受惠于内嵌式触控成长 TDDI扩大市场渗透率
新电子
2015-11-26 10:24
内嵌式触控
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导语今年来，触控和显示驱动器整合(TDDI)晶片可望大行其道。面对智慧型手机市场价格竞争日趋激烈，触控晶片商正戮力研发TDDI方案，以进一步降低元件成本；而此种晶片，可望随着内嵌入式触控面板在手机市场出货量持续增加，而获得广泛采用。
触控和显示驱动器整合(Touch And Display Driver Integration, TDDI)最早应该是来自新思国际(Synaptics)的行销名词，与敦泰(FocalTech)的IDC(Integrated Driver And Controller)是类似的，主要均是指将负责触控萤幕感测的触控晶片和负责液晶萤幕显示的驱动晶片予以整合成为单一晶片。
从晶片设计与半导体制程来看，显示驱动晶片虽然属于高压制程，但两者的线路设计与整合并不会有无法克服的困难，因此，的确是有机会两相整合。不过，从2012年TDDI的概念提出至今，已经有3年的时间了，但是TDDI却仍未成为市场主流。
然而，另一方面，我们却又看到与触控和显示驱动相关的晶片厂在2014年到2015年之间，陆续地有合并案发生。显然，这些晶片厂商应该是看好整合的趋势才对，但是为何市场的反应至今仍略嫌冷淡？
触控晶片商竞相扩大产品阵容
最早提出TDDI整合构想的Synaptics在2014年6月左右购并瑞力(Renesas SP DHivers)，后者是iPhone主要的显示驱动晶片制造商。同年4月，敦泰正式宣布合并旭曜(Orise)，后者是手机的显示驱动晶片制造商。到了 2015年6月，谱瑞(Parade)买下赛普拉斯(Cypress)的触控部门，前者以eDP方案着名，且为苹果(Apple)的供应链。
同年8月，联发科(MediaTek)透过晨星(Mstar)旗下的晨发科技以每股51元的价格取得奕力(Ilitek)全部股权。晨星本身和联发科所投资的汇顶(Goodix)均有触控晶片产品，奕力本身虽以显示驱动晶片着名，但是这几年也一直在耕耘触控晶片市场。
另外，联咏(Novatek)和奇景(Himax)属于显示驱动晶片的一级厂商，但是与奕力相同，均有自己成熟的触控晶片方案。而矽创(Sitronix)以STN的显示驱动晶片着名，曾经涉足触控晶片市场，但是目前已经逐渐淡出，转向微机电系统(MEMS)。
触控晶片早期的国际大厂主要是Synaptics、爱特梅尔(Atmel)和Cypress，除了Synaptics成功地扩展相关产品线 外，Cypress已将触控部门出售给谱瑞，而Atmel在2015年9月遭到戴乐格(Dialog)以46亿美元购并，预计触控晶片产品未必是往后的发 展重点。
另一家触控晶片厂商美信(Maxim Integrated)也已经放弃触控晶片市场。意法半导体(STMicroelectronics)的触控晶片方案，主要则是与其强项MEMS微机电感 测器发挥相辅相成的效果。至此，触控晶片的光谱已经从欧美往台湾、中国和韩国厂商倾斜。而自2014年开始，这些厂商除了价格上的竞争外，已经开始开拓触 控晶片以外的产品线，Synaptics是其中最典型的代表，新增的产品线除了显示驱动晶片外，指纹辨识(Fingerprint)和压力感测 (Force Sensing)也将成为其未来的营收来源之一。
伴随着智慧型手机终端市场的成熟，触控晶片的竞赛已开始从过去只要 “物廉价美、个个有机会”的赛局，逐渐过渡到“协同作战”的规模。仅具有单一产品线的晶片厂商将会面临来自较大型晶片厂商的进逼，迫于全面性方案或是整合 方案的进攻，加上产品差异化有限的情况，单一产品线的晶片厂商在价格压力下，产品毛利会被进一步压缩，因而最终难以为继。
再观察一些台湾公司的财报；发起购并的公司通常产品的市占与毛利高，能够创造现金流，而被购并的公司(或其相关晶片事业)多半走到市场成熟、辛苦支撑的转折 点，因此双方的合并在题材与未来期望上都有着墨的空间。例如：谱瑞已经至少八个季度都维持40%以上的毛利率，营业利益都将近20%。敦泰在2014年时 即使已经遭遇到触控晶片市场的成熟发展状况，都还有32∼42%的毛利率。相对地，敦泰在合并了旭曜后，2015年毛利率仅剩下15∼17%，而奕力的毛 利率也是在17%左右徘徊；以IC晶片设计公司合理的利润来看，其实都已经偏低。此时，合并或许有机会在较健康的财务环境下，让并购公司“兵强马壮”的资 源导入，在人才、产品竞争力上寻求新的转机。因此，合并后的双方公司，可同时取得触控和显示驱动晶片产品线，不失为一个建构竞赛门槛、创造营收规模的策 略；TDDI也是在这样的策略下，自然衍生出来的做法。
TDDI结合内嵌式触控势起
TDDI对手机品牌厂来说， 主要的价值在于内部机构空间的节省；除了两颗晶片整合成一颗外，讯号线在内嵌式触控面板(特别是In-cell)也有机会整合成一条。然而，如果品牌厂采 用的是一般外挂式的触控面板方案(像是OGS、GFF、GF1)，那么TDDI就未必有其必要性了；即使硬将晶片整合，讯号线还是要两条。因此，还不如维 持面板与触控元件各自的供应链，在资源与弹性上都会更好，整合容易带来相互牵制的问题。
由此可知，TDDI要合理发展的前提，应该还 是要取决于内嵌式触控面板在市场上的占有率。关于这点，市场确实给TDDI带来一些机会。根据IHS Technology的资料统计与估测，2015年所有的内嵌式触控面板(包含In-cell LCD、On-cell LCD、On-cell AMOLED)用于手机的出货比重，将有机会超过40%以上。
内嵌式触控面板对供应链关系的改变也是显着的。外挂式触控面板的晶片方 案决定权通常在品牌或是方案商，但是在内嵌式触控面板上却可能变成是面板厂。除了像Apple或是三星(Samsung)这样具有主导供应链实力的品牌 外，其他的品牌比较无法向上管理到面板厂的选择方案。因此，具有TDDI方案的晶片供应商如果能够顺利导入面板厂的话，创造出的产值会是触控与显示驱动晶 片的加总，获益自然是显而易见；而且客户管理也会从追逐许多的品牌、消耗应用工程(FAE)资源，收敛成是专注的、少数的面板厂。
具有TDDI方案的晶片供应商固然都希望能够打败竞争对手，以这样的整合方案扩大营收，但是关键还是要回到产品面和采购面上；特别是触控与显示驱动都有各自 的技术门槛，TDDI整合通常提高了技术困难度。但是，面板厂客户的期望是：触控与显示驱动的技术品质都要能达到要求，同时采购单一一颗TDDI晶片的价 格可以比分开采购触控与显示驱动晶片的加总更来得便宜。另外，如果下游品牌客户的主导力不是相当强势的话，TDDI有可能使得供应链的采购资源过度集中， 这也不是面板厂乐于见到的。
以显示驱动晶片来说，线路收敛时的讯号衰减、ACF的接合、内建记忆体对晶片尺寸的挑战、高解析度讯号的 解压缩等问题，要逐一克服时都具有相当的技术门槛，并且须投注一定的研发或是应用工程资源。也因此，我们才会看到现存的显示驱动晶片厂商，有些可以提供高 阶的FHD、WQHD方案，有些却受限于WVGA、qHD或是HD的中低阶市场区隔。晶片尺寸的问题固然可以用半导体制程来解决，但是成本也相对增高。
技术实力是TDDI开发关键
内嵌式面板触控晶片方面，On-cell的情况较为单纯，而且比较接近外挂式触控面板模组。但是In-cell的难度就相对来得高，不管是自电容或是互电 容，特别是Full In-cell的Tx与Rx都在TFT背板上，其线路与杂讯比更容易受到来自面板TFT线路的干扰(图2)。而且In-cell的触控线路与TFT线路都 必须在面板的Array制程整合，这意味着光罩与良率的成本是考量的关键。以自电容的In-cell来看，约仅1到2道光罩可以处理触控线路，而且长期来 看，成本下降的优势也明显。但是，自电容的In-cell与TFT线路的整合也会导致面板设计一次性工程成本(NRE)的问题与费用，这些成本都需要技 术、可靠性、效能与背后订单有足够的实力来支撑。
TDDI的意义表面上是晶片的整合，但是表面下的技术实力才是关键。如果晶片厂商在任一触控或显示驱动技术都未能达到面板厂与品牌客户的要求，那么就算可以做到TDDI的整合，终究无法有导入设计的实质意义。
另外，从内嵌式触控的结构与技术观点来看，自电容的In-cell对TDDI是比较有需求的(图3)。自电容的In-cell设计会产生大量的感测器讯号线 (Traces)，因此必须仿造面板对线路的作法，将这些讯号线以多个ADC前端分区收敛，而不像互电容有机会以一个ADC就能接收较少的讯号线。这些多 个ADC前端若是能够跟显示晶片(Source End)予以TDDI整合，那么就可以简化面板的晶片贴合制程、甚至减少晶片的成本。至于MCU与演算法的部分就可以往后整合，不论是整合到T-CON或 是更后方的应用处理器，都是可以考虑的选择。
从上述的分析可以得出下列结论：TDDI技术面的成功来自于晶片厂商对于显示驱动与触控两者的掌握；特别是要导入高阶面板，显示驱动的难度与重要性可能还稍 高于触控驱动。不过，在实际的面板生产制程中，TDDI晶片厂商须要投入FAE资源，与面板厂在线路设计与讯号处理上共同合作、解决问题。至于市场面上， 内嵌式触控(特别是In-cell)的出货比重会直接影响到TDDI的渗透率。
以品牌而言，Apple或是Samsung这样的品牌 最适合导入TDDI。这是因为他们在单一机种就具有相当的出货量，同时本身又具有面板技术；因此不论是委托开发的特定应用积体电路(ASIC)或是采用第 三方的TDDI晶片，都能够在客制化与晶片的调整上，以出货量来杠杆这些投入的心力。然而，大多数的品牌并不具备这样的实力，所以也会直接导致面板厂在导 入TDDI时，一方面顾虑到供应链太过集中的不利因素，二方面无法太过吸收针对众多客户的客制化成本，因而放缓导入TDDI的意愿。
最后，从产品定位来看，TDDI在短期中或许仅能从一线品牌的高阶机种寻找机会，而且必须透过品牌的力量来主导从晶片方案到面板设计的供应链。但是中长期而 言，当自电容In-cell能够更普及、有更多的面板厂参与，那么TDDI晶片就比较能够导入中低阶机种，进而扩大渗透率。智慧型手机的中低阶种其客制化 多半在背光模组、而不是Open Cell，因此不同的面板厂有机会以Open Cell公板的方式来导入；品牌与面板厂之间不会有单一供应链与单一客户的顾虑。当然，另一方面TDDI晶片商在价格的提供上也必须要有诱因。
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