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【民生电子】惊!智创·黑科技|全面屏引爆视觉燃点,指引部件创新方向

ME报  · 公众号  ·  · 2017-06-29 22:50

正文

报告摘要

硬件配置升级遇到瓶颈,手机外观部件成为消费者的痛点

1、在同质化竞争激烈的背景下,单纯的硬件配置升级难以让手机在众多款式中脱颖而出。手机外观(特别是高频使用的屏幕)是手机留给用户的第一印象,同时也是品牌手机厂商差异化竞争的焦点。

2、我们认为,全面屏在不改变手机尺寸的情况下将大幅提升屏幕占比,带给用户沉浸感更强烈、屏幕面积更大的视觉冲击体验,同时能够保证舒适的握持感,符合智能手机“大屏化”趋势。由于全面屏涉及多处零部件革新、技术难度较大,因此真正的全屏幕手机将分阶段实现,长宽比为18:9的全面屏手机将率先推出。

2017年将成为全面屏智能手机规模出货元年,全面屏将加速渗透智能手机市场

1、在国际一线厂商引领下,全面屏手机将进入放量增长阶段。苹果将在iPhone8中搭载OLED全面屏,三星已在galaxy S8/S8+中采用18.5:9的OLED全面屏。此外,华为、OPPO、vivo、小米等国产品牌手机厂商正准备全面屏的新机,随着用户对全面屏手机关注度的提升以及供应链的逐渐成熟,2017年将成为全面屏手机规模出货元年。

2、我们认为,随着三星、苹果等国际品牌在高端机型采用全面屏,国内主流手机厂商将积极跟进,全面屏手机将加速渗透智能手机市场,预计2018年全面屏手机的渗透率将有望超过30%。

全面屏是手机架构革新,多款零部件面临重构

1、屏幕是手机架构的重要组成部分,全面屏将引发智能手机八大方面的变革:1)听筒将隐藏化;2)超声波距离传感器将替换光距离(L/P)传感器;3)前置摄像头的小型化;4)指纹识别的后置和隐藏化;5)显示屏的切割比例调整以及COF替换COG;6)智能天线作用凸显,天线和射频价值量提升;7)结构和可靠性的优化;8)UI和软件的调整。

2、全面屏给智能手机产业链带来技术变革:1)全面屏将增加显示屏使用面积,提升FPC用量,异形切割、屏幕边角处理等新增工艺导致装备用量提升;2)压电陶瓷振动式听筒和屏幕振动发声技术将能部分取代动圈薄膜式听筒;3)前置摄像头小型化驱动封装价值量提升;4)underglass和indisplay指纹识别技术展露曙光,不开孔指纹识别有望实现;5)净空区缩小增加天线技术难度,提升天线价值量。

投资建议及重点个股推荐

推荐理由:欧菲光(摄像头模组与指纹识别模组)、晶方科技(CIS芯片封装与指纹识别传感器封装)、深天马A(LCD、OLED显示屏)、合力泰(摄像头模组与指纹识别模组)、大族激光(全面屏切割)、联得装备(平板显示模组组装装备)、正业科技(PCB精密加工/检测设备与PCB/FPC材料)、精测电子(显示器件设备)、歌尔股份(声学器件)、东山精密(FPC)、信维通信(天线及射频器件)。

风险提示

1、全面屏手机生产工艺存在瓶颈;2、消费者换机意愿低于预期。

01
配置升级缓慢,外观部件受到重视,全面屏将成为热门创新方向
1

全面屏震撼来袭,顺应手机创新发展趋势

过去几年,手机配置一直是消费者购买手机的主要参考指标。各大手机厂商和零部件厂商为了抢占手机市场制高点,在零部件方面不断推陈出新,手机的配置也一直在快速升级。例如,手机显示屏从4寸增大到6寸,显示像素FWVGA 从800*400升级为FHD 1920*1280,手机处理器主频从0.5GHz增长为2.4GHz,后置摄像头由单摄升级为双摄,不一而足。然而,2017年,手机硬件配置的竞赛开始相对放缓,各个公司并没有大幅升级硬件配置。

手机厂商一直在寻找可能的创新方向和市场卖点。手机自身的性能越来越好,即使是普通手机,也可以满足消费者的一般性需求。例如小米公司推出的售价1099元的红米Pro,配置是5.5英寸1920*1280 FHD LCD,2.1GHz处理器,后置13M+5M双摄像头,4050mAh电池,此配置接近当今旗舰手机的配置。所以单纯硬件的升级越来越难以受到用户的青睐。

在手机外观部件领域,各手机厂商一直在进行着一些创新和微创新。这些举措包括:1)塑胶机壳替换为金属CNC机壳和玻璃陶瓷机壳;2)手机厂商推出了各种颜色的手机,例如华为OPPO推小清新绿色手机,苹果推红色版手机;3)将LCD显示屏替换为颜色更鲜艳,对比度更高的AMOLED屏幕等。 

在手机外观方面,屏幕一直是手机厂商研发创新的重点部件。在手机同质化的当下,以显示技术带动外观屏幕的变化,使用面积的提升能够为用户带来更大的视角,对消费者来说无疑是更好的视觉体验。在手机外形尺寸一定的前提下,屏占比越高,代表正面屏幕面积越大,视觉冲击力也就越强。同时,高屏占比也意味着左右边框、上下边框等的收缩,往往能更加便于握持。在控制误触的前提下,屏占比越高越好。

根据产业链调研,我们发现全面屏有望成为智能手机行业发展新趋势,2017年有望成为“全面屏”手机爆发元年。

2

全面屏升级分两阶段,18:9显示屏受热捧

当前,行业里面主流的屏幕是16:9的屏幕,其长宽比例是16:9。我们与手机产业链专家详细探讨,认为全面屏手机将分两步走:第一步,将显示屏从16:9延长到18:9;第二步,实现真正意义上的无边框全屏幕。

现在主流手机厂商设计和推出的全面屏手机实际上主要是18:9的显示屏手机。本篇深度报告所论述的全面屏手机,均指长宽比接近18:9的显示屏手机(特别强调的除外)。相比普通手机,全面屏手机的屏幕长度将增加12%,宽度不变,在不改变宽度和单手操控的情况下,能将原本5.2寸的手机实现5.8寸的显示效果,或者在5.5寸的手机里面实现6.2寸显示效果。显示的区域更广、用户看到的内容更多,特别是在浏览网页、玩游戏的时候,能实现更好的用户体验。另外,进行多任务操作,需要分屏处理的时候,18:9比例的屏幕能形成的两个正方形屏幕。

消费者对大屏幕的要求是无止境的,将来18:9屏幕成熟以后,会要求进一步的提高屏占比,可能会出现19:9或20:9直到整个手机前面都是屏幕的真正的全面屏手机。

02
全面屏带来手机架构变革,八大功能器件面临重构

对于常规手机而言,扩大显示面积有以下一些制约因素

(1)对于前置摄像头和光线距离传感器,由于光线无法穿透显示屏,前置摄像头和光线距离传感器无法布置在显示屏下方,所以前置摄像头只能布置在显示屏的上部或者下部,这样会占用一部分显示区域;

(2)薄膜动圈式听筒发声弱,它需要通过玻璃的通孔向外发声,所以也会占用一部分区域。

(3)电容式指纹识别穿透厚度有限,不能布置在显示屏后面,所以现在的指纹识别都是后置或者布置在下部,采用盲孔或通孔方案。

(4)手机头部和底部是天线,天线接收信号需要一定的净空区。

(5)盖板玻璃是通过背胶或者点胶粘贴在壳体上,粘胶强度跟宽度成正比,要保证盖板玻璃紧贴在壳体上,胶水必须有一定的宽度,所以手机的四周需要为胶水留出一定的宽度。

(6)18:9显示屏部分工艺需要定制。现在显示屏的driver IC是COG封装,需要占用2mm宽度。

综上所述,手机的上部和底部必须留出一定的区域来给其他部件,四周都要留胶水宽度,手机显示屏占比提升的难度系数更高。

手机产业是典型的以用户体验为中心的产业,消费者对大屏的偏爱就是产业发展的方向与机遇。为了实现18:9的全面屏,手机产业链需要一番大的变革,我们经过详细调研,发现手机零部件需要以下变革:

(1)手机头部布置的听筒被替换或者小型化;

(2)手机头部布置的前摄像头的替换或者小型化;

(3)手机头部布置的L/P sensor的替换或者小型化;

(4)指纹识别的under display化或者in-display化;

(5)调整切割比例,定制18:9显示屏,显示屏Driver IC从COG更改为COF;

(6)净空区域缩减,采用智能射频电路,优化天线设计;

(7)机身强度和结构设计的优化;

(8)实体和电容按键取消,采用虚拟按键,UI比例根据屏幕比例调整。

下面,我们将对这八大变革进行详细阐述。

1

听筒的隐藏化

1、常用薄膜动圈式听筒

现在手机常规的听筒设计是在手机头部设置一个1506或者1206的薄膜动圈式发声器件。

根据百度百科的资料,听筒(也叫受话器,Receiver)是由多片磁铁构成环形磁,其间布满均匀磁场,振动系统由导线绕成的环形音圈和与之相连的振膜,音圈被馈入信号电压后,产生电流,音圈切割磁力线,产生作用力带动振膜一起运动,振膜策动空气发出相应的声音,整个过程为:“电”—“力”—“声”的转换。 

这种受话器应用最为广泛。现今手机上用的手机受话器普遍是动圈式受话器。手机受话器主要播放的是人的语音信号,所以其重放的频率响应范围不需要太宽。手机受话器的电路信号传输频宽一般选择300~3400 Hz。

薄膜动圈式发声器件的阻抗大、能量小,很难穿透玻璃,所以需要在前盖玻璃上开设出音孔。受话器要发声,有最低的尺寸要求,需要维持最小的声腔容积。产业链调研数据显示,现有的听筒尺寸缩小遇到瓶颈。使用薄膜动圈式听筒,仍然需要占用手机正面一定的区域。

如果听筒改成under-glass方式,那么业界有两种备选的听筒方案:压电陶瓷听筒和线性马达驱动屏幕发声。

2、压电陶瓷振动式听筒

根据百度百科的定义,压电体受到外机械力作用而发生电极化,并导致压电体两端表面内出现符号相反的束缚电荷,其电荷密度与外机械力成正比,这种现象称为正压电效应;压电体受到外电场作用而发生形变,其形变量与外电场强度成正比,这种现象称为逆压电效应;正压电效应和逆压电效应总称为压电效应。压电式扬声器是利用压电材料受到电场作用发生形变的原理,将压电动元件置于音频电流信号形成的电场中,使其发生位移,从而产生逆电压效应,最后驱动振膜发声。压电元件由压电瓷片(两片或一片)和弹性摩板(多为金属片)粘接而成。

根据公开的技术参数,小米MIX和夏普Crystal系列采用过压电陶瓷听筒方案。在小米MIX中,听筒搭载的是“悬臂式压电陶瓷导声技术”。其基本原理是:当电话接通时,驱动单元将电信号直接转化为机械能,通过微震方式带动整机的中框共振,将声音传递至耳朵。需要指出的是,压电陶瓷导声技术不同于“骨传导”技术,它更接近于传统听筒,通话时不需贴在耳朵上。

在现有的技术条件下,压电陶瓷听筒发出的声音:1)它需要一个比较大的振动量,使得声音只有高频,没有低频,宽频和窄频都不好。2)指向性不好,虽然可以在周围增加隔音部件,增加指向性,仍然有一部分音会透过出去,影响指向性。

现阶段,压电陶瓷导声技术虽不完美,但因压电陶瓷发出的声音响度大,能轻易穿透手机外壳,盖板玻璃不需要开孔,仍然得到手机厂商的重视。我们认为,随着技术的不断进步,假以时日压电陶瓷听筒或许能够解决一些缺憾。

3、屏幕发声技术

声音传播的本质是介质疏密的变化,通过屏幕振动推动前后空气发声,也可以实现受话器同等的声音。所以通过在屏幕下方添加振动器(例如线性马达或者压电陶瓷振动器)提供驱动力,驱动屏幕振动,实现发声功能。相对于RCV振膜,屏幕尺寸大,使得很小的位移就能推动大量的空气,发出受话器同等的声音。例如AAC公司推出的激励器,是在屏幕下方增加一个线性马达,通过马达的振动带动屏幕振动。

4、三种技术对比

  对于三种发声方案,我们经过产业链调研,总结了各种声学系统的优劣。

利用线性马达振动或者压电陶瓷带动屏幕振动发声,屏幕处于高频振动状态,对屏幕的可靠性影响大。打电话时,屏幕常常贴在人脸上,脸部也会受到振动,影响用户体验。手机整机有一定的振动,对手机整机的可靠性和手机各个零部件的可靠性提出了更高的要求,结构设计的难度提高很多。

压电陶瓷听筒的声音可以穿透玻璃,其有望成为未来的创新方向之一。我们认为,18:9全面屏手机普遍采用的仍将是动圈式薄膜听筒,前盖玻璃仍将需要开孔。

2

超声波距离传感器替换光距离(L/P)传感器

手机的头部有光传感器和光距离传感器。两个传感器尺寸都比较小,一般可以分开布置,但很多厂商将两个传感器集成在一起叫做L/P sensor光距离传感器(Light/Proximity Sensor)。

光传感器采用光敏三极管,接受外界光线时,会产生强弱不等的电流,从而感知环境光亮度。光传感器通过感知环境光的强度来调节屏幕和摄像头的参数。光距离传感器采用红外LED灯发射红外线,被人脸反射后,红外探测器通过接收到红外线的强度,测定距离。光距离传感器用于检测手机是否正在通话,以便自动熄灭屏幕达到省电的目的。

光线传感器和光距离传感器一般都是放在一起的,位于手机正面听筒周围,所以听筒周围存在一个长条形的洞(例如iPhone 4/4S)或者2个洞或者一个洞(iPhone5/5s,iPhone6/6s)。黑色面板手机不容易发现这两个洞,白色手机容易发现这两个洞。

对于全面屏手机,要尽量减少手机正面的器件数量或者缩小正面器件的尺寸,光传感器和距离传感器虽然小,但也是在考虑范围内。现在有些手机将光传感器布置在手机背面,由于环境光无指向性,布置在背面其实基本不影响光传感器的性能。

对于光距离传感器,它必须发射和接收反射回来的红外光线,红外光线不能穿透LCD显示屏,光距离传感器尺寸较小,所以对于常规18:9的显示屏,光距离传感器仍然可以布置在前面,而对于头部不留区域的手机例如小米MIX,则需要采用超声波距离传感器。

3

前置摄像头的小型化

近几年,拍照一直是智能手机升级的重点功能。在此领域,各大手机厂商不遗余力地投入人力物力。其结果是,摄像头的像素、变焦等性能大幅提升,特别是后置摄像头,性能提升明显。而前置摄像头,2015~2016年,业界普遍采用的是5~8M像素,除了OPPO、VIVO之外,其他厂商并没有像后置摄像头那样提升到13~20M。前置主要用于自拍,焦距变化有限,所以普遍采用固定焦距FF(fix focus)。

固定焦距FF摄像头主要由镜头、CMOS感光芯片、PCB、支架组成。其中镜头是由多片塑料或者玻璃镜片垂直组装而成的。镜头直径表示的是镜头最大进光孔直径,直径越大,进光量越大。摄像头横截面积最大的部分在下部感光区域。

摄像头的最小尺寸=CMOS感光芯片尺寸+引线键合封装尺寸+支架壁厚+组装误差避空间隙。  

要实现摄像头小型化,我们需要从以下几个方面进行分析。

1、CIS传感器原理及优势

伴随着电子工业的发展,现在半导体材料记录图像普遍替换胶片记录图像,半导体图像传感器主要分为:电荷耦合器件图像传感器CCD、互补金属氧化物半导体图像传感器CMOS image sensor(CIS)。半导体图像传感器是通过光电效应,感光区域的像素阵列将接收到的光信号转化为电信号,然后经过后台的图像处理芯片处理,得到一幅清晰的图像。对于相机,普遍采用的是CCD图像传感器,手机摄像全部采用的是CMOS传感器。CMOS和CCD传感器工作原理类似,只是制造的基底材料不一样以及电路集成度有差别。

CMOS传感器主要特点如下:

1)CMOS传感器内部集成很多电路,而外围电路简单;光子转换为电子后直接在每个像素单元中进行电子电荷-电压转换;

2)CMOS图像传感器的每个像素上集成有转换电路,像素单元比 CCD 复杂,因而传统前照式CMOS单位像素的面积也更大,所以相同尺寸的传感器,相较于前照式CMOS,CCD 的像素可以做得更密。随着CMOS技术演进,背照式及其改进堆叠式技术开始被广泛采用,CMOS每个像素上的转换电路转移到像素下方,增加了单个像素感光面积,因此在现代技术下,CMOS的像素反而比CCD更密;

3)由于 CMOS 图像传感器可以采用标准的CMOS半导体制造工艺并具有高集成性,可以节省外围芯片的成本,在制造成本上具有优势。

2、减小单个像素尺寸,有利于减小CMOS尺寸

CMOS传感器的感光区域由像素阵列组成。光线被感光区域的像素单元捕捉,将光信号转变为电信号,图像处理芯片再将电信号转化为图像。CMOS传感器的成像质量和总进光量成正比,和每个像素得到的光子量成正比。像素的尺寸越大,得到的光子量越多,成像质量越好。

伴随着CMOS工艺水平的不断进步,以及消费电子轻薄趋势的发展的要求,像素尺寸越来越小。然而随着像素面积的缩小,小尺寸像素的灵敏度和信噪比都在减弱。为了保证每个像素的成像质量,像素的尺寸不能做得太小,现在高端摄像头常用的像素尺寸是1.12um。半导体传感器公司正在试图开发更小像素尺寸的CMOS传感器。

以500万像素的前置摄像头为例,普遍采用的像素尺寸是1.4um,如果像素尺寸缩小到1.12um,则可以将感光区域缩小40%,相应的模组尺寸也可以大幅度的减小。如果进一步的减小像素尺寸,例如,像素单元缩小到0.9um,如果优化CMOS工艺和图像处理电路设计能保证图像质量,那么CMOS传感器尺寸能大幅减小。

3、摄像头解析度降低可以减小CMOS尺寸

不同解析度的CMOS传感器的感光区域的像素阵列是不一样的。我们常规所说的5M摄像头是指CMOS上有500万个像素点的摄像头,它一次能读取500万个像素点的信息,所拍摄的照片由500万个点组成。如果减少摄像头的像素,采用更小的像素阵列,感光区域和CMOS传感器的尺寸能进一步缩小,如海力士CMOS型号,单个像素大小一样的情况下,像素数越小,尺寸越小。

像素数减少会直接影响拍照效果。过去几年,前置摄像头的像素数一直在提升,然而到了2016年、2017年,各个手机厂商的前置摄像头的像素数基本上停止在8M,除了OPPO、vivo、金立公司出于突出自拍效果等因素做的16M、20M及更高摄像头之外,其他公司一般采用的是8M摄像头。前置摄像头像素数升级的暂缓,有利于前置摄像头的小型化。

4、CIS封装分为:COB技术、FC(倒装芯片)技术、WLCSP-TSV技术

常规摄像头的CIS芯片的封装采用的是COB封装,引线键合工艺。引线键合技术是半导体器件最常使用的一种互连方法,它通过长引线将芯片互连到基板上完成系统的电路互连。此工艺需要有一个金线折弯区域,基板上需要有一个bonding区域,在CMOS传感器上需要有一个bonding区域,CMOS IC上的bonding区域和感光区域之间必须留有一定的空隙区域,防止bonding时影响到感光区域,这些因素使得引线键合占用平面空间比较多,它的好处是成本低,所以一直沿用到现在。

倒装芯片(Flip chip)技术是指将CIS芯片以倒装的方式直接贴装到基板(倒装芯片摄像模组一般为HTCC基板)上的组装技术。电气连接通过CIS芯片表明的导电凸点与基板连接实现。在组装过程中,CIS芯片翻转贴到基板上的导电凸点上。因为翻转的CIS芯片无需额外的引线键合,所以采用倒装芯片技术生产的摄像模组比COB技术生产的模组更小、更薄,符合全面屏发展趋势。

由于倒装芯片技术与COB技术的生产工艺不同,所需要的组装工艺和生产设备与COB相差较大,所以倒装芯片摄像模组的生产更费时、成本更高。苹果的iPhone和iPad是倒装芯片摄像模组最重要的应用产品,倒装芯片摄像模组的主要供应商包括欧菲光、LG、夏普、高伟电子、Sony。我们认为,全面屏要求摄像模组走向小型化,倒装芯片技术将有望成为全面屏的主流摄像模组封装方案之一。

引线键合封装属于第二代封装技术,部分CIS芯片开始采用硅通孔技术(TSV,through silicon via)的晶圆片级芯片尺寸封装(Wafer Level Chip Scale Packaging,简称WLCSP-TVS),即晶圆级芯片封装取代COB封装。

TSV(硅通孔)技术在芯片间或晶圆间制作垂直通道,实现芯片间垂直互联,TSV能够使芯片在三维方向堆叠的密度最大、芯片之间的互连线最短、外形尺寸最小,并且大大改善芯片速度和低功耗的性能。

WLCSP+TSV由于电路连接全部位于芯片的下面,不占用周围的空间,可以大幅度降低封装尺寸,封装尺寸不超过感光区面积的120%。读写电路位于CIS 的下方,金属连接区域不影响感光区的感光,感光效果更好;感光芯片与基板是面接触,散热效果好;读写电路距离短,信号传输速度快。所以WLCSP+TSV封装不仅可以使得CIS小型化,而且TSV在提升芯片性能方面展现出显著优势,使得它是CIS封装的热门发展方向之一。

5、模具植入注塑封装替换组装式封装

现在大部分手机摄像头的CIS采用的是引线键合封装,摄像头模组采用组装工艺。引线键合和组装工艺需要在长宽方向多处留有余量,摄像头模组尺寸较大。引线键合工艺需要在CIS芯片上有bonding区、bonding区与感光区的避空空隙区(防止金线的光线影响感光区),增大了CIS的尺寸。

同样,对于模组,如图33,A区是金线折弯区域,B区是PCB板上的邦定区,C区是支架和邦定区的避空间隙区,D是摄像头支架的壁厚,E是支架组装外部余量。组装工艺的尺寸链很长,需要多处留工艺尺寸和误差余量。 

各类引线键合芯片早已采用塑封工艺,例如指纹识别芯片,但是CIS芯片很少塑封,塑封过程有高温,容易影响CIS的光学能力。我们经过深度调研,发现塑封将是摄像头小型化的重要方向。塑封就是通过将引线键合后的CIS传感器放入模具中,通过注塑工艺,将摄像头模组封装起来。

摄像头塑封可以进一步的减小摄像头模组的尺寸。塑胶可以固定住金线和金手指,提高摄像头可靠性,引线键合区域可以相应的减小;塑封的精度由模具精度决定,比组装尺寸精度高,可以减小支架内外侧的避空余量;支架支撑区域向内部大大扩展,支架强度增加,所以支架外壁可以适当往内缩小。塑封注塑是高温工艺,对CIS影响大,工艺良率低,成本高,这个还需要摄像头模组厂大力优化工艺。

6、镜头的有限小型化和光圈的扩大

CIS传感器决定了手机摄像头的总像素和感光面积,而手机镜头和光圈则控制摄像头的进光量,进光量减少也会导致成像效果变差。CIS芯片、CIS封装和模组的封装都可以小型化,镜头由塑胶或者玻璃通过注塑或者打磨而来,从加工的角度,镜头可以进一步的小型化。但是镜头小型化以后,光圈很可能随之变小,导致单位时间内摄像头的进光量减少,单个像素得到的光子量减少,总噪点增多,成像质量反而下降。

光圈是镜头里的一个环形装置。传统相机的光圈由很多叶片组成,这些叶片可以改变位置,调整镜头中央的通光孔的大小,进而控制光线透过镜头的量,控制CIS图像传感器收到的光子量。所以如果镜头体积要进一步的小型化,那么要保持甚至加大光圈。

镜头由多片塑胶或者玻璃镜片组成,每片镜片都有一定的透过率,塑胶的透过率小于玻璃镜片的透过率,在镜片上镀膜可以提高透过率。所以为了增加进光量,可以尽量选用玻璃镜片或者增加镀膜。

4

指纹识别的后置和隐藏化

1、电容式指纹识别

人类手掌及其手指、脚、脚趾内侧表面皮肤有凸凹不平的纹路。指纹是手指表面皮肤凸凹不平形成的纹路,由多种嵴状图形构成。指纹特征即手指表面嵴和沟组成纹理,其具有唯一性和稳定性,可用于实现身份识别。 

应用于智能手机的指纹识别目前主要有三种技术:电容式,光学式和超声波式,目前市面上成熟的指纹识别基本都是电容式的。

电容式指纹传感器利用了平板电容原理,将几万个微型化电容器集成在平板上,构成电容阵列,手指贴在其上与其构成了电容的另一个极板,手指纹路的凸点处和凹点处接触平板的实际距离大小不一样,形成的电容数值不一样,采集和汇总不同的电容数值,就完成了指纹的采集。目前全球主要指纹识别传感器供应商包括FPC、Synaptics、Authentec以及国内的汇顶科技等。

目前电容式指纹识别芯片只有300μm穿透能力,前盖玻璃600~700μm的厚度导致手机厂商需要在前盖玻璃上的指纹识别区域开通孔,替换为200um厚的蓝宝石或陶瓷或者塑胶等盖板做介质。开通孔对手机的防水防尘提出了巨大的技术挑战,也破坏了手机的一体化设计。开孔处也容易藏污纳垢,导致指纹失效。

开通孔容易导致水气,这对内部器件寿命和可靠性有影响,手机厂商推出了开盲孔方案的电容指纹识别,例如小米5和华为P10采用开盲孔方案,不再是开通孔的“穿透”而是将指纹识别传感器上方的玻璃“削薄”0.3mm,在玻璃表面留下环状凹槽。 

2、超声波指纹识别

另外一种不开通孔的方案是超声波指纹识别,例如高通SenseID指纹技术应用在小米5S上。根据雷锋网的资料,超声波指纹识别的原理是利用超声波具有穿透材料的能力,并且不同的材料,超声波的反射程度不一样,利用皮肤与空气对于声波反射的差异,就可以区分指纹嵴与峪所在的位置。

超声波指纹识别所使用的超声波频率为1×104Hz-1×109Hz。它对手指和平面的清洁程度要求较低,可以隐藏于多种材质表面之下,比如玻璃、塑料甚至金属,指纹的精度也不受手指污垢、油脂以及汗水的影响。

超声波指纹识别技术的缺点是采集指纹的速度慢于目前的电容式指纹识别,传感器本身的体积也较大,高通公布的技术方案有效穿透厚为0.4mm。如果设置在盖板玻璃下面,由于体积大,会挤占显示区域一大块面积,且前盖玻璃最小厚度0.6mm以上,0.4mm的有效穿透厚度会使得识别不灵敏或者需要开盲孔,例如小米5S依然在前盖上开有盲孔;如果超声波式指纹识别设置在显示屏下面,0.4mm的有效穿透厚度尚不能穿透玻璃(0.6mm)加AMOLED显示屏(0.3mm以上)的厚度。 

                         

3、under-glass的光学式指纹识别

根据百度百科的资料,光学技术采集指纹是使用时间最长、应用最广泛的指纹识别技术,将手指放在光学镜片上,手指在内置光源照射下,用棱镜将其投射在电荷耦合器件上,进而形成脊线呈黑色、谷线呈白色的可被指纹设备算法处理的多灰度指纹图像。

光学的指纹采集技术有明显的优点:它已经在打卡机和安防领域有广泛的应用经验;可以适应较大的温度变化,可达到500DPI的分辨率等。其缺点为:由于要求足够长的光程,因此现在模组尺寸偏大,而且过分干燥和过分油腻的手指也影响光学指纹识别的性能。

光学指纹传感局限性体现于潜在指印(潜在指印是手指在台板上按完后留下的)会降低指纹图像的质量,严重时还可能导致2个指印重叠。此外,具有对干湿手指的适用性差等缺点。

光学指纹识别系统由于光不能穿透皮肤表层(死性皮肤层),扫描的是手指皮肤的表面。手指表面的干净程度,直接影响到识别的效果。如果用户手指较脏,可能会出现识别出错的情况。此外,如果人们按照手指,做一个指纹手模,也可能通过识别系统。

2016年12月,新思发布FS9100系列光学指纹传感器,它可透过1mm的完整盖板玻璃完成高分辨率扫描,玻璃不用减薄,简洁,没有实体按键。但是它的体积和面积仍然大于常用的电容式指纹识别,而且它仍然是一个单独的模块,要重新布置光路,新增LED发射和CMOS接受单元,模块大,仍然布置于显示屏的外面,需要单独的区域进行布置。

2017年4月19日敦泰发布了光学指纹识别的单独模块,独立的发射光模块和接受光模块,没有与显示屏集成。对于全面屏而言,上述方案和电容式指纹识别一样,都需要占用前盖一定的空间区域。

4、under-display和in-display光学指纹识别

以上三种指纹识别的识别区域,现在仍然必须布置在屏幕显示区域之外,与显示屏幕并没有集成,需要占用一定的前盖面积,难以达到全面屏提升屏占比的要求。理想的效果是屏幕的某个区域就是指纹识别区甚至整个屏幕都可以识别指纹,实现真正的全屏幕指纹识别。考虑到光学指纹传感器利用的是光学照相和反射的原理,所以一些厂商试图将光学指纹识别传感器集成到屏幕里面而非仅仅是玻璃盖板下面,或者嵌入屏幕中。

光学式指纹识别方案需要一个发射光和一个接受光的传感装置。因为LCD和AMOLED本身就是有发射光源的,所以光学指纹厂商试图利用LCD和AMOLED的光源,将光学式指纹识别集成到显示屏里面或者部分集成在一起。

LCD是被动发光,底面有一个LED背光源,如果将TFT层打开一个区域,将LED背光照射上来,然后在TFT的间隙增加光学指纹传感器,那么就实现了将光学式指纹识别集成进入LCD显示屏;或者在TFT的间隙增加一些缝隙,使得指纹的反射光照射到TFT下面,在TFT下面背光的上面增加一个CMOS传感器,也可以接收到指纹反射光线,也可以实现指纹识别。不过,LED强大的背光光源会剧烈干扰微弱的指纹反射光,这种方案难度很大。

相较于LCD的被动发光,AMOLED没有背光,AMOLED是主动发光,AMOLED可以单独控制每个发光像素点,所以AMOLED是理想的发射光光源,指纹和显示模组厂商试图将AMOLED屏幕作为光学指纹识别的嵌入对象,实现under-display 或者in-display指纹识别。

基于AMOLED的under-display和in-display指纹识别主要有三种开发方向:1)在AMOLED下面安装一个CMOS传感器,AMOLED的RGB像素点之间的缝隙可以通过一些工艺使得光线穿过去,光学指纹芯片接收到这些光线后,再通过相关算法去识别指纹,实现Under-Display方式的指纹识别;2)将光学指纹传感器做小,插入AMOLED的RGB像素点之间,也可以实现In-Display指纹识别;3)如果可以将CMOS传感器做成透明的,直接贴装在AMOLED显示屏的上面,直接接受手指反射光,也是可以识别指纹信息的。采用这种方案,光学指纹识别就有可能发展成类似触摸屏的一层识别层,实现真正的全屏指纹识别。

无论Under-Display还是In-Display方式,光学指纹识别都会存在分辨率与指纹识别效果平衡的问题。屏幕分辨率越高,留给光学指纹的缝隙越小,光学指纹越难实现。 

5、短期和长期的指纹解决方案

Under Glass指纹识别现在都是单独的模块,并没有与显示屏集成,仍然需要占用一定的前盖区域,所以为了实现全面屏,需要过渡到under-display或者in-display的方式。

Under-display指纹识别需要有比较厚的穿透厚度。受限于基础原理,电容感应的强度对电容的两个极板之间的距离十分敏感,手指指纹离识别芯片的距离超过0.3mm,识别精度将大大降低,电容式的穿透厚度很难进一步提升。

对于超声波指纹识别,高通、新思、invenSense等公司一直在努力提高穿透厚度,穿透厚度一直在提升,如果超声波指纹的穿透厚度提升到0.9mm,那么这个厚度接近于盖板玻璃最小厚度0.6mm加AMOLED显示屏最小厚度0.3mm,并且,由于超声波指纹识别可以穿透塑胶、金属等中间物体,所以超声波指纹识别布置在全面屏的下面将来是有可能实现的。

光学式指纹识别如果布置在LCD显示屏下面,LCD显示屏会加大光线传播路径,背光模组会干扰反射回来的接受光,所以LCD屏幕下面很难实现under-display光学式结构。In-display指纹识别由于AMOLED面板工艺和指纹传感器变革上的高难度,和AMOLED屏幕的供应问题一样,短时间内大规模量产遇到瓶颈。所以短时间内,全面屏的指纹识别需要考虑采用后置方案,例如三星S8/S8+指纹识别后置在后摄像头旁边。

5

显示屏的切割比例调整以及COF替换COG

1、18:9显示屏的崛起

现在手机厂商主要采用的是16:9显示屏,而它成长成为显示器新品市场的主流,原因有三:

原因一是16:9切割最经济,基于切割效率,16:9成为了上游面板厂商的首选。

原因二是面板面积减小,减少的面积能为厂商节约下来非常可观的成本。

原因三是背光数减少降低成本。

液晶的特殊产业链决定了上游面板厂商的话语权。16:9显示器现在是显示器的主流尺寸。数码摄像和电视行业普遍是16:9的比例,内容在某种程度上导致硬件的变革,推动手机厂商普遍采用16:9的显示屏。现在LCD行业在切割的时候就以16:9作为标准。

对于全面屏所需要的18:9的显示屏,相反,就会带来几个负面问题,引起成本的上升。

问题一:切割比例不经济,不经济的切割比例会降低液晶基板的利用率,提高生产成本。

问题二:18:9显示屏相对于16:9显示屏,宽度不变,长度加长12.5%,玻璃基板面积增加,成本增加。

问题三:很多18:9显示屏需要进行异形处理。对于16:9的显示屏的手机,手机两端留有约15mm的空间用于粘贴胶水和对LCD进行缓冲,手机厂商为了节省成本,一般选用的是四角是直角的显示屏,这样,切割简单,玻璃基板利用率高,良率高。

显示屏扩大到18:9以后,由于手机外边缘四角一般是圆形,显示屏与手机外边缘的距离大大减小,手机跌落时,直角很容易断裂,所以大部分手机显示屏需要采用带圆角的显示屏结构。例如三星S8/S8+ 和小米MIX的显示屏四角增加了圆角;LG G6的四角增加了斜角;有些手机厂商为了避开听筒和摄像头,有可能会采用头部中间凹槽形显示屏;甚至为了避开听筒和前摄像头的需要,可能会出现一些其他形状的显示屏。这些异型的显示屏增加了玻璃基板的切割时间,增加了打磨时间,采用激光切割等新型工艺等等,进一步增加了成本。

对于LCD,由于底部有背光,背光也需要重新设计,背光板需要重新切割,增加了背光板的成本。显示屏长度变长,显示屏距离手机边缘的距离更短,跌落测试中更容易损坏,所以对显示屏的强度提出了更高的要求。

为了生产18:9屏幕,对于面板厂,需要调整产线,重新安装各种配套设备,以及前期因为采购量小导致的设备摊薄成本,还有面板、背光和模组重新设计导致的良率损失等,18:9的显示屏的价格将大大高于16:9显示屏。


2、COF封装替代COG封装 

显示屏外面的驱动芯片是显示屏模组不可缺少的一个部件,驱动芯片通过发送电子信号来控制显示屏上的每个像素点,通过控制大量像素点的亮灭来实现画面的快速变换。随着显示技术的成熟和发展,驱动芯片的封装技术也得到不断发展。对于手机用的小显示屏,主要有两种驱动芯片封装技术:COG和COF。

根据《COG 与COF 封装技术》报告显示,COG全称为Chip On Glass,直接通过各项异型导电胶(ACF)将IC封装在玻璃上,实现IC导电凸点与玻璃上的ITO透明导电焊盘互联封装在一起。COF全称为Chip On Flex,与COG技术不同的是,它是将驱动芯片直接封装到柔性电路板上。 

COF封装可以提高液晶面板的长度。COG的驱动IC直接贴在玻璃上,前盖玻璃上需要预留2mm的空间给驱动芯片,而采用COF封装时,驱动IC封装在柔性基板上,可以不占用前盖玻璃的空间,所以COF相对于COG,显示屏的长度能扩大2mm以上。

其次,COF封装可以提高芯片封装密度。COF的柔性基板质量轻、可以弯曲,COF的驱动IC可以布置在液晶面板后面的任意位置,所以COF封装可以布置更高密度、更多样式的驱动芯片,满足了显示屏可折叠、柔性、异型等多样化发展的需求。例如,对于柔性显示屏,COG封装的驱动IC是固定住的,不适合柔性屏,所以必须采用COF封装。

另外,采用COF封装更容易返修。当显示屏的驱动部分出现信号错误或者机械损伤,如果需要更换驱动芯片,对于COG封装,摘除键合在玻璃面板上的芯片十分困难,并且容易损伤周围的显示模块。而对于COF封装,只需要更换带有驱动芯片的柔性基板就可以,更加方便。

大尺寸显示屏早已从COG过渡到COF,而小尺寸显示屏的过渡才刚刚开始。而全面屏对于扩大面板长度有迫切需求,从盖板玻璃上移除驱动IC能加长2mm的显示区域,所以产业链迫切希望全面屏的驱动芯片封装尽快切换到COF封装。

6

智能天线作用凸显,天线和射频价值量提升

为了天线净空区的需要,智能手机的天线一般安装在手机的两头。天线尺寸取决于三个要素:工作带宽、工作频率和辐射效率。天线的尺寸与天线工作频率f的关系为:天线长度=C/(2f),其中C表示光速。频率越低,波长越长,因而需要更长的天线才能保持辐射效率不变;为了保证辐射效率,天线尺寸必须做大。

16:9显示屏变更为18:9显示屏,显示屏长度增加12%,约13mm(对于5寸手机)。而手机整机的外形尺寸是不变的,这样,天线净空区大大减小,相应的,天线的长度和体积大大缩小,进而大大降低了天线的带宽和频段。

为了解决天线带宽和尺寸的矛盾,特别是在低频部分(700M~960M)的射频难题,我们经过详细调研,全面屏手机将采用新型的调谐式天线,业内被称为“智能天线”或“自适应天线”。

该调谐式天线基本原理是采用一个简单的开关来选择天线结构上的不同负载元件。开关负载元件会影响天线的电气长度,从而改变谐振频率,将瞬时工作频率限制为一个或两个所需要的窄带频段,以满足特定地区的协议要求。这样,对宽带工作的要求就降低了,允许天线被装进更为紧凑的空间,同时又不牺牲辐射效率。典型的实现方式是采用固定阻抗匹配电路的可变状态、孔径调谐天线的交流电路。

高频部分的天线尺寸小,受影响小,一般不需要采用智能天线。智能手机的低频部分主要是700M~960M部分,如果采用开关切开成三个频段(700M、800M以及900M),那么需要增加2个天线开关和部分RCL器件,增加了射频器件的数量和价值量。

每一款手机的天线都是单独定制的,大部分手机厂商的天线都是外包给专门的天线厂商研发设计生产制造的,例如信维通信、硕贝德这样的天线厂商。一般的流程是手机厂商提供天线净空区尺寸和手机3D结构图,天线厂商根据净空区尺寸和手机结构图设计制造符合射频要求的天线,手机厂商验证天线和射频电路的匹配性。

在手机开发过程中,每个天线的价格里面包含了天线的研发成本和制造成本。而净空区的减小,天线设计的难度大大增加,大大增加了天线厂商的研发成本,相应的提升了信维通信、硕贝德等天线厂商的价值量。

7

结构和可靠性的优化

手机的TP/LCD/AMOLED等显示触摸组件通过OCA胶水粘贴在前盖玻璃上,前盖玻璃通过两端的胶水或背胶粘贴在手机前壳上。前盖玻璃的上下两端一般有12mm以上的粘胶宽度,两侧一般有0.6mm以上的粘胶宽度。

当显示屏从16:9增加到18:9后,显示屏的宽度不变,长度增加13mm以上,直接导致前盖玻璃上下两端的粘胶宽度减少13mm,粘贴面积减少一半以上。而18:9显示屏更大更重,需要的粘接力更大,所以需要开发粘接能力更强大的胶水,采用更牢靠的点胶连接方案。

显示屏变长以后,显示屏距离手机边缘的距离缩短,显示屏更容易受到跌落冲击。显示屏的受力相当于一个简支梁,跨度变长,盖板玻璃更容易弯曲,显示屏更容易出现水波纹,这要求金属中框的刚度和平面度更好。苹果iPhone 8将采用不锈钢中框;安卓之父Andy Rubin推出的Essential Phone采用了比强度更好的钛合金中框。为了更好的保护LCD显示屏,显示屏下面的缓冲泡棉也会加大加厚。

总之,显示屏扩大以后,不可避免会出现很多结构上的问题,对结构设计工程师和材料工程师提出了更高的挑战。

8

UI和软件的调整

1、虚拟按键替换实体按键和电容按键

虽然在UI上通过软件设置,完全可以在触摸屏上实现实体按键所有的各种功能,但是现在智能手机市场上,实体按键仍然有很大的份额。典型的实体按键例如黑莓手机的全键盘手机,苹果和魅族的前置指纹按钮同时具有实体Home按键功能。

在智能手机时代,虽然实体按键中容易失灵、寿命有限、影响视觉,然而消费者普遍可以接受,实体按键市场份额依然不小。现在的手机市场是实体按键和虚拟按键共存的状态。

另外一种按键是电容式按键。它将按键内容印刷在前盖玻璃上,通过让驱动IC增加几个电容按键通道来实现,按键器件制造在FPC上,再与盖板玻璃贴合在一起,提示相关操作动作。电容按键器件安装在临近显示屏的下部区域,需要占用手机一定的空间。

另外一种方法是直接把触控区做得比显示屏的显示区域更大,留出一部分触控来实现虚拟按键功能。这种方法,触控区大于显示区域,显示屏的下部也要留出一定的空间。无论哪种方法,紧邻显示屏的下部都需要留出一定的区域来实现电容式按键。

虚拟按键是通过软件设置,将实体键盘隐藏,通过显示屏、触摸屏(有些甚至包含3D触控)一起实现按键功能。这样的设计既保留了按键带来的良好输入手感,还为屏幕腾出了空间。当手机显示屏从16:9升级到18:9以后,手机下部的空间已经无法放下前置实体按键和电容式按键,需要在UI上增加虚拟按键功能。

虚拟按键不需要像实体按键那样的回弹结构,可以为显示屏腾出宝贵的长度方向空间。在虚拟按键方式下,虚拟按键在全屏显示时,可以通过UI设计进行隐藏,需要操作时再呼出,还可以根据不同的UI界面显示更多不同的按键内容。

2、屏幕长宽比改变,UI需要适配屏幕

全面屏手机将显示屏从16:9升级为18:9,屏幕长宽比的改变对UI、APP的体验提出了新要求。全面屏的普及过程中,市面上存在16:9、17:9、18:9和18.5:9等很多种屏幕,那么UI和APP的开发者都需要调整应用程序适应屏幕比例的改变,最好是确保可以适配所有比例的屏幕。

作为Android阵营的缔造者,Google也顺应到了这一趋势。谷歌开发者网站发布了对2:1甚至更高长宽比屏幕的设计支持文档,官方也敦促开发者在“支持缩放”的基础上,应用程序还得确保可以适配所有屏幕、所有机型。

03
全面屏引领智能机新玩法,产业链存在确定性投资机会


1

2017年有望成为全面屏爆发元年

各大品牌手机厂商都着眼于从用户体验角度创新手机设计,显示屏是重点竞争方向。手机市场存量竞争时代,手机技术快速迭代更新,智能手机市场竞争更加激烈,各个厂商都在加大研发投入开发全面屏手机,抢占制高点。

金立董事长刘立荣在接受21世纪经济报道采访时就表示:“消费者对智能手机的视频需求越来越大,会越来越需要更大的显示屏,但手机整体尺寸太大则影响携带和单手操作,因此需要更高屏占比的手机。今年下半年手机的竞争会聚焦在全面屏上。”2016年年末,联想ZUK压哨发布了ZUK Edge,这是一部屏占比达到86.4%的手机,以全面屏作为卖点。

联想公司高管常程在接受采访时表示2017年将是全面屏爆发的一年。常程表示:“我们希望2017年大家可以在市场上看到更多的全面屏手机。”华为消费者业务CEO余承东也表示,“全面屏,我们也会做,我们要做就做到最好,我们要做的是整个上下全机身的全面屏,让用户使用的面积提升。”此外,小米科技董事长雷军曾公开表示,全面屏手机是未来10年的方向,今年会有全面屏手机大战。

根据群智咨询调查,18:9的全面屏手机将成为今年行业的新趋势,除了三星的S8/S8+,Apple的iPhone8采用全面屏之外,包括华为、OPPO、vivo、小米、金立、联想等国内整机厂都纷纷准备全面屏的新机,下半年将迎来全面屏上市高峰期。根据测算,2017年全球全面屏智能手机的出货规模约为1.3~1.5亿水平,占比约为10%。2018年,随着各大上游面板厂全面屏技术的不断成熟,将迎来全面屏智能机的放量阶段,我们预测全面屏手机渗透率将达到30%以上。

2

受外观部件创新驱动,零部件产业发展迎来新机遇

1、指纹识别厂商争相研发先进技术

对于全面屏手机,各个指纹识别器件厂商在各条路径在创新,提出新方案。2017年初指纹识别大厂FPC(Fingerprint Cards)提出了隐藏于玻璃面板之下的指纹识别FPC 1268,它可以被安装在智能手机的保护玻璃下方,手机前面板不用额外为指纹识别开孔。

美国科技博客9to5mac报道曝光的苹果新专利是描述了一种能让用户指纹在显示屏上的几乎所有位置都可被识别而非只能在固定位置被识别的技术。这项专利所描述的是一种“指纹脊线和谷线之间的电场差异”能如何被应用于电容显示屏的技术,也就是手机屏幕任意位置都是指纹识别区域。

2016年高通推出超声波指纹识别sense ID,能够穿透由玻璃、不锈钢、蓝宝石或塑料制成的智能手机外壳进行扫描,小米5S是第一款无孔式超声波指纹识别手机。Synaptics推出第三代Natural ID玻璃内层(under-glass)指纹传感器——Natural ID FS4500,可以透过玻璃或陶瓷按键扫描指纹,它集成在面板玻璃内,不用开孔。汇顶科技采用IFS指纹识别与触控一体化技术,将指纹传感器隐藏于触控面板之下,不用在机身开孔。2017年4月敦泰推出underglass指纹识别技术,指纹在盖板下面,不用开孔。

2、显示屏厂争相开发全面屏

从整个产业链分析,18:9的OLED显示屏产能是最大的制约因素。今明两年,全面屏手机将集中上量,可能出现18:9显示屏的结构性紧张。现在量产的全面屏面板厂比较少,目前主要是三星、LG和JDI,屏幕的话语权掌握在三星、LG、JDI等日韩系厂商手中。

三星的全面屏主推 AMOLED全面屏,占据市场99%以上的份额。华为联合JDI开发LCD全面屏,联想、中兴、酷派等厂商主要联合国内显示屏厂商开发全面屏。下半年,国内的京东方、天马微电子、华星光电、信利和和辉光电等面板厂商将有望加入全面屏供应商行列,供应会迅速扩大。

3、摄像头产业链积极开发小摄像头技术

索尼、三星等CMOS图像传感器大厂正在开发小像素CMOS;晶方科技是全球TSV技术领先者,正在积极扩充CIS封装领域的份额;模组厂欧菲光、光宝、丘钛、舜宇等公司对模组小型化工艺例如模组注塑封装工艺一直在寻求改进。

3

AMOLED供应不足背景下,LCD显示屏产业链存在替代机会

2016年三星AMOLED出货3.8亿片,占全球AMOLED市场的99%,中国厂商获得了其中约0.95亿片。我们预计2017年国内生产AMOLED约1000~2000万片,三星供应国内约1.2亿片,其中至少有半数以上用于普通非全面屏手机使用。

今年18:9显示屏的需求量有望达到1.2亿片以上,并且由于开发时间有限和AMOLED货源供应紧张等问题,我们预计国内手机厂商在2017年开发的大部分18:9的显示屏将是LCD显示屏。2018年30%的智能手机有望采用全面屏,这远远快于AMOLED的普及速度,预计2018年绝大部分18:9显示屏将是LCD显示屏。

显示屏从16:9加长到18:9,LCD面积就已经增加12%,再加上16:9比18:9的切割比例更经济和18:9的初期良率损失,我们预估一片18:9显示屏比16:9显示屏对LCD面板的需求量多15%以上,更容易消化LCD面板的产能,利好国内LCD产业链。根据产业链了解,显示屏价格提升有望从20美金左右提升到30美金以上。

LCD面板需求的大增也同时利好包括上游的原材料、中游的面板和模组、下游的品牌制造商。在LCD的上游原材料中,则包括液晶、玻璃基板、彩色滤光片、偏光片、驱动IC、靶材、取向材料、封接材料和背光系统等,其销量也将随着全屏手机的放量而大增。

为了尽量扩大显示区域,异形屏幕将会出现,在LCD生产过程中需要增加砂轮打磨设备、激光切割设备和检测设备等,利好LCD设备产业链企业,例如大族激光、联得装备、精测电子等。

4

摄像头小型化带来模组封装价值量提升

前置摄像头小型化,主要是进行CIS小型化,CIS封装由引线键合切换到WLCSP+TSV,模组组装切换到注塑封装,镜头的小型化和扩大光圈。

5

净空区缩小带来天线价值量提升

现在中高端手机普遍采用的是LDS天线,价格在10RMB左右,低端手机采用FPC天线,价格在3RMB左右。16:9的显示屏升级到18:9的显示屏以后,天线净空区缩小,天线的研发成本大大增加,我们预估天线价格会增加30%以上,LDS天线平均会增加到13RMB,FPC天线会增加到4RMB。我们认为,这将利好手机天线厂商,包括信维通信、立讯精密、硕贝德等。

04
投资建议及推荐重点个股
1

欧菲光(002456)

1、推荐逻辑

公司具备成本控制及市场开拓核心竞争优势。触控显示模组年产值超过110亿元,位居全球第一;指纹识别模组年产值超过70亿元,位居全球第二;摄像头模组年产值超过80亿元,位列全球前五。

1、触控显示模组方面,3月21日公司公告与TPK互持股份及合作成立合资公司。此次合作属于触控显示模组行业龙头的强强联合。

2、摄像头模组方面,公司收购索尼华南电子,进入苹果公司供应链(索尼在摄像头领域是全球领先的高端厂商);原有摄像头模组业务产品结构优化,高端占比持续提升,双摄像头模组批量出货。华为、小米、乐视、金立都已采用欧菲光的双摄模组。

3、指纹识别模组:欧菲光的指纹识别模组基本覆盖了国内全部手机厂商。指纹识别模组需求旺盛,产能同比大幅增长,实现业绩超预期增长。

4、公司在智能汽车产业的布局包括智能中控系统,智能驾驶系统(ADAS),及车身电子三个方面。

5、公司的国际化产业型投资,涵盖生物识别、3D影像及算法、AR/VR、智能驾驶、激光雷达、触控反馈等领域,收购了多家技术型企业。

2、估值与盈利预测

预计2017~2019年EPS分别为0.64元、0.87元、1.08元,给予“强烈推荐”评级。

2

晶方科技(603005)

1、推荐逻辑

(1)所处行业景气度高。公司是全球领先的传感器芯片封装测试领导者,拥有CMOS影像传感器晶圆级封装等核心技术,随着双摄和生物识别芯片加速渗透智能手机市场,公司业绩将有望迎来向上拐点,汽车电子等新兴领域的业务布局将为公司打开长线成长空间。我们认为,受益于双摄、3D摄像、指纹识别等传感器芯片加速渗透智能手机市场,公司传统优势封装业务有望迎来快速发展;同时公司持续优化先进封装技术,汽车电子、智能制造等工业领域的领先布局将保障长期发展潜力。

(2)股权激励彰显公司中长期发展信心。公司以13.90元/股向管理层、核心员工授予合计601万股限制性股票,预留部分为153万股。解锁条件为2017~2018年扣非后归母净利润比2016年度增长分别不低于20%、45%。

2、估值与盈利预测

预计2017~2019年EPS分别为0.51元、0.75元、1.06元,给予“强烈推荐”评级。

3

深天马A(000050)

1、推荐逻辑

公司是全球领先的TFT-LCD、AMOLED等显示解决方案供应商,聚焦移动终端市场和专业显示市场,快速布局智能家居、智能穿戴、AR/VR、 无人机、充电桩等新兴市场,受益全球液晶面板产业向大陆转移以及显示屏整体供需情况趋紧。

(1)TFT-LCD显示良率、产能利用率处于行业领先水平。公司管理从第2代至第6代TFT-LCD(含a-Si、LTPS)产线、第5.5代AMOLED产线、第6代AMOLED 产线以及TN、STN产线。2016年,厦门天马第5.5代LTPS产线已在国内率先实现满产满销,良率达到行业领先水平。厦门天马第6代 LTPS产线仅用382天实现中国大陆率先点亮并量产交付。

(2)OLED产能快速推进。有机发光公司第5.5代AMOLED产线已实现量产交付;武汉天马第6代LTPS AMOLED产线建设顺利推进。

(3)前瞻布局多种显示技术。公司已掌握如LTPS、AMOLED、触控一体化技术(On-cell、In-cell)、柔性显示、Force Touch、Oxide、3D显示、透明显示等技术,积极推进柔性显示技术布局,基于AMOLED技术的柔性项目开发平台已经完成,为柔性技术量产奠定基础。

2、估值与盈利预测

预计2017~2019年EPS分别为0.56元、0.86元与1.07元。

4

合力泰(002217)

1、推荐逻辑

公司是国内领先的智能终端核心部件一站式供应商,拥有上下游垂直整合、触控显示等产品全产业链、生产成本管控等竞争优势,受益智能终端产业链向国内转移趋势以及国内品牌终端厂商的崛起。

1、核心部件横向拓展,单品价值量提升。公司在液晶显示模组、触控模组、摄像头模组、指纹识别模组领域布局,目前布局产能都在每月10KK以上,能为客户提供一站式采购服务。

2、产业链纵向拓展,规模效应和成本优势显著。公司向产业链上游拓展了盖板玻璃、FPC,布局2.5D盖板玻璃、3D盖板玻璃、双摄像头模组、OLED显示模组以及电子纸生态链。

3、募投项目加码主业,实现产品升级和产能扩张。2017年1月,公司完成非公开发行募资净额约26.08亿元,用于智能终端及触显一体化模组(年产1200万片)、生物识别模组项目(年产1800万套)、电子纸模组(年产1600万套)及其产业应用项目。

2、估值与盈利预测

预计2017~2019年EPS分别为0.40元、0.56元、0.78元。

5

大族激光(002008)

1、推荐逻辑

公司是全球领先的以激光加工、机器人及自动化系统解决方案为主的高端装备供应商,受益中国制造业转型升级以及激光加工设备在各个行业的渗透率提升。

(1)小功率激光业务受益电子行业旺盛的精细微加工需求。微细化、精密化已成为电子产品加工制造的趋势,激光技术在电子行业的渗透率日益提升:公司近几年累计向智能手机产业链提供超过100亿元的小功率激光设备,并为客户实现无人化、精细化生产提供一站式解决方案;配套自产超快脉冲紫外激光设备成为多家品牌手机客户唯一设备供应商;脆性材料加工设备实现进口替代,公司成为国内主要供应商。

(2)大功率激光智能装备突破多个客户,市场份额持续提升。2016年公司突破了中航工业、中国船舶重工、东风农机等知名企业,在宇通客车、金龙客车、比亚迪等新能源汽车市场垄断,激光焊接设备交付上汽、一汽、东风等汽车主机厂。

(3)全面布局机器人,加快系统集成业务发展。公司拥有光、机、电、气一体化应用领域的多项优势,持续拓展机器人、自动化配套、系统解决方案领域。汽车等行业的系统集成业务快速突破,向宇通、日立电梯等供货,向奥迪、宝马、奔驰供应激光焊接自动化设备。系统集成在消费电子行业的份额持续提升,耳机自动化生产线市占率达到70%,气密性检测集成设备占有率达到60%。

LED行业晶圆划片系统集成业务市占率达90%,LCD领域持续向京东方、华星光电规模供货。新能源业务战略布局动力电池市场,整合产业链上下游资源,目前已具备70%前段/中段整体锂电池装备供给能力。

(4)PCB传统业务份额持续提升,LDI取得销售突破。机械钻孔机、通用测试机等传统业务市场份额持续提升,机械钻孔机全球新增市场占有率第一,激光直接成像设备(LDI)开始替代曝光设备,拓展了胜宏科技、崇达技术、景旺电子等上市企业,高效率UV切割机、UV激光钻孔机、全自动柔性线路板测试设备等多款高端设备得到行业领先企业认证并实现批量销。

2、估值与盈利预测

预计2017~2019年的EPS分别是1.08元、1.35元和1.70元。

6

联得装备(300545)

1、推荐逻辑

公司是国内领先的平板显示器件及相关零组件生产设备供应商,受益全球显示屏生产线向大陆转移及OLED发展趋势。

(1)平板显示模组组装设备全自动、覆盖各项关键工序,能提供一站式、定制化服务。公司能为客户提供售前、售中、售后各环节的全方位的个性化、定制化服务,具备快速反应能力、本土化服务优势。

(2)自主知识产权优势,研发投入占比高。公司的研发投入占营业收入的比重一直保持在5%以上。截至2016年12月31日,公司已经获得54项授权专利、26项软件著作权

(3)显示行业经验丰富,客户优质且广泛。公司自2002年起从事平板显示器件及相关零组件生产设备制造,与富士康、欧菲光、信利国际、京东方、深 天马、蓝思科技、超声电子、南玻、长信科技、胜利精密、宇顺电子、华为、苹果等知名平板显示领域制造商建立了良好的合作关系。

(4)IPO募投项目加码主业,扩大产能,提升竞争力。公司IPO募投项目为平板显示自动化专业设备生产基地建设项目(拟投入9019万元,建设期24个月)、年产80台触摸屏与模组全贴合自动水胶贴合机项目(拟投入2658万元,建设期24个月)、研发中心建设项目(拟投入1924万元,建设期36个月)等。

2、估值与盈利预测

预计2017~2019年的EPS分别是1.30元、1.99元和2.73元。

7

正业科技(300410)

1、推荐逻辑

公司是PCB精密加工、检测设备与材料领先企业。

1、先后并购拓联电子、集银科技、鹏煜威、炫硕光电等公司,打造新材料+3C自动化平台

2、围绕智能工厂和工业4.0等领域积极布局,未来的扩张预期有望给公司发展带来充分空间。

3、我们认为,公司通过延展业务领域、合理收购布局,在电子加工与检测设备和高端材料领域实现跨越式发展,逐渐成型为一个平台型的3C自动化解决方案提供商。随着《中国制造2025》规划的逐步推进,3C自动化、智能工厂等领域的业务有望获得迅速发展,为公司增强整体实力、实现业绩全面提升发挥关键性的作用。

2、估值与盈利预测

预计2017~2019年EPS分别为1.20元、2.16元、3.15元,给予“强烈推荐”评级。

8

精测电子(300567)

1、推荐逻辑

公司是国内平板显示检测系统行业的领先供应商,受益下游平板显示产业产能密集建设、国内OLED产业资本支出加大以及全球平板显示产能向大陆转移。

(1)“光、机、电”一体化解决方案,产品线丰富,客户优质。公司产品覆盖AOI光学检测系统和平板显示自动化设备,能对LCD、PDP、OLED等各类平板显示器件进行Module制程检测、Cell制程检测、Array制程检测。客户已涵盖国内各主要面板、模组厂商以及在国内建有生产基地的韩国、日本、台湾地区的面板、模组厂商。

(2)拟实施限制性股权激励计划,内生增长强劲。2017年限制性股权激励计划业绩考核目标为:以2016年为基数,2017~2019年公司扣非后归母净利润增长分别不低于20%、40%、60%。

(3)IPO募投项目加码主业,提升产能和研发实力。募投项目主要用于武汉 FPD 检测系统生产研发基地建设项目和补充流动资金项目。

2、估值与盈利预测

预计2017~2019年EPS分别为2.18元、3.23元和4.11元,给予“强烈推荐”评级。

9

歌尔股份(002241)

1、推荐逻辑

公司是全球领先的电声器件和电子配件解决方案供应商,围绕大客户的战略方向,积极布局Hearable、Wearable、Viewable、Robotics四大产品方向,为客户提供高附加值、高技术含量的ODM、JDM服务。

(1)电声器件业务市占率不断提升。公司电声器件产品主要包括微型麦克风、微型扬声器、扬声器模组、天线模组、有线耳机、无线耳机、MEMS传感器及其他电子元器件等。根据行业统计数据,2016年公司在微型麦克风领域占据市场第一位,在高端虚拟现实产品领域占据市场第一位,在微型扬声器领域占据市场第二位。

(2)VR/AR等解决方案打开中长线成长空间。公司主要从事虚拟现实/增强现实、智能穿戴、智能音响、机器人/无人机等智能硬件的研发、制造和销售,建立了价值链高度垂直整合的精密加工与智能制造平台,能为全球客户提供全方位服务,是Oculus Rift和PSVR等产品的重要代工厂。

2、估值与盈利预测

预计2017~2019年EPS分别为0.69元、0.87元与1.05元。

10

东山精密(002384

1、推荐逻辑

公司是国内精密金属和精密电子制造服务的领先供应商,主要产品涵盖基站天线、滤波器、LED封装、LCM、TP、电视代工、新能源汽车、FPC等。 

1、通信业务发展稳健突破重点客户,受益4G+和5G通讯基站的大规模建设。基站天线产品在工艺、成本、质量和交付等方面持续优化。射频器件在研发、设计、生产等关键环节发力,积极拓展市场,突破了多个行业核心客户。

2、消费电子业务在客户、技术、管理等方面取得重要进展。LCM及TP业务覆盖国内品牌客户,LED小间距产品技术领先,整机业务在国内互联网电视制造业中高速发展。

3、收购MFLX公司100%股权进入柔性线路板(FPC)领域。公司顺利进入苹果供应链,突破了国际客户、核心技术、关键产品工艺、管理能力等。

4、产能陆续释放,业绩进入放量阶段。2015年,公司完成定增募资净额约11.54亿元,用于以下项目的产能建设:精密钣金件、精密金属结构件、LED器件、LCM模组。

5、加大新能源汽车领域投入,成为特斯拉供应商,积极拓展结构件和FPC在汽车领域的应用。

2、估值与盈利预测

预计2017~2019年EPS分别为0.62元、0.82元和0.99元,给予“强烈推荐”评级。

11

信维通信(300136)

1、推荐逻辑

公司定位为世界一流的音、射频一站式解决方案零部件供应商,立足射频技术积极提升音、射频零部件产品研发与制造能力,领先业内布局的丰富产品线陆续导入客户供应链体系,从而实现市场份额和单机价值量不断增长。 

(1)产品线日益丰富,手机功能更新升级,单机价值量提升。产品已从射频天线延伸至射频连接器、射频隔离器件、NFC、无线充电、无线支付模组、音/射频模组和射频前端器件等,公司能为客户提供一站式解决方案服务,单机价值量持续提升。

(2)国内外主流消费电子大客户的市场份额持续提升。受益天线、射频隔离器件等业务从国外转移至国内,公司市场份额持续提升。

(3)合伙人文化、股权激励以及员工持股计划为公司长远发展增添强大内生动力。

(4)受益手机通信频段增加和5G时代射频前端器件用量增长,完善的射频产品线、客户线布局为长期可持续发展打下基础。

2、估值与盈利预测

预计2017~2019年EPS分别为0.97元、1.41元、1.84元,给予“强烈推荐”评级。

05

风险提示



1、全面屏手机生产工艺存在瓶颈;2、消费者换机意愿低于预期。

06
民生电子研究团队




郑平,TMT组组长。中国人民大学管理学博士,中国石油大学商学院MBA导师,中央民族大学创业导师;拥有近十年TMT领域研究经验,2016年加盟民生证券。执业证号:S0100516050001。

杨思睿,华中科技大学计算机博士,北京大学信息科学博士后,2010年任英特尔中国研究院高级研究科学家,2016年加盟民生证券。执业证号:S0100116110038。

胡独巍,电子研究助理。北京大学微电子学与固体电子学硕士,北京大学微电子学学士,2016年加盟民生证券。执业证号:S0100116080101。

王达婷,复旦大学微电子与固体电子学硕士,2016年加盟民生证券。执业证号:S0100116080083。