编者按:自去年Intel 、飞利浦相继退出以来,LCOS产业一度陷入进退两难的局面。可喜的是,从厂商到研究机构,LCOS业界并没有放弃努力。现在,LCOS面板生产良率已经达到产业化可以接受的水平,制约成本的光机也出现了结构更简单的解决方案,国内外整机厂商的量产计划也在推进当中---LCOS等待破茧而出。
eLCOS 科技股份有限公司市场行销处副总经理唐廷文:
三片式数字LCOS性价比高
正如DVD的价格降到和VCD一样时,没有人会买VCD,在高清晰数字电视市场,1080 P 解析度的电视将很快取代720P。在美国,大部分频道播出的是1080 P 的电视节目,大部分的游戏是1080 P 的,也有越来越多1080 P 的节目源。而在中国,2008年奥运会也会播出1080P 的高清电视。根据对美国大屏幕背投电视市场的分析,当一项技术能够做到50英寸以上、1080 P 解析度、价格在3000美元以下,市场就将大规模普及。LCOS正是符合这些要求的技术。对LCOS而言,做720P分辨率或是1080 P ,在成本上的差别不会很大,而对其他技术而言就不一样了。
除了成本上的优势以外,LCOS在性能上还有很多优势,比如色彩的全覆盖,逼真自然,比如在1080 P 解析度下仍没有"纱窗"效应。而三片式LCOS解决方案更是拥有亮度高,没有彩虹效应以及不会伤害眼睛等优点。因此,三片式LCOS具有最佳性价比。
去年Intel 、飞利浦等厂商相继退出LCOS领域,同时也有JVC、SONY等日本厂商率先在北美市场上推出LCOS产品。我认为,北美市场的认同,我国台湾省光机厂商的努力,我国内地市场的普及,将是LCOS产业发展的三部曲。 e LCOS作为专注于大屏幕、1080 P背投 电视领域的芯片设计厂商,将在今年第三季度推出量产产品,预计第四季度产量将达到一定规模。
e LCOS是目前唯一能够提供完全数字化1080 P量产产品的厂商。相对模拟LCOS而言,数字LCOS芯片在制造过程中能够更精确地控制电压,从根本上解决了闪烁和图像内嵌等视觉问题;而且,由于使用了应用普遍的数字CMOS工艺,数字LCOS在生产上具有高良率;数字化的设计也具有更大的可编程性和机动性。在光机方面, e LCOS所采用的0.7英寸显示对角线设计是光机厂商普遍采用的方案, e LCOS 已经和5家以上的光机厂商结成了合作伙伴关系。在最近两三年中,LCOS光机供应商已经成熟到可以量产的地步,示创等光机厂商推出了低成本的光机解决方案,而且这些方案可以量产。
台湾积体电路制造股份有限公司亚太事业资深处长蔡志群:
产业链推动LCOS发展
继PC、手机之后,高清数字电视(H DTV ) 将成为推动半导体需求增长的主要产业。大屏幕HDTV的发展方向包括液晶电视、等离子电视以及 DLP / LCOS 背投电视。其中,受到居住环境和消费习惯的影响, DLP / LCOS 背投电视的主要市场在美国和中国。
LCOS背投技术由于采用半导体技术,具有很多成本和性能上的优势。首先,LCOS电视拥有优异的色彩饱和度和对比度,具有最佳的性价比和成本竞争优势。其次,相对其他技术而言,LCOS需要的投资是最低的。一条 TFT - LCD 七代线投资在35亿美元左右,PDP生产线投资额在3.5亿美元,DLP至今技术研发投入超过10亿美元,而利用现有的8英寸生产线,LCOS技术唯一的投资是在液晶封装上,大概在1000万美元左右。另外,在专利方面,日本、韩国掌握了主要的液晶专利,等离子主要专利被日本掌握,DLP专利则掌握在TI手里,LCOS则没有任何基础性的专利垄断问题。
LCOS是唯一以半导体技术为主的显示技术,具有大批量生产的能力。目前,LCOS电视已经具备完整的产业链。在LCOS面板方面,硅基板生产良率已经达到90%以上,液晶封装的良率也达到了可以量产的水平。在光机方面,已经有示创、3M以及JDS等供应商。目前,光机成本过高是LCOS产业化的瓶颈。但是在初期多个方案并存的情况下,光机成本无法降低;只有尽快发展出共用的光机方案,把量做大,才能使成本迅速下降,否则LCOS很难和DLP竞争。在电子方案方面,已经有ATI、 Silicon Optix 、 Genesys 以及 Sunplu s 等供应商。
而根据不同厂商的要求,提供共用光机方案以及不同电子方案的整合方案供应商将成为产业链上的重要一环。凭借多年来的半导体制造经验,台积电提供LCOS及DLP产品晶圆代工服务。目前,台积电已完成0.35微米和0.25微米的LCOS工艺,0.18微米工艺正在规划当中。在 LCOSHDTV 方面,台积电以强大的工艺及产能为后盾,组建完整的产业链,并积极推动产业联盟的发展。目前,台积电LCOS产业链包括以台积电为代表的芯片工艺及制造环节,以 e LCOS 为代表的芯片设计环节,以示创为代表的光机方案提供商,以华映、UMO为代表的液晶制造环节,而电子方案、整合方案供应商仍在组建当中。
中芯国际集成电路制造(上海)有限公司存储器技术发展中心处长黄河:
LCOS实现低成本制造
随着半导体器件及其工艺技术的持续发展,透射式LCD、DMD和LCOS三大主流微显示器件以及投影显示系统集成技术日趋成熟,但三大主流微显示技术及其产品能否取得市场成功,将取决于核心器件和系统集成技术能否在技术先进性、成熟性和产业化方面达到预期目标,微显产品能否满足市场与消费者要求等问题。
透射式LCD微显投影技术已经完全商业化和产品化,但它在高清晰化过程中,单元像素光阀开口率低,器件散热能力差,影响了清晰度和光输出,同时视屏"纱窗"效应严重,对技术的可持续发展产生不良影响。TI在DMD - DLP微显领域享有完整的知识产权,独断这方面的核心技术。在DLP芯片的制造、封装和测试过程中,整片晶圆加工与单颗芯片工艺相互交替使用,工序复杂,加工成本自然要比标准的CMOS晶圆加工工艺要高。此外,其测试内容多、难度高,所需设备非常复杂,这些都进一步增加了 DMD - DLP 器件的生产周期和成本。
LCOS微显芯片可以充分利用当代CMOS晶圆亚微米以至深亚微米工艺技术,实现最高的自然像素和显示分辨率,这是LCOS最核心的竞争优势。从像素的集成度而言,LCOS的主流像素尺寸已经缩小为8微米,这为在保持LCOS芯片尺寸不变的条件下,进一步提高分辨率提供了相当大的发展空间;同样,在满足同等分辨率的要求下,LCOS芯片尺寸、投影显示光机以及引擎系统都可以同步缩小,为降低成本同样提供了相当的改进空间。
中芯国际已经和数家LCOS芯片设计、系统集成和IDM厂商密切合作,连续推出了720P、1080 P 以及1920 P 自然分辨率的数字与模拟LCOS微显芯片,其中,部分产品已进入批量生产阶段。中芯国际独立开发出具有完全自主知识产权的LCOS超光洁微镜光阀技术,可以实现高于92%的镜面反射率。中芯国际将寻求进一步和国内外相关企业的技术与商务合作,配合政府有关战略部署,辅助和推动中国LCOS微显投影技术的市场化和产业化进程。
江西鸿源数显科技有限公司李方红:
LCOS技术渐趋成熟
目前,数字电视产业已经全面启动,而大屏幕、高清晰度是未来数字电视发展的方向。在高端电视市场,已经形成了等离子电视(PDP TV ) 、液晶电视(TFT - LCD TV ) 和背投电视(RPTV ) 三大技术方向。其中背投电视分为传统显像管(CRT ) 背投和微显(MD)背投。微显背投又有液晶(LCD ) 背投、硅晶背投(LCOS ) 和光显背投(DLP ) 三种技术方向。
相对DLP而言,LCOS的技术优势表现为无机械可靠性问题,不会影响观看者的视觉,分色镜可以产生更宽的色阶。更重要的是,LCOS没有原理性的专利垄断问题,面板生产可以利用成熟的液晶和半导体产业,减少固定投资,从而以低成本达到1080 P 的高清晰分辨率。而且,LCOS核心芯片的供应渠道选择性多,不像DLP控制在TI一家手里,因此,未来LCOS成本下降的空间也比DLP大。据预测,2006年之后,LCOS电视的价格将迅速下降,2006年1080 P 的52英寸LCOS电视可以比720P的50英寸DLP电视低上近500美元。因此,LCOS是数字电视显示技术的最佳选择。
但是,目前,LCOS发展还面临着一些问题,比如市场认知度低,In tel 和飞利浦先后退出LCOS领域,也导致相关厂商对技术缺乏信心,目前真正能实现量产、有产品投入市场的企业甚少。评价LCOS技术和产业是否成熟,能否在未来市场竞争中胜出,关键在以下几点:首先,技术方案是否成熟,能否突破产业化瓶颈、实现量产,能否实现低成本,能否实现轻薄化。总体来看,LCOS技术趋向成熟,表现为面板技术成熟,可以利用成熟的半导体和液晶产业,达到高产出和低成本;三片式光学系统技术迅速成熟,已达到良好的色彩表现力,量产良率也不错。通过预先设计的三片式光学核心模块部件,整机厂商可以形成快速的市场进入能力。当然,LCOS涉及光学、半导体、液晶等多学科、多技术领域,产业链较长,但相对其他显示技术,LCOS投资总额小,需要集中优势,以最小投入赢得市场,因此,LCOS产业发展要走联合的道路。
南开大学信息技术科学学院代永平:
推动LCOS技术自主研发
南开大学自1998年开始了对LCOS相关技术的研究,主要在系统芯片设计、液晶盒模式、系统接口电路等关键技术方面。经过几年的努力,南开大学在LCOS显示芯片设计及应用方面处于国内领先地位,南开成功设计出芯片并在国内流片,做出了国内首例具有完全自主知识产权的LCOS显示屏。在LCOS芯片设计领域,南开大学已经奠定了研发的技术基础,形成了自己的队伍,在LCOS芯片代工、LCOS液晶盒代工,以及LCOS芯片性能测试各个环节,已基本形成了研发制造链条。
南开在LCOS器件方面有如下成果:2003年4月,南开在首钢NEC6英寸生产线上成功地实现了我国第一枚LCOS硅背板的小批量流片,封装出了SVGA的单色LCOS模块;2005年1月,南开在中芯国际8英寸生产线上成功实现时序彩色LCOS硅背板小批量流片,封装出了VGA的LCOS模块。目前,南开大学已经掌握了LCOS系统芯片设计的关键技术和流片资源,具有从芯片设计、流片、液晶封装成型到系统接口电路配置的产业链雏形。目前,南开大学微显实验室已经研制成功双目式头盔显示系统,并做出52英寸的三片式LCOS投影机,最高分辨率可以达到800i×600i。
示创科技股份有限公司总经理徐步伟:
好架构降低光学引擎成本
光学引擎是LCOS量产的最关键环节。应用于背投电视的光学引擎必须具备以下四个条件,即高性能、低成本、可量产、高可靠性。在成本方面,光学引擎不容易生产,很难从光学器件入手降低成本,而从结构设计入手降低成本是比较可行的道路。
示创第二代 Z - Cube 引擎正是从结构设计入手,设计出了目前业内最便宜、架构最简单的光学引擎。目前,光学引擎正在慢慢向以下几种架构集中,包括三片式的3PBS、 Colo r Quad 、 Z - Cube以及单片式的 Colo r Wheel 等。3PBS是最传统的架构,成本很高。Colo r Quad 是 Colo rlin k 主导的一种方案,潜力很大,有其优势。 Z - Cube 采取了与前两者完全不同的全新架构,照相系统采用的是传统的穿透式结构,成像系统则采用四块合光棱镜Z字形设计,没有太多的胶合面,也不存在机械问题,在不提升成本的情况下极大地提高了生产的良率。在1080 P 的分辨率下, Z - Cube 架构具有很大的价格竞争力。
在量产性方面,示创做了很多工作。今年第二季度,第二代 Z -Cube 引擎计划在7月底或8月初开模,到今年年底开始批量出货。预计明年一季度将达到3000套的出货量,到2006年底希望达到3万套的出货量。示创在 Z - Cube 引擎方面拥有很多自主专利,希望和国内光学产业以及电视机厂商合作,共同推进LCOS产业。
美国MDC公司:
单片式LCOS降低成本
MDC公司自1995年以来,一直专注于单片式LCOS面板开发。每种显示技术都有各自的市场空间。在720P分辨率市场,LCD、DLP、PDP、单片式LCOS以及三片式LCOS几种技术都有所作为。但到了1080 P 分辨率,DLP已经力不从心,单片式LCOS在屏幕尺寸为65英寸以下的市场,而三片式LCOS则在65英寸以上的市场。
三片式LCOS光学系统的优点在于亮度高,对液晶响应速度要求不高。缺点则表现为需要太多的光学零部件,光线汇聚仍存在问题,稳定性不如单片式高;同时由于三片棱镜合色,投影距离不能太短;另外,散热、成本过高等都是三片式必须面对的问题。相对而言,单片式LCOS光学系统的优点在于光学结构简单,物料成本低;不需要合棱镜,具有更好的一致性和可靠性;老化时间长,均匀性更好;投影距离短,可以采用广角镜头。单片式的缺点在于光利用率低,亮度不够高;另外,采用色轮容易造成彩虹效应。
MDC目前已经推出第五代LCOS单片式解决方案。通过加强光照度,使晶片提前老化,从而保证了单片式方案的有效性。实验表明,我们的方案有效时间在3万小时以上。MDC的策略是侧重LCOS面板以及驱动方案的提供,希望和中国的引擎厂商以及整机厂商合作,共同推进LCOS产业。总之,单片式LCOS解决方案在40英寸到65英寸之间的高清晰市场上很有希望,要通过量产来降低成本,而单片式简单的光学结构有助于降低成本。
相关报道
数字家庭导航