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IGZO技术为什么才大红大紫

发布时间:2018-07-07   来源:强酷窝    阅读: 3.11W 次
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仔细想想IGZO开始在新闻中频频出现,大约是始于iPhone4S上市之后一段时间。老实说IGZO并不是什么很新的技术,为什么近期才大红大紫,恐怕是因为夏普经营不善急于扭亏从而大力宣传,外加“苹果将采用”类新闻等因素结合起来,一下子就成了液晶希望、无敌技术什么的,关于iPhone5将采用IGZO屏幕的新闻都不知道发了多少篇。

只可惜iPhone5最终还是没“如愿以偿”,着实让不少分析师大叹可惜,并纷纷开始预测下一代iPhone6将要配备。但是,大伙儿真的了解IGZO技术吗?iPhone不用IGZO屏幕真的是可惜吗?IGZO真的是无敌技术吗?这些问题的回答恐怕并不都是“是的”。

IGZO技术为什么才大红大紫

IGZO到底是啥?

IGZO就是Indium Gallium Zinc Oxide的缩写,翻译过来就是铟镓锌氧化物,看起来蛮拗口的,实际上也没必要去记住。简单来说,这东西就是一种导电半导体材料,可以用来制作晶体管。为什么要用IGZO来做晶体管,原因很简单,因为在常规液晶屏上利用非晶硅制作的晶体管性能太差。

因为常规液晶面板使用的玻璃软化温度只有450度左右,所以可以使用的工艺受到了很大的限制,无法通过高温重结晶的方式增强硅薄膜的性能,所以就只能勉强用非晶硅制作晶体管了。这种材料的电学性能非常差,载流子迁移率大约只有1cm2/Vs。对比一下,单晶硅的迁移率大约是1500cm2/Vs,足足差了3 个数量级,可想而知性能有多差。

于是IGZO的思路就是,既然非晶硅性能性能这么差,那么我用一种其他的材料代替非晶硅就是了。IGZO是这类材料里被研究的比较透彻,产业化走的比较顺利的,和非晶硅相比,非晶IGZO的迁移率可以达到3~15cm2/Vs,多晶IGZO大约是50cm2 /Vs上下,性能提升的确很明显,无怪乎夏普的宣传里频见“省电90%”之语。

IGZO是唯一的解决之道?

当然不是。普通液晶面板的性能瓶颈在非晶硅上,那么只要想办法把非晶硅变成多晶硅不就行了么,这样的办法其实有很多。

首先,既然是因为玻璃不耐热导致无法高温二次结晶,那么我换耐热的玻璃不就行了?正解。只要把玻璃换成石英,那么就可以用高温烧结的方式把非晶硅层转换为多晶硅层,这种技术叫高温多晶硅,缩写HTPS。液晶投影机里使用的屏幕多数都是这种高温多晶硅。但是石英基板有一个很大的缺点:做不大。1寸左右没问题,超过就很难了,所以业界又想了另外一种办法,就是不用高温烧结而是用激光照射的方式把非晶硅转化为多晶硅,这样就无需更换基板,只需要用激光照射就行。这种技术叫做低温多晶硅,缩写LTPS。LTPS可以做的面板尺寸要比HTPS高得多,但是目前为止依然无法和传统非晶硅相提并论:非晶硅面板 已经进化到了10代线,而LTPS面板还停留在6代左右的水平,这意味着LTPS只适合用来做小尺寸的显示面板,例如播放器、PDA,还有现在的手机

LTPS、HTPS、IGZO的性能是怎样的?

之前提到了非晶IGZO和多晶IGZO的迁移率,也提到了非晶硅的迁移率,于是问题就来了,多晶硅的迁移率是多少呢?根据工艺和档次不同,多晶硅的迁移率大约在100~300cm2/Vs水平,也就是说比IGZO高一个数量级。考虑到目前广为宣传的IGZO是非晶IGZO,因此要说高两个数量级也是勉强成立的。于是很明显了,IGZO的性能优势只有在和非晶硅比的时候才能体现,而面对多晶硅,IGZO的性能用惨不忍睹来形容也不算过分。可惜的是,目前的手机界,只要是像素密度稍微高一些的产品,几乎无一例外的都已经采用了LTPS技术,iPhone4、4S、5自然也不在话下。如果真的和分析师说的一样,下一代iPhone将该用IGZO面板,就可以下一个结论:洗洗睡吧别买了,屏幕功耗至少比现在翻倍。非晶硅是儿童自行车,IGZO是变速自行车,LTPS 是摩托车,哪有从摩托车换成变速自行车还认为是升级的道理?夏普不厚道不说了,分析师真是害人啊。

那IGZO的优势在哪里?

如果说IGZO这么烂,那么自然也不可能获得如此大的研发支持,因此它必然有其他优势。首先的优势是制作大尺寸面板比较简单。虽然手机这类设备已经吃上了 LTPS这颗十全大补丸,但是广大水深火热的平板们都还在非晶硅领域苦苦挣扎——动辄10寸的面板怎么可能采用LTPS呢?这就需要IGZO的解救了,毕竟它怎么也比非晶硅性能好上10倍。典型的例子就是iPad3,那片用非晶硅工艺硬做出来的屏幕耗电量可以说是突破天际,逼地苹果不得不早早推出 iPad4。所以IGZO其实是给这些产品准备的,可惜的是因为工艺问题,iPad4最终也没有用上IGZO屏幕,这的确可以说是一个比较大的遗憾。可以猜想,如果IGZO工艺最终在大尺寸面板领域彻底替代掉非晶硅,那么不论是电视、台式机、笔记本还是平板,几乎都可以享受到功耗降低一半的待遇,这依然是非常美好的。

其次是IGZO可以用来制作柔性屏幕。硅又硬有脆,经不起弯折,但是IGZO就要好得多,所以对未来使用树脂基材的柔性显示器来说,IGZO是一个很好的选择。

多晶硅就是终结吗?

如果单从性能角度来说,不是。目前看到的技术里迁移率最高的是夏普的连续粒状结晶,也就是CGSi。这个技术的具体细节还没研究,也就不说什么了,但是从结果来看相当惊人:载流子迁移率大约是900cm2/Vs,这已经超过了单晶硅的一半,不仅可以用来做晶体管,甚至已经可以在玻璃上直接制作控制芯片了。之所以夏普没拿这个来大肆宣传,估计也是因为这个技术难以制作大尺寸面板,所以对利润贡献并不大吧。事实上一直到今天这个技术都没得到普及,国内主流市场上用了这个技术的手机一只手都数得过来——确定的只有nubia Z5和meizu MX2,oppo FIND5极有可能也用了,但是并没有完全确定。

结论

如果说非晶硅是儿童自行车,那么多晶硅就是摩托车,CGSi则是汽车。IGZO呢?充其量可以算作变速自行车。它是非晶硅的良好替代品,对于平板、PC和电视而言是一个很有希望的技术,但是对于手机?抱歉,性能太差了,谁用谁降级。

从这点来看,目前关于IGZO的宣传可以说是将其妖魔化,IGZO的真面目并没有很多人以为的那么好,至于那些继续发“传iPhone6将采用IGZO屏幕”的分析师们,看过这篇文章以后,各位大可以一笑置之了。

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