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…

经过多年的市场炒作、兴奋期以及尚未兑现的承诺，苹果(Apple)终于发布其首款配备MiniLED的最新iPad Pro；MiniLED背光技术终于準备好迎接黄金时段。System Plus Consulting日前拆解这款最新Apple iPad Pro的MiniLED背光单元，并进一步分析其技术和成本。

System Plus Consulting技术与成本分析师Taha Ayari表示：「搭载MiniLED的显示器和笔记型电脑已自2020年底开始上市。大多数领先的电视品牌都在其2021年的旗舰机型中采用了MiniLED背光。备受期待的MiniLED Apple iPad Pro也于2021年4月正式发布。」System Plus Consulting日前针对2021年版12.9吋iPad Pro显示器背光单元中的MiniLED及其组装进行全面的反向成本研究。

MiniLED背光设计得宜有助于让液晶显示器(LCD)显示器达到接近OLED的对比度性能，同时保持LCD的高亮度特性。此外，还提供了更低的功耗、极薄的外形(厚度)以及与OLED的成本/价格竞争力。

System Plus Consulting指出，LCD製造商长久以来一直使用全阵列局部调光(FALD)来提高面板的对比度。针对LCD，TFT电晶体基板、液晶单元和彩色滤光片中的去极化效应会导致漏光。因此，即使画素被关闭了，背光单元(BLU)也总会有残留的漏光现象，导致对比度不佳。为了提高LCD的性能，最新技术使用了全局和局部背光调光。透过局部调光，显示器被分割成多个区域，每个区域的背光都可以单独控制，并将影像的黑暗区域完全关闭，如下所示。

FALD至今仅用于电视和桌上型IT显示器，尚未用于笔记型电脑、平板电脑或手机等行动显示器。原因之一在于透过将LED放置在面向观看者的显示器背面，装置的厚度将随之增加。不仅LED封装本身相对较厚，而且单个晶片发出的光线需要足够的距离才能均匀地散布在整个显示器上，从而消除热点。

MiniLED背光技术到位

MiniLED透过增加LED晶片数来解决这个问题，从而减少每个光源之间的间距和背光厚度。精心设计的MiniLED背光可以将LCD对比度性能提高到接近OLED的程度，同时保持LCD的高亮度特性和长寿命(无「烧屏」问题)。它们还可以降低功耗，因为在黑暗影像中大多数区域会关闭或亮度会变暗。

但为什麽MiniLED背光尚未普及？答桉是成本。更多的LED意味着更高的晶片成本，更多的区域意味着更多的驱动器IC。降低成本的一种可能方法是使晶片尽可能小。然而，这使得晶片製造更加複杂，增加了对缺陷的敏感性，并降低了产量。透过减少焊盘之间的间隙，MiniLED还使得将晶片贴装到PCB上变得更加困难：需要更高的贴装精度，并且对PCB平整度和微影精度的要求变得更加严格。成本则进一步增加。

iPad Pro的MiniLED揭密

MiniLED BLU的设计和製造是一种複杂的艺术，必须平衡技术、性能和成本。System Plus 谘询公司的iPad Pro MiniLED背光单元拆解显示，该新的背光系统使用10,384个MiniLED晶片直接组装在一块特殊的PCB上，并且分为2,596个局部调光区。MiniLED是在蓝宝石基底上图桉化的氮化镓(GaN)晶片，采用专有顶部和背面介电反射器的设计发光图桉。System Plus Consulting实验室主任Youssef El Gmili评论道，「借由最新的iPad Pro，Apple真正将这种更新颖的显示技术带给消费者。」

MiniLED并不像预期的那麽小，导致晶片成本相对较高。此外，该晶片还具有一些功能，例如DBR介电镜，这些功能更常见于一般照明或汽车应用的高阶、更大晶片。Taha Ayari说：「我们认为这些MiniLED是由台湾的晶元光电(Epistar)所製造……这家代工厂于2017年成立于台湾，其产能主要集中于100mm晶圆尺寸的离散式LED。」超过10,000个MiniLED的板载晶片(COB)组装据信都是由台湾的台湾表面粘着科技(TSMT)所完成的。MiniLED安装在覆装晶片配置中。

但是，Apple的MiniLED采用意法半导体(STMicroelectronics；ST)提供的少量自客製驱动器(9个驱动器IC)，成功地驱动全背光。这些驱动器采用晶圆级晶片封装，透过最佳化通道数量和每个驱动器的多工功能，两家合作伙伴似乎在成本和性能之间找到了良好的平衡。

System Plus Consulting的报告中并提供对于该驱动器的详细成本分析。Youssef El Gmili证实：「背光单元成本的主要部份是由于mini-LED占37%……，」背光单元也是 System Plus Consulting 成本分析的一部份。

虽然OLED曾经被认为是许多应用的赢家，但MiniLED为LCD製造商提供了一个可靠的机会来缩小性能差距并利用其庞大的LCD安装量。对于平板电脑和笔记型电脑等中型面板而言，它带来了在高阶产品领域建立稳固立足点的机会，此时OLED製造商终于大力推动并投资新的晶圆厂和技术，以解决笔记本电脑和笔记本电脑的问题。平板电脑应用。但与显示器和LED产业的情况一样，降低成本将是实现大规模采用的关键。System Plus Consulting的首个MiniLED背光拆解和反向成本计算显示，平衡成本和性能并不像某些人想像的那麽简单。

当然，随着Apple在2014年收购LuxVue，该公司也将目光投向了MicroLED。正如我们在最新的 MicroLED Displays – Market, Industry and Technology Trends 2021中广泛讨论的，MicroLED 的发展态势强劲，但仍然存在许多技术和供应链挑战。许多解决方桉看起来很棒，但在大量製造环境中的实际流程整合更具挑战性。Apple有很强的成功动机。MicroLED可以为公司提供一种独特的、高度差异化的技术，并使其最终控制无晶圆厂MicroLED显示器供应链，独立于传统面板製造商，并且在每个关键步骤都有多家供应商。

除了Epistar和STMicroelectronics，振鼎科技(中国)和TSMT也是Apple供应链的一部份。此外，对于Apple来说，MiniLED也是一项战略决策。iPad只是第一步。MiniLED预计将成为Apple即将推出的新一代MacBook的关键差异化因素。