“東數西算”大數據中心激發“倒裝COB顯示屏+可視化”需求增長

　　“東數西算”大數據中心激發“倒裝COB顯示屏+可視化”需求增長

　　作者：長春希達電子技術有限公司

　　高級行銷技術工程師 王繼成

　　2022年2月，國家發展改革委、中央網信辦、工業和信息化部、國家能源局聯合印發通知，同意在京津冀、長三角、粵港澳大灣區、成渝、內蒙古、貴州、甘肅、寧夏等8地啟動建設國家算力樞紐節點，并規劃了10個國家數據中心集群。至此，“東數西算”工程正式全面啟動。

　　在業內專家看來，現階段實施“東數西算”工程，不僅可以優化我國算力資源空間布局，也是推動新型基礎設施高質量發展、構建全國一體化國家大數據中心體系的必然選擇。

　　“數”指數據，“算”是算力，即對數據的處理能力。“東數西算”是通過構建數據中心、云計算、大數據一體化的新型算力網絡體系，將東部算力需求有序引導到西部，優化數據中心建設布局，促進東西部協同聯動。

　　西部數據中心處理后臺加工、離線分析、存儲備份等對網絡要求不高的業務。東部樞紐處理工業互聯網、金融證券、災害預警、遠程醫療、視頻通話、人工智能推理等對網絡要求較高的業務。

　　作為“西算”算力平臺，為實現高品質算力服務和降本增效，無疑需要對數據中心、網絡、供配電設備、制冷設備、ICT設備、數據服務等各環節進行高效的管理及維護，為此需要建設各類運控指揮中心、智能調度中心，從而提出了對大屏幕的需求。作為“東數”應用算力的一方，“西算”高性能的算力平臺對其提出了采集更多數據的要求，對“西算”加工處理后的結果也需要更高效的理解和使用。面對海量大數據和算力平臺交付的高價值數據處理結果，迫切需要通過建設以超高分辨率大屏幕為核心的應急指揮中心、運行監控中心、智能調度中心等機構，對數據和業務進行統一、高效的管理。

　　超高分辨率+可視化顯示——“東數西算”大數據中心關鍵應用趨勢

　　為什么要建設超高分辨率的大屏幕呢?源于利用大屏幕的超大顯示面積和超高分辨率可支持同時顯示更多數據或信息，為高效指揮調度和快速精準決策提供完整、全面、系統的信息匯集、加工處理和共享平臺。

　　雖然有了大屏幕作為信息集中展示、分享的平臺，但面對海量數據和業務的復雜性，如何將復雜性合理簡化，切實做到“全局信息一目了然，全盤業務盡在掌控”，實時掌握“緊急、異常和正常”三種狀態，系統分析“過去、現在和未來”三種時態，基于全局視角、系統邏輯和化繁為簡，從而提出了“數據可視化”應用需求。

　　數據可視化就是利用計算機圖形學和圖像處理技術，將數據轉換成圖形或圖像在屏幕上顯示出來，并進行交互處理，可以簡單、快速、精確展現業務現全貌，增進用戶理解、簡化復雜性

　　因此，可視化首先要求展示當前業務的全貌，將海量數據和復雜業務以更直觀、更易理解的形式展示在大屏幕上，就要求大屏幕必須具有足夠高的分辨率才能容納這樣的信息量。

　　“東數西算”對各行各業和區域的數字化轉型的促進，將推動“東數”應用算力的一方生產更多的數據，也將進一步推動“西算”算力平臺的高質量和高速發展，因此“東數”和“西算”都對大屏幕的超高分辨率提出了更高的要求，必將促使大屏幕沿著分辨率方向以指數級快速提高。由于大屏幕的尺寸總是有限的，針對大屏幕超高分辨率越來越高的要求，勢必推動大屏幕基本顯示單元的單屏分辨率將越來越高。

　　可視化應用從過去的大企業和壟斷行業，走入更多的領域和企業，成為在大數據時代里從數據海洋抽身出來，以“上帝視角”審視自己所處領域或企業全貌的最佳手段。因此，可視化應用呈現的數據越多越全面，對掌握全局、決策指揮越有利。這樣，就要求呈現可視化場景的大屏幕整屏分辨率越大越好。

　　分辨率，泛指測量或顯示系統對細節的分辨能力，多用于描述圖像的清晰度。分辨率越高代表圖像質量越好，越能表現出更多的細節。

　　FullHD(俗稱全高清)分辨率為1920*1080，4K UHD(俗稱4K)分辨率為3840*2160，是FullHD的4倍;8K UltraHD(俗稱8K)分辨率是7680*4320，是4K的4倍，是FullHD的16倍。

　　8K屏幕上整屏呈現的1個場景上的信息量，如果由4K屏顯示時，要求所有信息不縮放不變形(這樣不會損失任何細節)，就需要4個整屏場景來容納8K屏上1個場景上的所有信息，顯示時大屏幕整屏就需要切換3次。如果由FullHD屏幕顯示時，同樣要求所有信息不縮放不變形，就需要16個整屏場景來容納8K屏上1個場景上所有信息，顯示時大屏幕整屏就需要切換15次之多!雖然通過切換屏幕也實現了全部信息的清晰呈現，但本來8K屏呈現的1個場景里信息被碎片化了，不僅切斷了各信息元素之間的關聯和背后的業務邏輯鏈，信息的完整性和時效性性遭到破壞，還打亂了決策者的思路，嚴重干擾了決策者的判斷和決策，可視化的作用受到很大消弱，可視化的價值也難以體現。

　　因此，在需求和成本的平衡下，大屏幕的超高分辨率能夠讓可視化場景完美呈現數據的關聯和內涵，“西算”算力平臺就可以通過“超高分辨率可視化”實現更高效的管理，提高算力平臺的運行效率和服務水平。“東數”一方將“西算”算力平臺反饋的結果通過可視化應用完美呈現，并通過大屏幕將其應用的成果和對當前業務的影響，也通過可視化應用持續的體現出來，從而使可視化為決策指揮和管理提供有力支撐。“超高分辨率”容納和呈現了可視化更多的信息，從而使可視化應用真正體現價值。

　　“東數西算”雖然促進了“大屏幕+可視化”的需求，對大屏幕超高分辨率提出了更高的要求，但以當前市場主流的小間距LED顯示產品為例，當前用于控制室領域的小間距LED產品的像素間距主要為0.9mm~1.2mm，這些規格的產品就難以滿足“東數”“西算”兩方大屏幕超高分辨率的高要求：

　　假設一個可視化系統所有場景的像素總量為33177600，即分辨率總量為33177600(相當于4個4K并排，即4*4K)，大屏幕尺寸設計為16：9比例的220英寸。

　　如果采用像素間距1.27mm的LED顯示單元，整屏幕分辨率為4K(3840*2160)，該大屏幕完整顯示可視化系統時就需要4個場景，切換3次。下表是以P1.27為基準，采用不同像素間距產品時，實現的整屏分辨率、相對于使用P1.27產品時整屏分辨率的倍數，以及完整顯示可視化系統所需的場景個數和切換數次。

　　從上表中的對比可以看出，當前市場中像素間距0.9~1.2mm級別的產品，用于超高分辨率可視化應用時像素密度仍顯不足，像素間距0.4~0.7mm級別產品則憑借更高的像素密度，在有限的大屏幕尺寸條件下實現了更高的分辨率，能夠承載現在及未來，超高分辨率可視化應用對屏幕分辨率不斷提高的剛性需求。 “東數西算”對超高分辨率可視化的高要求，呼喚像素間距0.4~0.7mm級別產品盡早成熟并上市供應。

　　LED大屏——“東數西算”大屏幕顯示的最優選擇

　　當前超高分辨率大屏幕顯示產品主要有DLP拼接屏、LCD拼接屏和LED顯示屏等三種主要類型。

　　DLP拼接屏不管是UHP光源、LED光源還是LPD激光光源，DLP拼接大屏幕都存在物理的、明顯的拼縫，以及顯示墻體厚、占地面積大、顯示均勻性難以維持一致等缺陷，已無法滿足當前對大屏幕高亮度、高對比度、無拼縫顯示需求，因而越來越被市場邊緣化。

　　LCD曾以亮度高、輕薄、廉價等特點迅速擠占過DLP作為當時大屏幕市場主流的市場份額，但其夸張的拼縫難以滿足全屏精細化顯示的需求，市場很快將其限定在視頻監控這一單一應用場景，即使現在宣稱最小0.88mm拼縫的LCD產品，拼接后實際拼縫仍達到4mm!基于LCD產品的激烈競爭和價格透明，市場上存在不少以商用面板充當工業級面板的行為，LCD大屏幕系統質量堪憂且很難保證顯示效果。

　　LED拼接屏無縫可任意拼接，具有高亮度、寬色域、色彩艷麗、均勻性好、可異性拼接等優點，短短數年迅速占領大屏幕市場的主流地位，特別是全倒裝COB產品出現，面光源設計，具有顯示密度高、表面防護性好、護眼等優勢，進一步加快了取代LCD、DLP市場地位的步伐，使LED顯示屏成為當前大屏幕拼接市場的主流。

　　在“東數西算”工程中，僅從分辨率角度，DLP、LCD和LED三種顯示技術都可以滿足基礎應用，但其大屏幕系統主要顯示內容是數據，為了確保數據呈現效果不失真，對顯示畫面的物理拼縫或光學拼縫幾乎都是零容忍;同時，在一些數據聚集的高端應用場景下，DLP和LCD分辨率相對固定，無法像LED一樣可通過轉變像素點間距來實現單位面積內的更高分辨率呈現。綜合對比下，LED顯示屏理所當然成為“東數西算”工程顯示屏選型的第一選擇。

　　倒裝COB——最穩定、最適宜“數據中心”長時間觀看的LED顯示屏

　　LED顯示屏按封裝技術可分為SMD和COB，按發光芯片類型又可以分為正裝和倒裝。

　　SMD產品作為LED顯示屏市場曾經的主流選擇，在大屏幕應用過程中暴露出很多技術原理本身帶來的問題，比如像素間距難于突破1mm，壞點和毛毛蟲無法杜絕，表面無法清潔消殺，點光源刺眼，發熱量大，環境防護性差，以及高藍光危害健康、高功耗、窄視角等。COB集成封裝產品不僅擁有與SMD產品相同的無縫、高亮度、色彩和均勻性好、輕薄等優點，還彌補了SMD幾乎所有的缺陷：率先實現0.4~0.9mm像素間距，壞點率只有SMD的1/10,防護性大大提高(防塵、防潮、防碰撞、防靜電等一系列“防”)，可用濕布擦拭清潔和消毒，無藍光危害，低功耗、發熱量低，更寬的視角且大視角不偏色。這一系列的優勢使得COB成為近年來LED拼接屏高端應用領域的主流技術。雖然SMD產業鏈中的燈珠廠商推出了IMD多合一產品以突破1mm間距瓶頸并實現量產，但IMD依然無法擺脫SMD封裝技術，本質上仍然是SMD產品，繼承了SMD的上述固有缺陷。

　　關于SMD和COB兩類產品的基本情況說明如下：

　　(1)SMD封裝產品

　　SMD(Surface Mounted Device)：先把LED晶圓封裝成燈珠，再用高溫回流焊把燈珠焊在PCB板上。

　　IMD( Integrated Matrix Devices )：又稱為“N合1”或“多合一”，典型方式為以2*2的形式，即4合1，將2*2個子像素采用COB技術封裝成像素模組，再將這些像素模組通過高溫回流焊技術焊在PCB板(基板)上，IMD是SMD分立器件和COB的中間產物，繼承了SMD封裝的優點和缺點，一定程度上突破了單燈SMD產品的像素間距限制，但本質上仍以SMD封裝技術為基礎，因此屬于SMD封裝產品。

　　(2)COB集成封裝產品

　　正裝COB(Chip On Board)：將正裝LED晶圓通過焊線鍵合封裝在PCB板上。

　　倒裝COB(Flip Chip On Board)：將倒裝LED晶圓無線鍵合封裝在PCB板上。正處于市場主流。

　　為更好說明SMD封裝產品與COB集成封裝產品的差別，現對用戶關注的關鍵技術點進行對比說明如下：

　　通過技術對比可以看出，倒裝COB相對SMD、IMD和正裝COB在技術上具有絕對的先進性和領先性，是穩定可靠且最適合長時間觀看的LED大屏。

　　從LED大屏在客戶端應用發展過程上也得以充分體現。當初小間距LED進入控制室、會議室等專業應用領域后，顯示效果給大家帶了不少的驚喜，但SMD產品壞點率高、毛毛蟲多等問題導致的穩定性和可靠性差使用戶陷入尷尬，超高表面發熱量也讓不少用戶感到不適。疫情期間，SMD LED大屏幕因無法支持酒精消殺還成為疫情防控無法克服的盲點。相對SMD產品技術原理性的種種缺陷， 正裝COB LED大屏因為更穩定可靠、適裝性強、觀看更舒適，更適合長時間觀看等優勢，使其很快受到用戶認可和信賴，而倒裝COB產品則是正裝COB的升級版，其顯示畫質效果和穩定可靠性進一步提高，使正裝COB產品被快速迭代并逐步淘汰，倒裝COB已成為當前專業市場、商顯市場、高端租賃、私人高端影院等應用領域的主流趨勢。

　　倒裝COB——實現超高分辨率微小/超小間距顯示的最佳路徑

　　從技術角度看，SMD產品因為其SMT工藝特性，需要將發光芯片先封裝成燈珠，正裝COB則因為發光芯片結構需要保留焊接線，兩種封裝技術都需要單顆發光芯片占用更大的空間，從而無法實現LED產品向更小間距發展，而倒裝COB LED顯示屏，采用倒裝芯片無線鍵合工藝，則使得發光芯片之間的空間可以存留更小，在發光芯片從Mini過渡到Micro時，使倒裝COB LED顯示屏進入微小間距甚至超小間距逐步成為顯示。當倒裝COB進入微小間距和超小間距時，單位尺寸面積內的像素密度將越來越大，這意味者單位尺寸面積所能呈現的圖像分辨率越來越高，因此倒裝COB是實現超高分辨率LED顯示屏的基礎和最佳技術路徑。

　　從用戶角度看，倒裝COB LED顯示屏實現了低壞點率、強防護性、光線散射均勻、觀看舒適、低藍光和低功耗，特別是倒裝芯片無線鍵合進一步實現LED大屏的亮度提升和功耗降低，視角、防護性、可靠性和散熱效率也進一步提高，對比度也通過墨色一致性提高而進一步改善，COB集成封裝材料得以更薄，使屏體表面熱交換效率更高、溫度更低、平整度更好。倒裝COB這些關鍵特性都是用戶非常關注的價值點或痛點，用戶需求得以滿足勢必帶來市場的廣泛認可，這將注定倒裝COB LED顯示屏勢必成為大屏幕顯示行業的主流產品。

　　綜上， “西算”工程一般需要建設大型的數據中心和運控中心，這些場所通?？梢詾榇笃聊惶峁┹^理想的運行環境，比如適當的溫濕度、專門設計的光照環境等，但算力平臺大數據中心需要大屏幕長期連續可靠運行，并持續保持顯示效果，這就要求大屏幕除具有高穩定性、高可靠性，以及合適的亮度、色彩外，還需要防反光(這類控制室的環境光一般比較強)、均勻性持久保持、低藍光(更健康)、低功耗(節能環保)、散熱快(舒適的觀看環境)、寬視角(此場所大屏幕拼接規模一般會比較大)和低電磁輻射。

　　“東數”作為計算結果的使用方，數據呈現所需的大屏幕安裝場所多種多樣，比如應急指揮中心、展覽廳、報告廳、會議室等，鑒于其應用場景都非常重要，這要求大屏幕同樣具有高穩定性和高可靠行，同時因其運行環境多樣和復雜，則要求大屏幕具有防塵、防潮、防磕碰、防靜電及IP65等很高的防護性，以及對使用客戶帶來極大影響的反光、均勻性、藍光、功耗、散熱、視角和電磁輻射等方面的高要求。

　　結合“西算”和“東數”兩方面對大屏幕的使用要求，只有倒裝COB LED顯示屏在穩定性、可靠性、顯示效果、觀看舒適行、節能環保、環境適應性和適裝性，特別是超高分辨率應用等方面可滿足其綜合要求。

　　用分辨率重新定義LED大屏——希達電子創新產品助力“東數西算”

　　2022年，希達電子基于行業發展趨勢和客戶關鍵需求，在行業率先提出“用分辨率重新定義LED大屏”的理念，推出全系列P1.0以下間距產品，基于國家“十三五”重點專項——“超高密度小間距LED顯示關鍵技術開發與應用示范”最新成果，打造了曜石、幻晶、皓玉、磐石、智慧會議一體機五大全新產品系列，帶領行業全面進入微小間距超高分辨率顯示時代。

　　“幻晶產品”搭載“硅晶排列”和“像素倍增”技術，可為用戶呈現更豐富的圖像信息，極大提升內容感知體驗，該系列產品已實現P0.4-P0.9連續微小間距COB量產供貨，4K/8K超高清分辨率覆蓋及更高分辨率拓展，55英寸-330英寸全尺寸布局，全方位滿足超大型、大型、中大型、中型、小型等不同規模數據中心顯示應用需求。

　　大數據中心作為超強大腦，其核心終端大屏幕顯示應用系統需要具備超強的穩定性及運維能力。曜石、幻晶、皓玉、磐石、智慧會議一體機五大全新產品系列通過系統性設計實現節能降耗，近屏工作更加舒適，同時配有供電方案冗余、信號通路冗余、智能溫控系統等多項可靠性設計，搭載表面平整一致的自主專利封裝核心專利技術，表面防刮耐磨，不易產生劃痕。在疫情期間，還可使用75%以上高濃度醫用酒精進行直接擦拭消毒以及稀釋后84消毒液的噴霧消毒等，可滿足各領域場所的使用需求，以創新技術賦能數字可視化建設。

　　希達電子是依托于中科院長春光機所建立的國家高新技術企業，專注于集成封裝LED大屏幕顯示技術研究及產品開發，是國家級“專精特新”小巨人企業。擁有相關專利200余項，獲得中國專利優秀獎5項，作為LED顯示龍頭企業和倒裝COB技術創領者，希達電子連續牽頭承擔“十五”、“十一五”、“十三五”國家重點研發計劃專項，突破發光芯片、驅動器件、集成封裝、均勻性控制、整機集成全套技術及工藝，實現核心原材料、元器件量產及產業化應用，全部國產、自主可控，已達到國際先進，國內領先的技術水平。

　　近幾年，希達電子深度聚焦大數據中心的應用需求，面向高端行業客戶打造“超高分辨率+可視化”顯示方案，全自主研發的倒裝COB超高清大尺寸顯示產品深受行業用戶青睞，已在全國各級政府、軍隊、航天、公檢法司、大交通、能源等行業落地應用，先后完成了中國某衛星發射中心、長春城市大腦指揮中心、山東省高速指揮中心、莆田市數據中心、汕頭市政務中心、國網遼寧檢修公司智能運檢管控中心、國家博物館安防監控中心等2000多個項目案例，打造了全球多個行業標桿，有力支撐各領域數據中心建設，全面助力“東數西算”大數據中心建設。