揭密iPad Pro的MiniLED背光：Apple如何平衡成本和性能？

System Plus Consulting揭示Apple iPad Pro的MiniLED背光秘密…

經過多年的市場炒作、興奮期以及尚未兌現(xiàn)的承諾，蘋果(Apple)終于發(fā)布其首款配備MiniLED的最新iPad Pro；MiniLED背光技術終于準備好迎接黃金時段。System Plus Consulting日前拆解這款最新Apple iPad Pro的MiniLED背光單元，并進一步分析其技術和成本。

System Plus Consulting技術與成本分析師Taha Ayari表示：「搭載MiniLED的顯示器和筆記型電腦已自2020年底開始上市。大多數(shù)領先的電視品牌都在其2021年的旗艦機型中采用了MiniLED背光。備受期待的MiniLED Apple iPad Pro也于2021年4月正式發(fā)布?！筍ystem Plus Consulting日前針對2021年版12.9吋iPad Pro顯示器背光單元中的MiniLED及其組裝進行全面的反向成本研究。

MiniLED背光設計得宜有助于讓液晶顯示器(LCD)顯示器達到接近OLED的對比度性能，同時保持LCD的高亮度特性。此外，還提供了更低的功耗、極薄的外形(厚度)以及與OLED的成本/價格競爭力。

System Plus Consulting指出，LCD製造商長久以來一直使用全陣列局部調光(FALD)來提高面板的對比度。針對LCD，TFT電晶體基板、液晶單元和彩色濾光片中的去極化效應會導致漏光。因此，即使畫素被關閉了，背光單元(BLU)也總會有殘留的漏光現(xiàn)象，導致對比度不佳。為了提高LCD的性能，最新技術使用了全局和局部背光調光。透過局部調光，顯示器被分割成多個區(qū)域，每個區(qū)域的背光都可以單獨控制，并將影像的黑暗區(qū)域完全關閉，如下所示。

FALD至今僅用于電視和桌上型IT顯示器，尚未用于筆記型電腦、平板電腦或手機等行動顯示器。原因之一在于透過將LED放置在面向觀看者的顯示器背面，裝置的厚度將隨之增加。不僅LED封裝本身相對較厚，而且單個晶片發(fā)出的光線需要足夠的距離才能均勻地散布在整個顯示器上，從而消除熱點。

MiniLED背光技術到位

MiniLED透過增加LED晶片數(shù)來解決這個問題，從而減少每個光源之間的間距和背光厚度。精心設計的MiniLED背光可以將LCD對比度性能提高到接近OLED的程度，同時保持LCD的高亮度特性和長壽命(無「燒屏」問題)。它們還可以降低功耗，因為在黑暗影像中大多數(shù)區(qū)域會關閉或亮度會變暗。

但為什麼MiniLED背光尚未普及？答桉是成本。更多的LED意味著更高的晶片成本，更多的區(qū)域意味著更多的驅動器IC。降低成本的一種可能方法是使晶片盡可能小。然而，這使得晶片製造更加複雜，增加了對缺陷的敏感性，并降低了產量。透過減少焊盤之間的間隙，MiniLED還使得將晶片貼裝到PCB上變得更加困難：需要更高的貼裝精度，并且對PCB平整度和微影精度的要求變得更加嚴格。成本則進一步增加。

iPad Pro的MiniLED揭密

MiniLED BLU的設計和製造是一種複雜的藝術，必須平衡技術、性能和成本。System Plus 諮詢公司的iPad Pro MiniLED背光單元拆解顯示，該新的背光系統(tǒng)使用10,384個MiniLED晶片直接組裝在一塊特殊的PCB上，并且分為2,596個局部調光區(qū)。MiniLED是在藍寶石基底上圖桉化的氮化鎵(GaN)晶片，采用專有頂部和背面介電反射器的設計發(fā)光圖桉。System Plus Consulting實驗室主任Youssef El Gmili評論道，「借由最新的iPad Pro，Apple真正將這種更新穎的顯示技術帶給消費者。」

MiniLED并不像預期的那麼小，導致晶片成本相對較高。此外，該晶片還具有一些功能，例如DBR介電鏡，這些功能更常見于一般照明或汽車應用的高階、更大晶片。Taha Ayari說：「我們認為這些MiniLED是由臺灣的晶元光電(Epistar)所製造……這家代工廠于2017年成立于臺灣，其產能主要集中于100mm晶圓尺寸的離散式LED?！钩^10,000個MiniLED的板載晶片(COB)組裝據(jù)信都是由臺灣的臺灣表面粘著科技(TSMT)所完成的。MiniLED安裝在覆裝晶片配置中。

但是，Apple的MiniLED采用意法半導體(STMicroelectronics；ST)提供的少量自客製驅動器(9個驅動器IC)，成功地驅動全背光。這些驅動器采用晶圓級晶片封裝，透過最佳化通道數(shù)量和每個驅動器的多工功能，兩家合作伙伴似乎在成本和性能之間找到了良好的平衡。

System Plus Consulting的報告中并提供對于該驅動器的詳細成本分析。Youssef El Gmili證實：「背光單元成本的主要部份是由于mini-LED占37%……，」背光單元也是 System Plus Consulting 成本分析的一部份。

雖然OLED曾經被認為是許多應用的贏家，但MiniLED為LCD製造商提供了一個可靠的機會來縮小性能差距并利用其龐大的LCD安裝量。對于平板電腦和筆記型電腦等中型面板而言，它帶來了在高階產品領域建立穩(wěn)固立足點的機會，此時OLED製造商終于大力推動并投資新的晶圓廠和技術，以解決筆記本電腦和筆記本電腦的問題。平板電腦應用。但與顯示器和LED產業(yè)的情況一樣，降低成本將是實現(xiàn)大規(guī)模采用的關鍵。System Plus Consulting的首個MiniLED背光拆解和反向成本計算顯示，平衡成本和性能并不像某些人想像的那麼簡單。

當然，隨著Apple在2014年收購LuxVue，該公司也將目光投向了MicroLED。正如我們在最新的 MicroLED Displays – Market, Industry and Technology Trends 2021中廣泛討論的，MicroLED 的發(fā)展態(tài)勢強勁，但仍然存在許多技術和供應鏈挑戰(zhàn)。許多解決方桉看起來很棒，但在大量製造環(huán)境中的實際流程整合更具挑戰(zhàn)性。Apple有很強的成功動機。MicroLED可以為公司提供一種獨特的、高度差異化的技術，并使其最終控制無晶圓廠MicroLED顯示器供應鏈，獨立于傳統(tǒng)面板製造商，并且在每個關鍵步驟都有多家供應商。

除了Epistar和STMicroelectronics，振鼎科技(中國)和TSMT也是Apple供應鏈的一部份。此外，對于Apple來說，MiniLED也是一項戰(zhàn)略決策。iPad只是第一步。MiniLED預計將成為Apple即將推出的新一代MacBook的關鍵差異化因素。