光学深度报告：光变之路，MicroMiniLED、3DSensing.pdf

research.stocke 1/31 请务必阅读正文之后的免责条款部分 Table_main 行业研究类 模 板 专题 电子元器件行业 报告日期： 2018 年 7 月 4 日 光变之路 ， Micro/Mini LED、 3D Sensing 光学 深度报告 行业公司研究电子元器件行业 ： 孙芳芳 执业证书编号： S1230517100001 ： 021-80106039 ： sunfangfangstocke table_invest 行业 评级 电子元器件 看好 Table_relate 相关报告 1春季新机发布潮 ,再次确认光学是未来最佳赛道 摄像头深度报告二2018.04.04 2 3D sensing 路径实现和投资机会的深度解析 2018.03.23 3行业专题：新景气新结构下的覆铜板2017.12.08 4 3D 成像开辟新产业链，站在行业发展风口 2017.09.12 5周报 20170709：晶电 Q2 营收创新高&电子投资组合 2017.07.11 table_research 报告撰写人： 孙芳芳 数据支持人： 孙芳芳 报告导读 Micro /Min LED 技术 不断 突破 ， 量产 进度 加快 ， 引发 行业 显示 技术 革新 ； 随着 VCSEL 芯片技术的成熟， 以及 苹果 引 领 消费 升级 ， 看好 3D Sensing 市场前景 。 投资要点 性能优势明显， Micro LED 将成为下一代显示技术主流 Micro LED 是指在芯片上集成的高密度微尺寸 LED 阵列，每个像素点定址化、单独驱动，具有自发光特性。相比于当前显示技术主流 OLED 和 LCD， Micro LED 结构更加简单，性能优势更加明显，具有高亮度、低能耗、使用寿命长、无影像烙印、响应速度快等优点，可广泛应用于面板显示器、 AR/VR 设备、户外显示器、头戴式显示器（ HMD）、抬头显示器（ HUD）、无限光通讯、投影机等领域。目前，苹果收购 LuxVue 科技公司，布局 Micro LED 在可穿戴设备市场应用。三星、索尼布局 Micro LED 大屏显示应用，分别推出 Micro LED产品“ CLEDIS”和“ The Wall”。美国 Vuzix 和英半导体公司 Plessey 共同合作开发 Micro LED 显示引擎用于下一代 AR 智能眼镜。据预测，至 2025 年 Micro LED 显示市场出货量可达 3.3 亿片，市场产值将达到 28.91 亿美元 。 Mini LED 技术成熟，预计今年实现量产 Micro LED 由于巨量转移 等关键性技术和设备上等难题，短期内难以实现量产。 Mini LED 作为 Micro LED 显示技术的过渡，制造技术更加成熟、生产设备更加齐全，容易实现相关产品量产。 Mini LED 采用背光设计、微缩芯片等技术，可获得轻薄、高画质、低功耗等特性，性能水平接近于 OLED，在亮度、显色等方面优于 OLED。 Mini LED 以背光源应用为诉求，可适用于车用面板、户外显示屏、大尺寸电视、手机、电竞笔电等领域。据集邦咨询预估， 2023年整体 Mini LED 产值将达到 10 亿美元。目前，台系 LED 产商布局 Mini LED十分积极 ，晶电、隆达、聚积、群创、友达、宏齐、亿光均表示今年将实现Mini LED 产品量产。大陆厂商国星光电与 6 月初首次推出可量产 Mini LED 产品 ， 加速行业进入 P0.X 时代 。 苹果引领消费升级， 3D Sensing 市场前景看好 table_page 电子元器件行业专题 research.stocke 2/31 请务必阅读正文之后的免责条款部分 证券研究报告 相比于 LED 和 EEL， VCSEL 作为 3D 摄像头红外光源，在精确度、小型化、低功耗、可靠性等角度全方面占优。随着 VCSEL 芯片 技术的成熟，以其作为核心元件的 3D Sensing 走入应用，在活体检测，虹膜识别， AR/VR 技术以及机器人识别和机器人避险、自动驾驶辅助等领域得到发展。近期， 3D Sensing的主要应用以手机为主， iPhone X 首次搭载 3D 结构光模组，引领 3D Sensing消费市场。苹果 3D Sensing 供应链较为完善， Lumentum、 II-VI 、 Finisar、 IQE等均已加入其中。 未来几年 3D Sensing 市场规模将 快速 增长 ， 到 2023 年 3D Sensing 的市场空间可达 180 亿美元， 2018 年 -2023 年复合增速达到 44%。其中， 3D Sensing 在智能手机市场上的渗透率不断提高， 3D Sensing 渗透率有望从 2017 年的 2.1%提高至 2020 年的 28.6%。 table_page 电子元器件行业专题 research.stocke 3/31 请务必阅读正文之后的免责条款部分 正文目录 1. 次世代显示技术明星 Micro LED . 5 1.1. LED 微缩化和矩阵化技术 . 5 1.2. 未来显示技术的主流 OLED or Micro LED？ . 6 1.2.1. OLED 当前市场流行显示技术 . 6 1.2.2. Micro LED 为颠覆现有技术的下一代显示科技 . 8 1.3. Micro LED 应用广阔，但技术难题亟待突破 . 9 1.3.1. Micro LED 市场应用范围广阔 . 9 1.3.2. Micro LED 技术难题亟待解决 . 11 1.4. Micro LED 市场前景看好，技术不断突破，商品化进程逐步推进 . 12 2. Micro LED 显示技术的过渡 Mini LED . 14 2.1. Mini LED 显示技术对比 . 14 2.2. Mini LED 产业应用及市场情况 . 15 2.2.1. 车用显 示器应用 . 16 2.2.2. 大屏显示器应用 . 17 2.2.3. 手机显示应用 . 18 2.3. 众多厂商积极拓展 Mini LED，预计今年可实现量产 . 18 3. 3D Sensing 核心元件 VCSEL . 20 3.1. 新型半导体激光器 VCSEL . 20 3.2. VCSEL 广泛的应用范围， 3D Sensing 市场可期 . 23 3.3. 3D Sensing 技术成熟，苹果 iPhone X 搭载 3D 结构光模组，推动消费升级 . 24 3.3.1. 苹果积极布局 3D Sensing 领域， iPhone X 搭载 3D Sensing 人脸识别 . 24 3.4. VCSEL 供货商看好手机 3D Sensing 市场，苹果 3D Sensing 供应链趋于完善 . 25 3.4.1. VCSEL 设计环节： Lumentum、 II-VI 、 Finisar 等积极布局 . 27 3.4.2. VCSEL 外延片供应商： IQE、全新等积极布局 . 28 3.4.3. 亚洲晶圆代工厂商积极发展 VCSEL 谋求市场份额 . 30 股票投资评级说明 . 31 图表目录 图 1： Micro LED 示意图 . 5 图 2： Micro LED 阵列的结构和布局 . 5 图 3： Micro LED 与传统 LED 厚度对比图 . 6 图 4： Micro LED 芯片制备流程图 . 6 table_page 电子元器件行业专题 research.stocke 4/31 请务必阅读正文之后的免责条款部分 图 5： OLED 结构示意图 . 6 图 6： 索尼 OLED A8F 电视 . 7 图 7： Micro LED 与 OLED、 TFT LCD 显示器结构对比 . 8 图 8： Micro LED 应用广泛 . 9 图 9：三星 Micro LED 电视 “ The Wall” . 10 图 10： Vuzix 智能 AR 眼镜 . 11 图 11： Micro LED 巨量转移示意图 . 11 图 12： Micro LED 技术难点总览 . 12 图 13： Micro LED 显示市场预估出货量 . 12 图 14： Micro LED 产业链 . 13 图 15： ALLOS Semiconductors 公司 GaN-on-Si Micro LED 技术 . 13 图 16： 8 英寸 Micro LED 显示技术 . 14 图 17：全球车用显示器 市场总量预测 . 16 图 18：日本 JDI 展示的 Min iLED 背光汽车中控面板 . 17 图 2：友达 10.1 英寸 AM Mini LED 车用产品 . 17 图 19： VCSEL 结构简图 . 21 图 20： VCSEL 发光原理 . 21 图 21： 三种不同的光源效果 . 22 图 22： 3D Sensing 市场规模快速增长（ $ M） . 23 图 23：全球 3D sensing 市场规模预测及智能手机市场占比 . 23 图 24：智能手机市场 3D Sensing 模组搭载情况预测 . 24 图 25： 苹果 True Depth 设计 . 25 图 26： iPhone X 红外点阵投影器封装结构图 . 25 图 27： 3D Sensing 产业链相关零部件对应市场规模 . 25 图 28： VCSEL 产业链主要厂商 . 26 图 29： 2017 年外延片市场占比情况 . 29 表 1： LCD， OLED 与 Micro LED 性能比较 . 9 表 2： Mini LED 与 Micro LED 量产差异 . 15 表 3： Mini LED 相比与 OLED 优势 . 15 表 4： Mini LED 台湾供应链分布 . 16 表 5：台湾厂商 Mini LED 发展情况 . 19 表 6： EEL 和 VCSEL 参数对比 . 21 表 7： 850nm LED VS 850nm VCSEL. 22 表 8：苹果近几年收购的 3D 成像技术公司 . 24 表 9：苹果 3D sensing 零部件价值量详细拆分 . 26 表 10： VCSEL 设计厂商近期动态 . 28 表 11： EPI 外延片 供应商布局 . 29 表 12：台湾厂商 VCSEL 发展动态 . 30 table_page 电子元器件行业专题 research.stocke 5/31 请务必阅读正文之后的免责条款部分 1. 次世代显示技术明星 Micro LED Micro LED 是指在芯片上集成的高密度微尺寸 LED 阵列，每个像素点定址化、单独驱动，具有自发光特性。相比于当前显示技术主流 OLED 和 LCD， Micro LED 结构 更加简单，性能优势更加明显，具有 高亮度、低能耗、使用寿命长、无影像烙印、响应速度快 等优点，可广泛 应用 于面板显示器、 AR/VR 设备、户外显示器、头戴式显示器（ HMD）、抬头显示器（ HUD）、无限光通讯、投影机等领域 。 目前，苹果收购 LuxVue 科技公司，布局 Micro LED 在可穿戴设备市场应用。三星、索尼布局 Micro LED 大屏显示 应用 ，分别推出 Micro LED 产品“ CLEDIS”和“ The Wall”。美国Vuzix 和英半导体公司 Plessey 共同合作开发 Micro LED 显示引擎用于下一代 AR 智能眼镜。 据预测，至 2025 年 Micro LED 显示市场出货量可达 3.3 亿片，市场产值将达到 28.91 亿美元。 1.1. LED 微缩化 和矩阵化技术 Micro LED 是指在芯片上集成的高密度微尺寸的 LED 阵列结构，达到薄膜化、微小化，尺寸控制在 1-10 m 左右。 Micro LED 上每一点画素（ pixel）都能定址化、单独驱动发光，将像素点距离从毫米级降低至微米级，具有自发光显示特性。 图 1： Micro LED 示意图 资料来源： 聚积官网、 浙商证券研究所 倒装 Micro LED 芯片由 n 型和 p 型半导体及其中间的多量子阱有源区构成，通过传统 LED 外延晶片制备。 Micro LED 材料取决于所需的发射波长：蓝绿光 LED 采用 GaN 基晶圆，红色 LED 采用 AlGaInP 基晶圆。多层 GaN 材料首先生长在蓝宝石衬底上， AlGaInP 多层材料首先在 GaP 上生长。每个 LED 台阶通过一系列光刻、刻蚀来完成。 图 2： Micro LED 阵列的结构和布局 资料来源： IEEE/IET Electronic Library、 浙商证券研究所 table_page 电子元器件行业专题 research.stocke 6/31 请务必阅读正文之后的免责条款部分 Micro LED 在垂直维度上尺寸也有很大的缩小。以 AlGaInP 倒装芯片为例，除量子阱层（ MQW）外，其余各层厚度均有减小。相比于传统的红色 LED，总厚度从 6.48m减至 3.63m，厚度缩减近 50%。其芯片主要加工制造流程包括离子沉积、衬底去除、 N 型金属沉积、刻蚀加工、 P 型金属沉积等。 图 3： Micro LED 与传统 LED 厚度对比图 资料来源： IEEE/IET Electronic Library、 浙商证券研究所 图 4： Micro LED 芯片制备流程图 资料来源： IEEE/IET Electronic Library、 浙商证券研究所 1.2. 未来显示技术的主流 OLED or Micro LED？ 1.2.1. OLED 当前市场流行显示技术 OLED，即有机发光二极管，以 ITO 玻璃透明电极作为器件阳极、金属电极作为器件阴极，在电场驱动下，通过电子和空穴分别从阴极和阳极注入电子和空穴传输层，然后迁移到发光层，相遇形成激子激发发光分子并辐射发出可见光。辐射光从 ITO 侧可观察到，同时金属电极膜也起了反射层作用。 OLED 在电场驱动下，通过载流子注入、复合导致发光，是一种无需背光的自发光器。 OLED 的基本结构包括了基层（支撑整个 OLED）、阳极（增加电子“空穴”）、有机层、导电层（传输“空穴”）、发射层（发光过程进行区域）和阴极（电子注入）。当 OLED 设备通入电源，电流通过有机层从阴极流到阳极，将电子从导电层带到发射层。导电层失去电子会产生空洞，这些空洞需要发射层中的电子来填充。空洞跃到发射层后再次与电子结合。电子进入空洞时，会以光的形式释放能量。 图 5： OLED 结构示意图 table_page 电子元器件行业专题 research.stocke 7/31 请务必阅读正文之后的免责条款部分 资料来源： 电子发烧友 、 浙商证券研究所 OLED 显示每个像素独立控制，具备自发光特性，使显示器轻薄、能耗低、画质好、 色域广。其采用有机发光材料，可使材料进一步轻薄化，并富有柔韧性。 OLED 凭借其在亮度、可