“海兹定律”推动 LED 行业打开下个十年高景气周期。1)LED 行业遵循着“海兹定律”——每十年光效提升 20 倍,成本降低 90%,从过去 30 年 LED 发展路径来看,每十年左右迎来一轮大的技术和应用升级,出货颗数也随之提升 1-2 个数量级;2)回顾过去 10 年 LED 行业表现,我们看到 2010-12 年 LED 开始在大尺寸背光、通用照明、小间距显示迎来突破,驱动之后 5 年以上高景气。
一、LED 行业十年回顾及展望
1、LED 行业 10 年回顾:10 年前三大应用全面突破,带来 5 年以上高景气
LED 海兹定律推动行业发展:与半导体领域的摩尔定律类似,LED 作为一种半导体发光技术,也遵循着海兹定律(Haitz’s Law)——预计每十年 LED 的光效提升 20 倍,同时成本下降 90%。这意味着,LED 芯片光效将不断提升、体积持续缩小、成本也快速降低,而LED 作为最基本的发光/显示技术(发光二极管),一旦光效、体积或成本到达临界点,往往带来应用端的迅速爆发。
从 LED 行业过去 30 多年的发展来看,高功率、微型化、全彩化成为推动 LED 应用在显示、背光、照明全面开花的关键词。LED 出货颗数也呈现每 10 年 1-2 个数量级的爆发式成长,仅过去 10 年,LED 出货颗数就从千亿级以内扩张到万亿级以上,我们预计下一个 10 年, 随着 LED 芯片/灯珠尺寸进一步缩小、成本进一步降低,Mini/Micro LED 将带来背光及显示技术的革命,推升 LED 出货颗数来到十万亿级以上。
回顾上一个 10 年,我们看到 2010-12 年 LED 在背光、照明、显示三大领域迎来全面突破, 驱动此后五年左右行业高景气。我们认为背后主要得益于 1)LED 技术进步来到一个临界点,使之在大尺寸背光、通用照明、小间距 LED 显示开始具备性价比优势;2)大陆 LED 产业迅速成熟,2010-2012 年 A 股 LED 企业密集上市,此后中国大陆逐步成为全球最主要的 LED 行业生产基地,产值占比从 2005 年的占比不到 2%,到 2017 年快速增长至 58%, 在 LED 芯片、封装、应用等各环节涌现出全球龙头。
► LED 大尺寸背光:2009-2012 年间,LED 背光模组光效、体积相对 CCFL(冷阴极荧光灯管)开始占据优势,三年间 LED 背光模组成本也降低 2/3 左右,成本劣势迅速抹平。由此 LED 背光依次在笔电、显示器、电视等大尺寸领域迅速完成对 CCFL 的替代。
► LED 通用照明:与 LED 进入背光类似,LED 照明也于 2010-2012 年开始替代白炽灯和荧光灯(CFL),随着全球各地政府“禁白令”陆续于 2013-2014 年生效,LED 照明渗透率迎来加速上行。此后 LED 在成本、环保等方面的优势,使之在与荧光灯的竞争中也逐步占据上风。
► LED 小间距显示:2011-2012 年利亚德开创 LED 小间距市场,使 LED 显示正式从户外
走向室内,P4 甚至 P2.5 以下的 LED 显示屏在监控、会议等专用市场逐步替代 DLP 和液晶拼接;随着成本的进一步下行,2015 年开始 LED 小间距屏大规模进入企业、酒店、机场、商场等商用市场,LED 小间距显示也保持了多年持续高成长。
2、展望下一个 10 年:应用临界点再现,Mini/Micro 开启下一个 10 年周期
LED 技术升级有望再次来到临界点,开启下一个 10 年周期在海兹定律的驱动下,相同亮度所需的 LED 芯片尺寸持续缩小,可量产的最小尺寸基本呈现指数级下降趋势(图表 7),我们认为继 2010 年后,LED 芯片尺寸的微小化正在迎来一个新的临界点,推动 LED 应用新的飞跃。
以显示屏应用为例:1)2010-2012 年 LED 芯片尺寸来到 1mm 以内,2121 灯珠(一个 RGB 像素单元,由 3-4 颗芯片组成,尺寸在 2.1mm 左右)开始成熟,P2.5 的小间距 LED 屏(点间距 2.5mm)也得以推向市场,人眼适宜的最近观看距离来到 2-4m 左右,LED 显示由此从户外走向室内,随后的 1010 灯珠更是成为主力型号,使点间距进一步缩小到 1-2mm;
2)站在当前时点,我们看到 2020 年 LED 芯片主流尺寸来到200um 以内,100um 以内也开始突破,P0.9 以下的显示屏走向成熟——这意味着 LED 显示屏的效果开始接近传统液晶显示(相当于40 寸HD 电视的清晰度),我们认为这将开始LED 显示新纪元,未来P0.6-0.7、P0.3 的成熟,将开启 LED 显示的 FHD、4K 时代,我们预计这将在下一个 10 年实现。
从成本端来看,LED 芯片、灯珠甚至应用也基本呈现指数级下降的趋势,即使初期成本很高,但 LED 应用往往可以在短短几年内迅速抹平成本劣势。
1)LED 芯片/灯珠:随着LED 光效上升,芯片面积下降,单个晶圆能切出的芯片数量大幅增长,进而也摊低灯珠成本,以 1010 为例,价格从 2010 年的 0.9 元/颗,下降 94%至 2020 年的 0.03 元/颗左右,2021 年有望进一步降至 0.015 元/颗。
2)LED 应用:同样以显示为例,P2.5 显示屏价格在 8 年时间下降 90%以上,从 15 万元左右降至 1 万元以内,平均每 2 年降一半左右;我们预计 P0.9 的显示屏也有望从当前的 15 万元左右,降至 2025 年的 2-3 万元,在此过程中,有望复制过去小间距显示屏走过的从专用市场切入,再在商用市场遍地开花的路径。
Mini/Micro 时代正在来临,未来潜力可期Mini/Micro LED 是人为定义的结果,正如过去的小间距,但 LED 尺寸的逐步缩小,带来的却是应用场景的一次又一次扩张,市场潜力的一次又一次飞跃。但分类标准并不一致, 我们主要按照采取芯片尺寸划分的方式,其中芯片尺寸的缩小,也带来封装等方式的变化,全球各大厂商也在推进 Mini/Micro LED 的规模化。
► 传统 LED:芯片尺寸 300 微米以上;芯片多以正装方式为主,通过传统 SMD(Surface mounted devices)技术封装在 PCB 板上;在照明、背光、显示等应用已较为成熟, 但受到尺寸等影响,高清显示、高密度背光应用仍然受到限制。
► Mini LED:芯片尺寸在 100-300 微米之间;由于芯片尺寸较小且密度较高,考虑散热及良率问题,主要采用倒装结构的芯片结构,封装方式部分仍采用 SMD 技术,而相对较小的芯片则以 COB(Chip On Board)技术封装;应用领域我们认为主要面向 MiniLED 背光、以及 P0.6 以上的较高清晰度 Mini LED 显示。
► Micro LED:芯片尺寸小于 100 微米,甚至未来有望达到 10 微米以内;考虑到散热要求进一步提升,垂直结构将传统的蓝宝石衬底升级为硅、铜等材料,并且能够避免局部高温,封测方式则有望采用硅基工艺;应用主要面向高清显示,包括 P0.9、P0.6、P0.3 及以下高清显示屏/电视,甚至 ARVR 等更高清晰度的显示。
Mini/Micro 时代已来,关注明年起上量趋势。1)背光:我们预计明年 Mini LED 将率先在背光应用落地,电视方面,三星、LG 和索尼等日韩品牌及国内 TCL 等一线品牌均有产品布局;平板及电脑方面,我们预计苹果将在 iPad、Macbook 及 iMac 等产品逐步渗透 Mini 背光技术。
2)显示:我们认为 Mini/Micro LED 显示在 P0.9 及以下的突破,将带来应用场景的进一步拓宽,尤其是 Micro LED 显示潜力较大;但受到成本影响,Micro LED 显示将率先在会议、监控等专用市场或高端客户渗透,利亚德目前 P0.9 以下 Micro 显示方案的接单状况也超出此前预期,随着成本的迅速下行,未来应用潜力更加值得期待。
苹果推动 Mini/Micro LED 成熟
苹果希望借助 LED 技术迭代,打破 OLED 日韩垄断局面。考虑到显示技术迭代,现阶段中小尺寸面板 OLED 为主要换代趋势,但由于产能及良率限制,OLED 屏幕目前仍以三星、LGD 等厂商为主。苹果希望打破 OLED 限制并在寿命、能耗等方面进一步提升。因此,苹果从 2014 年开始在中国台湾密集投资,希望 LED 技术迭代,通过 Mini/Micro LED 方案, 在大中小尺寸完成对 OLED 的全面替代。
苹果显示方案逐步从 LCD 面板配合传统 LED 背光向 OLED 及 Mini LED 背光转换,Micro LED或为最终趋势。初期的 Mac、iPhone、iPad 等产品均采用 LCD+传统 LED 的显示方案。在2016 年后,Apple Watch、iPhone 逐步采用了 OLED 屏幕。我们预计未来 1-2 年,苹果中大尺寸显示屏将逐步推广 Mini LED 背光技术,并在 1H21 后陆续在 iPad Pro、MacBook Pro及 iMac 等产品逐步渗透。
随着苹果寻求突破韩国工厂垄断 OLED 供应的局面,部分大型台湾厂商积极投入资本支出加注 Mini LED 研发和生产,并带动供应链上下游配合开发。经过多年的积累,台湾的 MiniLED 产业配套较为完善,技术基础相对领先。
未来需求放量后,国内供应链有望快速导入。考虑苹果未来有望向 Macbook、iMac 等全产品使用 Mini 背光技术,我们预计需求将迎来指数级增长,台厂供应存在瓶颈,国内各环节头部供应商亦有望切入苹果供应链,带来业绩新增量。
3、景气回暖+Mini/Micro 驱动,关注 LED 行业整体机会
经过 2010-2017 年的高成长,LED 行业 2017 年以来景气出现明显下行,主要是因为 LED 背光、照明、显示三大终端需求陆续于 2015-2017 年增速开始放缓,行业也进入一轮库存去化和产业洗牌周期。
2H20 以来,随着库存去化渐入尾声,以及显示、背光等终端需求回暖,我们看到 LED 行业景气重新迎来上行机遇,叠加 Mini、Micro LED 驱动的新一轮应用升级周期启动,我们看好 LED 行业迎来景气回暖+Mini/Micro 应用升级的共振机会:1)从产业环节来看,行业景气将沿着应用-》封装-》芯片的路径向上传导,2)从应用分类来看,我们判断景气回暖的幅度排序为显示》背光》照明。
► 应用:显示、背光景气率先回暖,Mini/Micro 也重点受益。1)显示:2Q20 以来, 我们看到 LED 显示订单明显回暖,主要得益于 LED 小间距应用下沉,以及公安应急指挥等专用需求提升,明年在建党 100 周年活动及线下体育/演艺等推动下,行业景气上行趋势明确,同时 Mini/Micro LED 显示潜力也值得期待,建议关注利亚德、洲明(未覆盖)等显示龙头。
2)背光:随着 LCD 回暖、韩厂外包 TV 代工和背光模组,我们看好 LED 背光需求向上趋势,明年大型体育赛事有望进一步激发电视需求,同时 Mini LED 背光明年在苹果、三星等助力下,也将迎来上量机会,ASP 较传统 LED背光迎来十倍至数十倍提升,兆驰股份(未覆盖)、聚飞光电(未覆盖)等受益。
► 封装:景气开始传导到封装环节,Mini 相关封装设备需求也值得关注。1)封装:受益于显示、背光景气上行,我们看到国星光电(未覆盖)等封装大厂 3-4Q 稼动率也迎来明显上行,未来 Mini LED 需求对封装颗粒需求的提升也将非常明显。2)封装设备:Mini/Micro LED 需要批(巨)量转移及固晶,存在技术革新,我们认为相关机台数量及价值量有望实现量价齐升,具有 Mini LED 封装全套解决方案的龙头厂商ASM Pacific 会受益于 Mini/Micro LED 发展。
► 芯片:库存去化渐入尾声,明年上半年景气有望传导到芯片环节。1)芯片景气可能即将触底回升:经过过去 2 年多的库存去化和落后产能出清,我们看到当前 LED 芯片去库存可能逐步接近尾声,尽管 4Q20 仍未完全去化完毕,但从下游需求恢复来看,我们判断 1H21 景气就将传导到芯片环节,三安光电、华灿光电(未覆盖) 等将会受益;2)展望未来,我们认为 Mini/Micro LED 需求初期对芯片侧的贡献有限, 但随着 Mini/Micro 上量,下一个十年晶粒需求十倍级成长仍将带来不少机会。
二、背光:Mini LED 使 LCD 媲美 OLED,明年起迎来快速落地
1、Mini LED 背光:显示效果明显提升,产业意义也不容小觑
Mini LED 背光使 LCD 显示效果接近 OLED。1)对比度、色域:与传统 LED 背光模组数十颗到上百颗 LED 灯珠相比,Mini LED 背光灯珠数量可达 1-4 万颗,并可以通过分区实现动态调光,分区数量能够做到 1,000 个甚至更多;传统 LED 背光需要保持常亮,Mini LED 背光则可以通过分区控制实现明暗对比度的大幅提升,接近 OLED 的水平,同时蓝光+量子点膜的搭配,也可以使色域媲美 OLED。
2)轻薄性、功耗:无论是与传统的侧光式(LED+ 导光板)还是直下式(LED+透镜)相比,Mini LED 背光的灯珠尺寸及排布使 Mini LED 背光模组厚度将有所降低;功耗方面,Mini LED 无需保持常亮,在未来分区控制单元功耗下行后,功耗优势也将逐步体现。
填补 LCD 与 OLED 间价格空白,有望成为品牌厂新的卖点。除显示效果外,我们认为 MiniLED 背光的产业意义也值得关注,有望受到各方重视:1)LCD 产业已非常成熟,OLED 尤其是大尺寸 OLED 成本则居高不下,Mini LED 背光可以充分调用 LCD 产业资源,在较低成本实现媲美 OLED 的显示效果,这也是 LCD、LED 企业愿意发力的方向;
2)根据电商平台数据,65 寸 LCD 电视价格仅在 3,000 元左右,而同尺寸的 OLED 电视则需要上万元,中间存在较大的价格差距,Mini LED 背光的 LCD 电视可以填补这一价格空白,正如 LED 背光替代 CCFL 过程中,LED 成为品牌厂重要卖点一样,Mini LED 有望成为明年电视厂商的一大卖点,尤其是在明后两年奥运会、欧洲杯等体育观赛需求爆发的情况下。
2、苹果、三星等陆续发力,我们预计 Mini LED 背光将迎来百花齐放
多品牌推进 Mini LED 背光产品。苹果在 2019 年 6 月发布 Pro Display XDR,使用 Mini LED 背光增强亮度以及对比度,定位高端专业级显示器。此外,我们还看到 TCL、联想、微星等品牌也都在电视、电脑、平板等产品线推出 Mini LED 背光产品线。
展望明年,我们认为 Mini LED 背光将迎来上量。我们预计苹果将于明年上半年推出首款Mini LED 背光的 iPad Pro,未来进一步向全系 iPad 及 Macbook 渗透。同时在明年 1 月的线上 CES 展上,三星及国内各大电视品牌也有望竞相发布自家的 Mini LED 背光电视,其中我们预计明年三星 Mini LED 背光 TV 出货量就有望达到 300 万台左右,国内各大品牌的布局力度也非常值得期待。
3、Mini LED 背光推动 LED 背光市场新一轮成长动力
经过近十年的成本快速下行,传统 LED 背光模组价格已从 2008-09 年的上千元降至 100 元以内;我们预计 Mini LED 背光的来临,将使背光模组价格再次回到千元以上甚至数千元级,从而驱动 LED 背光市场新一轮成长性。
在苹果、三星等头部消费电子品牌带动下,未来三年 Mini 背光市场渗透率有望迎来快速上行。我们预计全球背光市场 2021/22 年分别有望实现 61%/37%的同比增长。整体来看, 我们预计背光市场有望从 2020 年的 223 亿元,增长至 2025 年的 643 亿元,2020-25 年CAGR 达到 24%。
三、直显:Mini/Micro LED 显示开启新纪元,有望成为终极方案
1、LED 显示景气抬升趋势确定,明年有望迎来进一步上行
2H20 起 LED 显示景气迎来触底回升2H20 起国内 LED 显示订单恢复明显,景气迎来触底回升。经过近 2 年的低迷,我们看到2Q20 以来国内 LED 显示景气开始触底回升,从 2H20 开始 LED 显示订单同比反弹明显, 其中 1)专用市场得益于公安应急指挥等党政军需求回暖,2)商用市场随着 LED 小间距应用进一步下沉、以及广告传媒等应用增加而上行。
疫情推动中小企业退出,行业集中度持续提升。根据 TrendForce 数据,2019 年前八大 LED 显示公司市场份额约为 53%,其中仅利亚德占比过 10%,整体仍较为分散。我们认为, 经过过去几年的洗牌,以及今年疫情期间的冲击,大批小规模显示企业面临资金压力, 行业龙头规模优势将越来越突显,行业集中度将迎来提升。
从今年 LED 显示主要公司表现来看,我们普遍看到 2-3Q 起国内订单恢复,洲明 9 月单月订单创历史新高,此外,利亚德、洲明等龙头 3Q 存货出现同比下降,预收账款也有所回升。但由于从接单到制造、出货、验收、结算平均需要 2 个季度左右,我们预计反映到经营业绩可能要到今年底明年初。
明年专用及商用需求迎来释放,广告、电影等应用进一步拓宽展望明年,我们认为建党 100 周年等大型活动以及递延的体育/演艺需求将进一步驱动LED 显示上行:1)建党 100 周年活动以及十四五开局,有望刺激专用显示市场需求抬升, 随着更高清晰Mini/Micro LED 显示的成熟,存量的 LCD 拼接甚至 LED 小间距屏,也有望迎来升级需求。
2)商用市场方面,受疫情影响,今年大型体育赛事、颁奖典礼及演唱会等娱乐活动基本取消,海外影响尤其明显,导致对 LED 显示需求下降。我们认为,如果明年全球疫情迎来好转,那么在奥运会、欧洲杯等大型体育赛事,以及大型颁奖典礼、演唱会等需求加持下,商用市场尤其是海外商用市场需求明年也将迎来明显反弹。
实时动态展示提升广告效率,价格下降推动应用持续渗透。相比传统的灯箱及幕布广告, LED 广告的能够实现实时更新、动态展示、低更换成本及高寿命等优势。此外,正如上文分析,LED 显示成本在技术成熟后将有快速下降。我们认为,技术优势叠加成本下降,LED 广告性价比优势突显,未来有望持续在广告展示领域进行渗透。
LED 屏幕替代传统电影投影趋势确定,疫情后有望加速渗透。我们认为,LED 显示替代传统投影具备的优势主要有:1)电影投影机供给集中,下游影院话语权较弱,价格难以下降;2)LED 显示在效果及寿命方面有明显优势;3)LED 屏幕无需投影室,能够安放更多座椅,提升影院场地利用率。我们预计在疫情后院线将逐步复工,LED 屏幕替代也将持续进行,打开千亿的应用新市场。
替代传统绿布,LED 显示打开影视制作新时代。随着显示间距缩小,LED 近距离拍摄效果明显提升。我们预计 LED 在影视拍摄、新闻报道背景墙等领域应用有望渗透。相比绿布拍摄,LED 背景能够提供沉浸式环境,演员更容易进入状态。此外,在后期制作方面,LED显示屏能够节省大量后期处理时间,降低拍摄成本。因此,我们认为 LED 摄影棚将成为未来影视制作的重要方式之一,开打 LED 下游新应用,为行业发展提供增量。
3、Mini/Micro LED 开启 LED 显示新纪元,未来有望成为显示终极方案
“海兹定律”推动 Mini/Micro LED 显示性价比迅速提Mini/Micro LED 开启 LED 显示新纪元。正如我们此前所说,在“海兹定律”驱动下,LED 芯片、灯珠尺寸的持续缩小,当前正在迎来一个临界点,使 LED 显示屏可以进阶到 P0.9 级别(点间距 0.9mm,相当于 40 寸 HD 电视的清晰度),未来还将进一步提升至 P0.6-0.7、P0.3 级别,并开启 LED 显示的 FHD、4K 时代。
同时“海兹定律”决定了 LED 显示成本可以呈现指数级下降,约每 2 年降价一半。我们看到当前 P0.9 以下显示屏价格与 8 年前 P2.5 的 LED 小间距显示屏起步初期价格类似,并也率先在党政军以及石油公司等高端场景应用,随着成本的迅速下行,未来有望以很快的速度延伸至商用市场。
Mini/Micro LED 显示应用场景迎来大幅提升,未来有望成为终极显示方案LED 技术优势突出,具备颠覆显示行业的潜力。LED(发光二极管)是最基础的发光技术, 这决定了 LED 在各领域应用的上限可以非常高,“海兹定律”的推进也在不断推进这一趋势。
从过去的历史来看,LED 凭借在功耗、寿命、反应时间、光效、抗冲击等各项指标的优势,在显示、背光、照明等各个需要光源的领域,不断替代传统的技术,如 CCFL 背光、白炽灯/CFL 照明、DLP/液晶拼接显示等。
LED 有望统治未来显示领域,市场空间可期。过去在显示领域,受限于点间距较大和由此带来的清晰度瓶颈,LED 显示应用一直未能全面铺开。我们认为,随着 LED 向 Micro/Mini技术升级,间距持续缩小,LED 显示将向全场景商用和民用市场延伸,我们预计,初期将以大屏电视替代为主,再向可穿戴设备,如 ARVR、智能手表等产品渗透,成本逐步下探后有望进入手机、平板等产品。根据 Yole 数据,Mini/Micro LED 显示市场有望从 2019 年的 26 亿美金,增长至 2030 年的 710 亿美元,对应 2020-30 年 29%的 CAGR。
Mini/Micro LED 打开更多商显空间。由于传统 LED 及小间距显示的可分辨距离在 2-5 米以上,主要应用于户外大屏及大型室内屏幕,例如监控指挥,以及酒店等大型会议室场景。随着显示间距进入 Mini/Micro 时代,适宜的观看距离来到 1-2 米左右,我们认为将可以满足中小型会议室、教育等更多商用需求,面向的市场潜力也从 LED 小间距时代的百亿级来到千亿级,并将随着成本的下行而逐步兑现。
未来民用市场潜力更加值得期待。三星 2 年前推出“The Wall”Micro LED 电视,凭借出色的显示效果受到市场广泛关注,我们预计随着“海兹定律”的推进,P0.6-0.7 以及 P0.3-0.4级别的 Mini/Micro LED 显示有望在 3 年内陆续走向成熟,分别可以在 50 多寸的大小实现FHD、4K 的显示效果,从而迈入千亿美金级别的民用显示市场。初期成本会比较高,但Mini/Micro LED 随意拼接的优势,可以使之率先满足室内超大尺寸显示需求,再逐步下探到其他尺寸。
责任编辑:xj
原文标题:回顾与展望LED 行业十年,Mini/Micro成为行业新宠
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