IGZO技術為什麼才大紅大紫
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仔細想想IGZO開始在新聞中頻頻出現,大約是始於iPhone4S上市之後一段時間。老實説IGZO並不是什麼很新的技術,為什麼近期才大紅大紫,恐怕是因為夏普經營不善急於扭虧從而大力宣傳,外加“蘋果將採用”類新聞等因素結合起來,一下子就成了液晶希望、無敵技術什麼的,關於iPhone5將採用IGZO屏幕的新聞都不知道發了多少篇。
只可惜iPhone5最終還是沒“如願以償”,着實讓不少分析師大歎可惜,並紛紛開始預測下一代iPhone6將要配備。但是,大夥兒真的瞭解IGZO技術嗎?iPhone不用IGZO屏幕真的是可惜嗎?IGZO真的是無敵技術嗎?這些問題的回答恐怕並不都是“是的”。
IGZO到底是啥?
IGZO就是Indium Gallium Zinc Oxide的縮寫,翻譯過來就是銦鎵鋅氧化物,看起來蠻拗口的,實際上也沒必要去記住。簡單來説,這東西就是一種導電半導體材料,可以用來製作晶體管。為什麼要用IGZO來做晶體管,原因很簡單,因為在常規液晶屏上利用非晶硅製作的晶體管性能太差。
因為常規液晶面板使用的玻璃軟化温度只有450度左右,所以可以使用的工藝受到了很大的限制,無法通過高温重結晶的方式增強硅薄膜的性能,所以就只能勉強用非晶硅製作晶體管了。這種材料的電學性能非常差,載流子遷移率大約只有1cm2/Vs。對比一下,單晶硅的遷移率大約是1500cm2/Vs,足足差了3 個數量級,可想而知性能有多差。
於是IGZO的思路就是,既然非晶硅性能性能這麼差,那麼我用一種其他的材料代替非晶硅就是了。IGZO是這類材料裏被研究的比較透徹,產業化走的比較順利的,和非晶硅相比,非晶IGZO的遷移率可以達到3~15cm2/Vs,多晶IGZO大約是50cm2 /Vs上下,性能提升的確很明顯,無怪乎夏普的宣傳裏頻見“省電90%”之語。
IGZO是唯一的解決之道?
當然不是。普通液晶面板的性能瓶頸在非晶硅上,那麼只要想辦法把非晶硅變成多晶硅不就行了麼,這樣的辦法其實有很多。
首先,既然是因為玻璃不耐熱導致無法高温二次結晶,那麼我換耐熱的玻璃不就行了?正解。只要把玻璃換成石英,那麼就可以用高温燒結的方式把非晶硅層轉換為多晶硅層,這種技術叫高温多晶硅,縮寫HTPS。液晶投影機裏使用的屏幕多數都是這種高温多晶硅。但是石英基板有一個很大的缺點:做不大。1寸左右沒問題,超過就很難了,所以業界又想了另外一種辦法,就是不用高温燒結而是用激光照射的方式把非晶硅轉化為多晶硅,這樣就無需更換基板,只需要用激光照射就行。這種技術叫做低温多晶硅,縮寫LTPS。LTPS可以做的面板尺寸要比HTPS高得多,但是目前為止依然無法和傳統非晶硅相提並論:非晶硅面板 已經進化到了10代線,而LTPS面板還停留在6代左右的水平,這意味着LTPS只適合用來做小尺寸的顯示面板,例如播放器、PDA,還有現在的手機。
LTPS、HTPS、IGZO的性能是怎樣的?
之前提到了非晶IGZO和多晶IGZO的遷移率,也提到了非晶硅的遷移率,於是問題就來了,多晶硅的遷移率是多少呢?根據工藝和檔次不同,多晶硅的遷移率大約在100~300cm2/Vs水平,也就是説比IGZO高一個數量級。考慮到目前廣為宣傳的IGZO是非晶IGZO,因此要説高兩個數量級也是勉強成立的。於是很明顯了,IGZO的性能優勢只有在和非晶硅比的時候才能體現,而面對多晶硅,IGZO的性能用慘不忍睹來形容也不算過分。可惜的是,目前的手機界,只要是像素密度稍微高一些的產品,幾乎無一例外的都已經採用了LTPS技術,iPhone4、4S、5自然也不在話下。如果真的和分析師説的一樣,下一代iPhone將該用IGZO面板,就可以下一個結論:洗洗睡吧別買了,屏幕功耗至少比現在翻倍。非晶硅是兒童自行車,IGZO是變速自行車,LTPS 是摩托車,哪有從摩托車換成變速自行車還認為是升級的道理?夏普不厚道不説了,分析師真是害人啊。
那IGZO的優勢在哪裏?
如果説IGZO這麼爛,那麼自然也不可能獲得如此大的研發支持,因此它必然有其他優勢。首先的優勢是製作大尺寸面板比較簡單。雖然手機這類設備已經吃上了 LTPS這顆十全大補丸,但是廣大水深火熱的平板們都還在非晶硅領域苦苦掙扎——動輒10寸的面板怎麼可能採用LTPS呢?這就需要IGZO的解救了,畢竟它怎麼也比非晶硅性能好上10倍。典型的例子就是iPad3,那片用非晶硅工藝硬做出來的屏幕耗電量可以説是突破天際,逼地蘋果不得不早早推出 iPad4。所以IGZO其實是給這些產品準備的,可惜的是因為工藝問題,iPad4最終也沒有用上IGZO屏幕,這的確可以説是一個比較大的遺憾。可以猜想,如果IGZO工藝最終在大尺寸面板領域徹底替代掉非晶硅,那麼不論是電視、台式機、筆記本還是平板,幾乎都可以享受到功耗降低一半的待遇,這依然是非常美好的。
其次是IGZO可以用來製作柔性屏幕。硅又硬有脆,經不起彎折,但是IGZO就要好得多,所以對未來使用樹脂基材的柔性顯示器來説,IGZO是一個很好的選擇。
多晶硅就是終結嗎?
如果單從性能角度來説,不是。目前看到的技術裏遷移率最高的是夏普的連續粒狀結晶,也就是CGSi。這個技術的具體細節還沒研究,也就不説什麼了,但是從結果來看相當驚人:載流子遷移率大約是900cm2/Vs,這已經超過了單晶硅的一半,不僅可以用來做晶體管,甚至已經可以在玻璃上直接製作控制芯片了。之所以夏普沒拿這個來大肆宣傳,估計也是因為這個技術難以製作大尺寸面板,所以對利潤貢獻並不大吧。事實上一直到今天這個技術都沒得到普及,國內主流市場上用了這個技術的手機一隻手都數得過來——確定的只有nubia Z5和meizu MX2,oppo FIND5極有可能也用了,但是並沒有完全確定。
結論
如果説非晶硅是兒童自行車,那麼多晶硅就是摩托車,CGSi則是汽車。IGZO呢?充其量可以算作變速自行車。它是非晶硅的良好替代品,對於平板、PC和電視而言是一個很有希望的技術,但是對於手機?抱歉,性能太差了,誰用誰降級。
從這點來看,目前關於IGZO的宣傳可以説是將其妖魔化,IGZO的真面目並沒有很多人以為的那麼好,至於那些繼續發“傳iPhone6將採用IGZO屏幕”的分析師們,看過這篇文章以後,各位大可以一笑置之了。
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