺相继取得突破。以云天半导体、沃格光电、成都迈科等为代表 的国内厂商有望打破海外厂商高度垄断的 TGV 市场竞争格局。

海内外厂商积极布局玻璃载板,构建相关生态。Yole Intelligence 表示,玻璃芯基板预示着先进基 板新时代的开始,将被运用于 AI 和服务器领域的革命性应用。2023 年,英特尔最先宣布推出基 于下一代先进封装的玻璃基板开发的最先进处理器,并计划于 2026-2030 年量产。2024年初,三 星电机提出将建立一条玻璃基板原型生产线,计划于 2026 年实现量产。此外,苹果、AMD、SK、 LG、Ibiden 等公司也陆续考虑开发玻璃基板。当前,我国公司沃格光电掌握玻璃基板级封装载板 技术,且具备小批量产品供货能力,其玻璃基板级封装载板产品采用 TGV 技术,可实现 2.5D、 3D 垂直封装;长电科技已在进行玻璃基板封装项目的开发,预计 2024 年可实现量产。

玻璃载板增长势能初现。根据 Yole 预测,IC 载板市场规模将由 2022 年的 151 亿美元增至 2028 年的近 290 亿美元,6 年 CAGR 约为 11%;其中,玻璃载板市场规模初步增长, 将于 2028 年增 至 4000 万美元左右。国内玻璃晶圆产能增长趋势也较为显著。根据半导体行业观察预测,2024 年至 2026 年期间,我国玻璃晶圆产能将达 160 万片/月。