厚度仅为1纳米！我国科学家开发出“人造蓝宝石”，实现材料技术重大突破【附显示驱动芯片技术赛道观察图谱】

图源：氧化铝薄膜晶圆

瞻观前沿

作为组成芯片的基本元件，晶体管的尺寸随着芯片缩小不断接近物理极限，其中发挥着绝缘作用的栅介质材料十分关键。

8月8日，中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员狄增峰团队开发出面向二维集成电路的单晶氧化铝栅介质材料——人造蓝宝石，这种材料具有卓越的绝缘性能，即使在厚度仅为1纳米时，也能有效阻止电流泄漏，该材料未来可用于开发低功耗芯片。相关成果已发表于国际学术期刊《自然》。

氧化铝为蓝宝石的主要构成材料。传统氧化铝材料通常呈无序结构，在极薄层面上的绝缘性能不佳。团队采用单晶金属插层氧化技术，在室温下精准控制氧原子一层一层地有序嵌入金属元素的晶格中，最终得到稳定、化学计量比准确、原子级厚度均匀的氧化铝薄膜晶圆。

团队以单晶氧化铝为栅介质材料，成功制备出了低功耗的晶体管阵列。该晶体管阵列不仅具有良好的性能一致性，且晶体管的击穿场强、栅漏电流、界面态密度等指标均满足国际器件与系统路线图对未来低功耗芯片的要求，有望为业界发展新一代栅介质材料提供借鉴。

技术价值观察

据介绍，通过采用这种新型材料，科研团队目前已成功制备出低功耗芯片器件，续航能力和运行效率得到大幅提升。这一成果不仅对智能手机的电池续航具有重要意义，还为人工智能、物联网等领域的低功耗芯片发展提供了有力支持。

显示驱动芯片是面板的主要控制元件之一。DDIC通过电信号的形式向显示面板发送驱动信号和数据，继而实现对屏幕亮度和色彩的控制，使得诸如字母、图片等图像信息得以在屏幕上显现。一套完整的显示驱动解决方案一般由栅极驱动器、源极驱动器、时序控制芯片、显示器电源管理芯片(PMIC)组成。

该材料在显示驱动芯片中将发挥重大作用，通过对产业全景进行剖析发现，显示驱动芯片产业链由芯片设计、芯片制造与封测、模组组装与面板制造构成。因为显示产品具有多样性，所以其对应DDIC需求的工艺节点覆盖范围也比较广，涵盖28nm~300nm。

宏观市场观察

近年来，国家出台了一系列政策鼓励显示驱动芯片产业发展，而超高清视频、虚拟现实、新型显示是三大重点发展的应用领域。2022年10月，《虚拟现实与行业应用融合发展行动计划(2022-2026年)》要求推进4K以上新型微显示器件的规模量产，开发配套显示驱动芯片;2023年6月，《制造业可靠性提升实施意见》提出重点提升LED芯片可靠性水平，提升新型显示专用材料、新型显示电子功能材料性能。

目前，我国显示驱动芯片行业处于高速成长阶段，市场竞争者主要分为三大梯队：第一梯队为显示驱动芯片业务收入大于50亿元的企业，包括奇景光电、晶合集成;第二梯队为显示驱动芯片业务收入在10~50亿元的企业，包括集创北方、韦尔股份等;第三梯队则是显示驱动芯片业务收入低于10亿元的企业，例如天德钰、颀中科技、格科微等。

随着显示面板产业逐步向中国内地转移以及中国内地面板厂商国产化意识增强，未来显示驱动芯片国产化替代空间广阔。

显示驱动芯片的产品迭代更新与下游应用市场的需求变化密切相关，消费者对显示设备的显示效果要求日益提高推动显示驱动芯片产品性能不断提升。目前消费者对显示设备的要求集中体现在显示面板的分辨率、帧率以及显示面板边框宽度上。为了更好满足消费者的需求，显示驱动芯片性能也不断提升，支持高分辨率、高帧率显示并且拥有高集成度的显示驱动芯片成为未来市场发展主流。

技术上看，未来随着显示技术的进一步完善以及5G技术引发的换机潮，AMOLED显示面板在中小尺寸显示设备的应用有望得到进一步提升;同时，“全面屏”“柔性屏”等设计理念的强化也将一定程度提升AMOLED面板在手机市场的渗透率。AMOLED显示面板市场的增长将催生对高集成、低功耗AMOLED驱动芯片的需求。