4K晶元主流應用仍是電視，未來將進入功能全面升級階段
近幾年，超高清電視(UHDTV)迅速普及，4K解析度(3840×2160像素)和8K解析度(7680×4320像素)能夠很好地還原畫面的真實，展現出全高清畫面4倍信息量的畫質。國家廣播電視產品質量監督檢驗中心等已經制定了關於4K超高清電視首個行業統一標準，在新規定的要求下，4K高清將為晶元業帶來發展機遇。
電視仍是4K晶元主流應用
4K高清顯示的發展受到國家產業政策的支持，部分符合條件的省市紛紛推出扶持政策，增加支持力度，努力協同上下游，打通4K產業鏈的各個環節。
2017年，廣東省人民政府辦公廳印發了《開展新數字家庭行動推動4K電視網路應用與產業發展若干扶持政策(2017—2020年)》，並在《廣州市關於開展新數字家庭行動推動4K電視網路應用與產業發展的試點工作方案》中表示，到2019年年底，形成16個以上4K應用示範社區，力爭4K用戶新增100萬戶。
在部分省市政策的大力扶持下，我國4K電視市場獲得迅速發展。根據中國電子視像行業協會數據，我國4K電視的市場滲透率逐年增長，到2020年將達到71%。行業人士一般認為，當4K電視普及率在60%以上時，便達到了普及水平。
而4K顯示市場滲透率的提升必將帶動4K晶元需求的增加，為晶元產業帶來新的市場機會。集邦拓墣產業研究院分析師陳彥尹指出：「4K晶元將在4K整體市場規模的帶動下不斷增長。以電視的面板驅動晶元(DDIC)為例，2017年4K電視滲透率上升，帶動了面板驅動晶元DDIC在電視領域的產值增加，由2017年的19.92億美元上升至2018年的21.10億美元，約上升了6%。」
分析師預測，晶元市場的增長將有一個過程，並不是突飛猛進式的。「4K的到來其實已經有一段時間了，對於現階段晶元業來說，已經沒有太多的變化可言。」集邦拓墣產業研究院分析師姚嘉洋說。
此外，電視依舊會成為4K晶元的主流應用領域，其他市場，例如電子廣告牌，可能會逐漸涉及4K顯示。而4K晶元的主要類型也將保持以SoC為主，搭配驅動面板的驅動IC。
4K帶動顯示晶元升級
2013年，國家廣播電視產品質量監督檢驗中心、中國電子商會制定了關於4K超高清電視的首個行業統一標準——《4K超高清電視選購標準》。標準規定，4K超高清電視需配備專業級UHD超高清顯示屏;具備四核及以上處理器且內置4K解碼晶元，搭載Android4.2及以上版本操作系統;應用成熟的2K轉4K畫質提升技術;具備USB3.0 HDMI1.4及以上版本的高速傳輸埠;搭載豐富智能雲應用，實現家庭多終端互聯互通。
據集邦拓墣產業研究院經理林建宏介紹，與4K顯示相關的晶元大體可以分為三個部分，包括與消費者直接互動的顯示設備晶元，如系統級晶元SoC(包括編碼器和解碼器)、顯示驅動器、數字視頻變換盒、面板驅動晶元、DRAM、數據輸入埠、有線連接HDMI等;視頻供應端涉及的晶元有GPU、CPU、伺服器、廣播/流媒體通信晶元等;基礎設施用晶元則有數據中心/基站、DRRAM/快閃記憶體、PON/GPON、xDSL等。在提供影音服務的供應商中，4K晶元主要涉及電影院的播放器以及放映機。
要想實現4K高清數據顯示，上述三大板塊的顯示晶元都將發生變化。例如消費者互動產品中的系統級晶元SoC中的編碼器和解碼器，4K超高清數字電視圖像最大的特點便是數據量巨大，原有的MPEG-2或MPEG-4(AVC)標準編碼方式已經不能滿足性能要求。
要實現高效率、低消耗的信源壓縮編碼，系統級晶元的功能就要所有提升，編碼器晶元與解碼器晶元需要在規定的時間內完成大批量的數據處理。從QVGA(320×240)到1080p和超高清UHDTV(7680×4320)，還要根據雜訊電平、色域和動態範圍改進圖像質量，這需要晶元去實現更為高級的壓縮技術。
「由於解析度的提升，就需要更有效率的壓縮技術進行支援，這將使得TV晶元廠商所需採用的解壓縮技術從過去的H.264轉換為H.265。」 集邦拓墣產業研究院分析師田智弘說。
不僅僅是壓縮技術發生變化，4K的硬體解碼功能也需要升級。產業鏈推出的硬體解碼性能要求普遍是4K 30fps(播放速度每秒傳輸30幀數)，為了實現4K超高清顯示，越來越多的運營商需要更高的解碼性能。
據晶晨半導體運營商事業部總經理陳永成介紹，晶晨S905L晶元打破了產業鏈上傳統的4K 30fps，率先引領全4K 60fps市場的發展。「該產品具有超高清4K 60fps硬體解碼性能;支持H.265 10比特、H.264和AVS+等眾多格式;實現HDR10和HLG高動態範圍處理;支持全高清1080p 60fps硬體編碼。」 林建宏說。
除了在系統級晶元編解碼上存在差異，4K高清顯示在另外兩個板塊上的控制板、顯示驅動器、存儲器、輸入輸出設備方面也存在一些改變，這些改變根據4K顯示的應用場景不同而有所差別。例如一些電視在實現4K超高清顯示的同時，也添加了觸控功能，這就要求4K晶元在方案中對觸控預留介面;還有一些4K超高清顯示添加了通話功能，這就要求其內置基帶晶元。
差異化是晶元廠需關注的方向
正是由於4K顯示的升級帶動市場需求，吸引越來越多的晶元廠商緊鑼密鼓的投入其中。2014年Ambarella和升邁科技先後推出可錄製4K視頻的系統晶元SoC。2015年，聯發科運用杜比實驗室的Dolby Vision技術推出4K超高清畫質電視系統晶元SoC;創維4K電視GLED Air G9200開始搭載SoC晶元。2016年，海思(華為)具有自主知識產權和創新的IP視頻技術被用到海思旗下最新的4K/H.265的SoC——Hi3519中。2017年，全志正式發布新一代H6系列4K HDR機頂盒SoC。
不過放眼整個市場，4K晶元供應的主力軍並非中國大陸廠商。帶有美資背景的晶晨半導體在全4K 60fps市場上獨領風騷;中國台灣瑞昱的RTD1295將智能與4K超高清結合起來，其第一代4K晶元和解決方案打響了電視高階晶元的第一槍。
在顯示晶元領域，中國大陸廠商起步比較晚，市場份額相對落後。但是這些年隨著中國本地4K市場需求的增長及中國廠商技術實力的提升，4K超高清顯示將為中國晶元廠商帶來發展空間。
據集邦拓墣產業研究院分析師姚嘉洋分析，差異化是中國大陸晶元廠需要關注的一個方向。未來4K晶元必會進入功能升級階段，終端產品業者提供差異化的能力將會提升企業的競爭優勢。
「晶元功能提升方面，如提升影像壓縮比、對比度、明亮度、飽和度與傳輸介面等規格，4K的到來都能使之有一定的升級。而讓終端產品業者提供更多的差異化，這應該是晶元業者在現階段的主要機遇。」姚嘉洋說。
由於供應商的集中度高，導致終端產品出現同質化的情況。因此，如何通過軟體或OS實現差異化，反而是電視晶元廠商要考慮的問題。對於晶元廠商而言，下一步需要針對影像處理之外的功能開發晶元。
除了影像處理等應用功能具有發展空間，4K的存儲器晶元市場也具有良好的發展前景。4K超高清顯示需要處理和運輸大量的數據，這就為存儲器廠商帶來商機。
「4K及智能化的發展對於存儲器的容量以及性能要求越來越高，希望有關部門能夠進一步加大對於國內存儲企業的支持力度，儘快讓中國製造的存儲產品早日運行在4K終端產品上。」陳永成說。
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