从行业发展来看,信息技术如今已渗透融合进社会的各行各业,成为社会各产业的控制核心,芯片产业是信息技术产业的核心,是支撑社会经济发展和保障国家安全的战略性、基础性、先导性产业。而我国的芯片产业长期依赖国外进口,芯片供应安全受制于人,在无屏显示领域,目前主要为美国TI、日本Sony等大公司垄断市场,LCOS技术是中国企业“弯道超车”的好机会。衍射光波导、光波长选择开关,激光相控阵雷达……这些高大上的“黑科技”背后都少不了光的相位调制,其中,充当“中枢系统”的LCOS芯片技术如今这一局面有望被打破——11月20日,国内首颗高性能LCOS芯片及配套光学模组在沪亮相。记者从发布会现场获悉,该款芯片具有自主知识产权,解决了传统LCOS芯片可靠性不高、亮度不高等缺点,填补国内相关领域的空白。
慧新辰LCOS芯片
LCOS芯片的本质是对光的相位进行调制,理论上,凡是需要对光的相位进行调制的地方,均可用到LCOS芯片。由于每个光波段都有其对应的消费电子和工业应用场景,LCOS芯片的应用场景非常丰富。以最常见的可见光波段为例,LCOS芯片可应用于投影仪、激光电视、AR、VR智能眼镜、车载抬头显示等方面。
从投影领域来看,该芯片的问世无疑将投影机行业又带入一个新的时代。
传统LCD ( Liquid Crystal Display)投影机分为液晶板投影机和液晶光阀投影机两类。液晶是介于液体和固体之间的物质,本身不发光,工作性质受温度影响很大,其工作温度为-55oC~+77oC。投影机利用液晶的光电效应,即液晶分子的排列在电场作用下发生变化,影响其液晶单元的透光率或反射率,从而影响它的光学性质,产生具有不同灰度层次及颜色的图像。
DLP(Digital Light Procession)数字光处理;其原理是将通过UHP灯泡发射出的冷光源通过冷凝透镜,通过Rod将光均匀化,经过处理后的光通过一个色轮,将光分成RGB三色,再将色彩由透镜投射在DMD芯片上,最后反射经过投影镜头在投影屏幕上成像。
LCOS(Liquid Crystal on Silicon)即硅基液晶,是一种基于反射模式,尺寸非常小的矩阵液晶光相位调制装置。这种矩阵采用CMOS技术在硅芯片上加工制作而成。LCOS技术较之LCD、DLP、CRT、DLV投影技术而言,具有高分辨率、高光效率、高对比度和低成本等优点,其潜在的市场规模庞大。
慧新辰总经理李鲲和深创投董事总经理邓亮代表双方签订投资协议
“我们的团队历时9个月,最终完成了芯片的研发。”作为目前国内唯一一家掌握从LCOS芯片研发设计、液晶取向、封装测试、到模组光学全流程能力的公司,上海慧新辰实业有限公司总经理李鲲介绍,这款LCOS芯片系公司自主研发,有效解决了传统LCOS芯片可靠性不高、亮度不高等缺点。目前,公司自有封装测试线的年产能达每年150~200万颗,同时还在积极筹备大批量出货量产产线。
当光源为普通光源时,LCOS 的优势并没有显现出来,亮度并不及 DLP。但是,在激光投影逐渐被消费者接受和推崇的当下,以激光为光源的方式让 LCOS 的技术优势得以释放。慧新辰总经理李鲲指出:“首先是高分辨率,这个毋庸置疑是 LCOS 技术的优势所在。其次,DLP 是对光做反射,而 LCOS 是对光进行调制,和初始偏正态的激光堪称绝配,同时由于采用相位调制,世界三大 AR 眼镜巨头都是采用 LCOS 来实现;第三,LCOS 技术已经公认是 5G 时代的必需品,只有 LCOS 可以完成光网和光网之间的数据交叉。”
慧新辰总经理李鲲
近10多年来,一些企业和高校都在LCOS芯片的研发方面投入过精力,但因芯片工艺量产化的难题,真正能将LCOS芯片投入量产和市场化的几乎没有。雷威建议,研发者应更多关注LCOS芯片的相位调制SLM特性。“这是LCOS芯片在技术路径上先天的优势,而且我相信这只是冰山一角,未来LCOS芯片的新颖应用还不止于此。”
LCOS芯片下游应用相当广泛,涵盖了5G、激光电视、智能投影等无屏显示的广阔领域。有第三方报告显示,该芯片应用的潜在市场规模超200亿元。“LCOS本身固有的技术优势和特点,将是国内有机会实现换道超车,打破垄断,实现国产替代的一条技术路线。”深创投邓亮表示,以激光电视、智能投影这类无屏显示设备领域为例,随着LCOS可靠性不佳的问题被解决,其在像素尺寸小、分辨率高方面的优势将会越发凸显,这或将改变原有的行业格局。
以投影机为例:DLP投影机的对比度高。黑白图像清晰,暗部层次丰富,细节表现丰富;但色彩饱和度不好,色彩表现不够生动。LCD投影机的图像色彩饱和度好,色彩层次丰富,但文本边缘大都有阴影和毛边。LCD投影机在显示动态视频图像方面,彩色图像是更加清晰,色彩更加生动。LCOS是一种新型的反射式microLCD投影技术。与穿透式LCD和DLP相比,LCOS具有利用光效率高、体积小、开口率高、制造技术较成熟等特点,它可以很容易的实现高分辨率和充分的色彩表现。由于LCOS尺寸一般为0.7英寸,所以相关的光学仪器尺寸也大大缩小,使LCOS-PTV的总成本大幅下降。虽然,市场中仍会以LCD和DLP技术依然都是投影机采用的主流技术。而LCOS拥有一些技术上的优势,而现在LCOS技术上已经得到了解决,因此可以预见LCOS将会在未来几年逐步成为市场上的主流技术。
李鲲透露,芯片成功投放市场后,下一步,将开展2K,4K高清高亮LCOS芯片和5G WSS-LCOS芯片的研发工作。
广阔的应用领域,为LCOS芯片奠定了巨大的需求基础,未来LCOS芯片潜在需求量或超亿颗/年。慧新辰作为国内领先的LCOS芯片企业,掌握着具有自主知识产权的芯片设计技术和液晶取向技术,并具备自主封装测试能力和光学设计能力。慧新辰董事长薛成标表示,将积极推进产品的创新迭代,推进产品量产上市,打破国外公司在芯片领域的垄断地位,打造世界芯片市场上的“中国力量”。