“东数西算”大数据中心激发“倒装COB显示屏+可视化”需求增长

　　“东数西算”大数据中心激发“倒装COB显示屏+可视化”需求增长

　　作者：长春希达电子技术有限公司

　　高级行销技术工程师 王继成

　　2022年2月，国家发展改革委、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局联合印发通知，同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等8地启动建设国家算力枢纽节点，并规划了10个国家数据中心集群。至此，“东数西算”工程正式全面启动。

　　在业内专家看来，现阶段实施“东数西算”工程，不仅可以优化我国算力资源空间布局，也是推动新型基础设施高质量发展、构建全国一体化国家大数据中心体系的必然选择。

　　“数”指数据，“算”是算力，即对数据的处理能力。“东数西算”是通过构建数据中心、云计算、大数据一体化的新型算力网络体系，将东部算力需求有序引导到西部，优化数据中心建设布局，促进东西部协同联动。

　　西部数据中心处理后台加工、离线分析、存储备份等对网络要求不高的业务。东部枢纽处理工业互联网、金融证券、灾害预警、远程医疗、视频通话、人工智能推理等对网络要求较高的业务。

　　作为“西算”算力平台，为实现高品质算力服务和降本增效，无疑需要对数据中心、网络、供配电设备、制冷设备、ICT设备、数据服务等各环节进行高效的管理及维护，为此需要建设各类运控指挥中心、智能调度中心，从而提出了对大屏幕的需求。作为“东数”应用算力的一方，“西算”高性能的算力平台对其提出了采集更多数据的要求，对“西算”加工处理后的结果也需要更高效的理解和使用。面对海量大数据和算力平台交付的高价值数据处理结果，迫切需要通过建设以超高分辨率大屏幕为核心的应急指挥中心、运行监控中心、智能调度中心等机构，对数据和业务进行统一、高效的管理。

　　超高分辨率+可视化显示——“东数西算”大数据中心关键应用趋势

　　为什么要建设超高分辨率的大屏幕呢?源于利用大屏幕的超大显示面积和超高分辨率可支持同时显示更多数据或信息，为高效指挥调度和快速精准决策提供完整、全面、系统的信息汇集、加工处理和共享平台。

　　虽然有了大屏幕作为信息集中展示、分享的平台，但面对海量数据和业务的复杂性，如何将复杂性合理简化，切实做到“全局信息一目了然，全盘业务尽在掌控”，实时掌握“紧急、异常和正常”三种状态，系统分析“过去、现在和未来”三种时态，基于全局视角、系统逻辑和化繁为简，从而提出了“数据可视化”应用需求。

　　数据可视化就是利用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换成图形或图像在屏幕上显示出来，并进行交互处理，可以简单、快速、精确展现业务现全貌，增进用户理解、简化复杂性

　　因此，可视化首先要求展示当前业务的全貌，将海量数据和复杂业务以更直观、更易理解的形式展示在大屏幕上，就要求大屏幕必须具有足够高的分辨率才能容纳这样的信息量。

　　“东数西算”对各行各业和区域的数字化转型的促进，将推动“东数”应用算力的一方生产更多的数据，也将进一步推动“西算”算力平台的高质量和高速发展，因此“东数”和“西算”都对大屏幕的超高分辨率提出了更高的要求，必将促使大屏幕沿着分辨率方向以指数级快速提高。由于大屏幕的尺寸总是有限的，针对大屏幕超高分辨率越来越高的要求，势必推动大屏幕基本显示单元的单屏分辨率将越来越高。

　　可视化应用从过去的大企业和垄断行业，走入更多的领域和企业，成为在大数据时代里从数据海洋抽身出来，以“上帝视角”审视自己所处领域或企业全貌的最佳手段。因此，可视化应用呈现的数据越多越全面，对掌握全局、决策指挥越有利。这样，就要求呈现可视化场景的大屏幕整屏分辨率越大越好。

　　分辨率，泛指测量或显示系统对细节的分辨能力，多用于描述图像的清晰度。分辨率越高代表图像质量越好，越能表现出更多的细节。

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

　　8K屏幕上整屏呈现的1个场景上的信息量，如果由4K屏显示时，要求所有信息不缩放不变形(这样不会损失任何细节)，就需要4个整屏场景来容纳8K屏上1个场景上的所有信息，显示时大屏幕整屏就需要切换3次。如果由FullHD屏幕显示时，同样要求所有信息不缩放不变形，就需要16个整屏场景来容纳8K屏上1个场景上所有信息，显示时大屏幕整屏就需要切换15次之多!虽然通过切换屏幕也实现了全部信息的清晰呈现，但本来8K屏呈现的1个场景里信息被碎片化了，不仅切断了各信息元素之间的关联和背后的业务逻辑链，信息的完整性和时效性性遭到破坏，还打乱了决策者的思路，严重干扰了决策者的判断和决策，可视化的作用受到很大消弱，可视化的价值也难以体现。

　　因此，在需求和成本的平衡下，大屏幕的超高分辨率能够让可视化场景完美呈现数据的关联和内涵，“西算”算力平台就可以通过“超高分辨率可视化”实现更高效的管理，提高算力平台的运行效率和服务水平。“东数”一方将“西算”算力平台反馈的结果通过可视化应用完美呈现，并通过大屏幕将其应用的成果和对当前业务的影响，也通过可视化应用持续的体现出来，从而使可视化为决策指挥和管理提供有力支撑。“超高分辨率”容纳和呈现了可视化更多的信息，从而使可视化应用真正体现价值。

　　“东数西算”虽然促进了“大屏幕+可视化”的需求，对大屏幕超高分辨率提出了更高的要求，但以当前市场主流的小间距LED显示产品为例，当前用于控制室领域的小间距LED产品的像素间距主要为0.9mm~1.2mm，这些规格的产品就难以满足“东数”“西算”两方大屏幕超高分辨率的高要求：

　　假设一个可视化系统所有场景的像素总量为33177600，即分辨率总量为33177600(相当于4个4K并排，即4*4K)，大屏幕尺寸设计为16：9比例的220英寸。

　　如果采用像素间距1.27mm的LED显示单元，整屏幕分辨率为4K(3840*2160)，该大屏幕完整显示可视化系统时就需要4个场景，切换3次。下表是以P1.27为基准，采用不同像素间距产品时，实现的整屏分辨率、相对于使用P1.27产品时整屏分辨率的倍数，以及完整显示可视化系统所需的场景个数和切换数次。

　　从上表中的对比可以看出，当前市场中像素间距0.9~1.2mm级别的产品，用于超高分辨率可视化应用时像素密度仍显不足，像素间距0.4~0.7mm级别产品则凭借更高的像素密度，在有限的大屏幕尺寸条件下实现了更高的分辨率，能够承载现在及未来，超高分辨率可视化应用对屏幕分辨率不断提高的刚性需求。 “东数西算”对超高分辨率可视化的高要求，呼唤像素间距0.4~0.7mm级别产品尽早成熟并上市供应。

　　LED大屏——“东数西算”大屏幕显示的最优选择

　　当前超高分辨率大屏幕显示产品主要有DLP拼接屏、LCD拼接屏和LED显示屏等三种主要类型。

　　DLP拼接屏不管是UHP光源、LED光源还是LPD激光光源，DLP拼接大屏幕都存在物理的、明显的拼缝，以及显示墙体厚、占地面积大、显示均匀性难以维持一致等缺陷，已无法满足当前对大屏幕高亮度、高对比度、无拼缝显示需求，因而越来越被市场边缘化。

　　LCD曾以亮度高、轻薄、廉价等特点迅速挤占过DLP作为当时大屏幕市场主流的市场份额，但其夸张的拼缝难以满足全屏精细化显示的需求，市场很快将其限定在视频监控这一单一应用场景，即使现在宣称最小0.88mm拼缝的LCD产品，拼接后实际拼缝仍达到4mm!基于LCD产品的激烈竞争和价格透明，市场上存在不少以商用面板充当工业级面板的行为，LCD大屏幕系统质量堪忧且很难保证显示效果。

　　LED拼接屏无缝可任意拼接，具有高亮度、宽色域、色彩艳丽、均匀性好、可异性拼接等优点，短短数年迅速占领大屏幕市场的主流地位，特别是全倒装COB产品出现，面光源设计，具有显示密度高、表面防护性好、护眼等优势，进一步加快了取代LCD、DLP市场地位的步伐，使LED显示屏成为当前大屏幕拼接市场的主流。

　　在“东数西算”工程中，仅从分辨率角度，DLP、LCD和LED三种显示技术都可以满足基础应用，但其大屏幕系统主要显示内容是数据，为了确保数据呈现效果不失真，对显示画面的物理拼缝或光学拼缝几乎都是零容忍;同时，在一些数据聚集的高端应用场景下，DLP和LCD分辨率相对固定，无法像LED一样可通过转变像素点间距来实现单位面积内的更高分辨率呈现。综合对比下，LED显示屏理所当然成为“东数西算”工程显示屏选型的第一选择。

　　倒装COB——最稳定、最适宜“数据中心”长时间观看的LED显示屏

　　LED显示屏按封装技术可分为SMD和COB，按发光芯片类型又可以分为正装和倒装。

　　SMD产品作为LED显示屏市场曾经的主流选择，在大屏幕应用过程中暴露出很多技术原理本身带来的问题，比如像素间距难于突破1mm，坏点和毛毛虫无法杜绝，表面无法清洁消杀，点光源刺眼，发热量大，环境防护性差，以及高蓝光危害健康、高功耗、窄视角等。COB集成封装产品不仅拥有与SMD产品相同的无缝、高亮度、色彩和均匀性好、轻薄等优点，还弥补了SMD几乎所有的缺陷：率先实现0.4~0.9mm像素间距，坏点率只有SMD的1/10,防护性大大提高(防尘、防潮、防碰撞、防静电等一系列“防”)，可用湿布擦拭清洁和消毒，无蓝光危害，低功耗、发热量低，更宽的视角且大视角不偏色。这一系列的优势使得COB成为近年来LED拼接屏高端应用领域的主流技术。虽然SMD产业链中的灯珠厂商推出了IMD多合一产品以突破1mm间距瓶颈并实现量产，但IMD依然无法摆脱SMD封装技术，本质上仍然是SMD产品，继承了SMD的上述固有缺陷。

　　关于SMD和COB两类产品的基本情况说明如下：

　　(1)SMD封装产品

　　SMD(Surface Mounted Device)：先把LED晶圆封装成灯珠，再用高温回流焊把灯珠焊在PCB板上。

　　IMD( Integrated Matrix Devices )：又称为“N合1”或“多合一”，典型方式为以2*2的形式，即4合1，将2*2个子像素采用COB技术封装成像素模组，再将这些像素模组通过高温回流焊技术焊在PCB板(基板)上，IMD是SMD分立器件和COB的中间产物，继承了SMD封装的优点和缺点，一定程度上突破了单灯SMD产品的像素间距限制，但本质上仍以SMD封装技术为基础，因此属于SMD封装产品。

　　(2)COB集成封装产品

　　正装COB(Chip On Board)：将正装LED晶圆通过焊线键合封装在PCB板上。

　　倒装COB(Flip Chip On Board)：将倒装LED晶圆无线键合封装在PCB板上。正处于市场主流。

　　为更好说明SMD封装产品与COB集成封装产品的差别，现对用户关注的关键技术点进行对比说明如下：

　　通过技术对比可以看出，倒装COB相对SMD、IMD和正装COB在技术上具有绝对的先进性和领先性，是稳定可靠且最适合长时间观看的LED大屏。

　　从LED大屏在客户端应用发展过程上也得以充分体现。当初小间距LED进入控制室、会议室等专业应用领域后，显示效果给大家带了不少的惊喜，但SMD产品坏点率高、毛毛虫多等问题导致的稳定性和可靠性差使用户陷入尴尬，超高表面发热量也让不少用户感到不适。疫情期间，SMD LED大屏幕因无法支持酒精消杀还成为疫情防控无法克服的盲点。相对SMD产品技术原理性的种种缺陷， 正装COB LED大屏因为更稳定可靠、适装性强、观看更舒适，更适合长时间观看等优势，使其很快受到用户认可和信赖，而倒装COB产品则是正装COB的升级版，其显示画质效果和稳定可靠性进一步提高，使正装COB产品被快速迭代并逐步淘汰，倒装COB已成为当前专业市场、商显市场、高端租赁、私人高端影院等应用领域的主流趋势。

　　倒装COB——实现超高分辨率微小/超小间距显示的最佳路径

　　从技术角度看，SMD产品因为其SMT工艺特性，需要将发光芯片先封装成灯珠，正装COB则因为发光芯片结构需要保留焊接线，两种封装技术都需要单颗发光芯片占用更大的空间，从而无法实现LED产品向更小间距发展，而倒装COB LED显示屏，采用倒装芯片无线键合工艺，则使得发光芯片之间的空间可以存留更小，在发光芯片从Mini过渡到Micro时，使倒装COB LED显示屏进入微小间距甚至超小间距逐步成为显示。当倒装COB进入微小间距和超小间距时，单位尺寸面积内的像素密度将越来越大，这意味者单位尺寸面积所能呈现的图像分辨率越来越高，因此倒装COB是实现超高分辨率LED显示屏的基础和最佳技术路径。

　　从用户角度看，倒装COB LED显示屏实现了低坏点率、强防护性、光线散射均匀、观看舒适、低蓝光和低功耗，特别是倒装芯片无线键合进一步实现LED大屏的亮度提升和功耗降低，视角、防护性、可靠性和散热效率也进一步提高，对比度也通过墨色一致性提高而进一步改善，COB集成封装材料得以更薄，使屏体表面热交换效率更高、温度更低、平整度更好。倒装COB这些关键特性都是用户非常关注的价值点或痛点，用户需求得以满足势必带来市场的广泛认可，这将注定倒装COB LED显示屏势必成为大屏幕显示行业的主流产品。

　　综上， “西算”工程一般需要建设大型的数据中心和运控中心，这些场所通常可以为大屏幕提供较理想的运行环境，比如适当的温湿度、专门设计的光照环境等，但算力平台大数据中心需要大屏幕长期连续可靠运行，并持续保持显示效果，这就要求大屏幕除具有高稳定性、高可靠性，以及合适的亮度、色彩外，还需要防反光(这类控制室的环境光一般比较强)、均匀性持久保持、低蓝光(更健康)、低功耗(节能环保)、散热快(舒适的观看环境)、宽视角(此场所大屏幕拼接规模一般会比较大)和低电磁辐射。

　　“东数”作为计算结果的使用方，数据呈现所需的大屏幕安装场所多种多样，比如应急指挥中心、展览厅、报告厅、会议室等，鉴于其应用场景都非常重要，这要求大屏幕同样具有高稳定性和高可靠行，同时因其运行环境多样和复杂，则要求大屏幕具有防尘、防潮、防磕碰、防静电及IP65等很高的防护性，以及对使用客户带来极大影响的反光、均匀性、蓝光、功耗、散热、视角和电磁辐射等方面的高要求。

　　结合“西算”和“东数”两方面对大屏幕的使用要求，只有倒装COB LED显示屏在稳定性、可靠性、显示效果、观看舒适行、节能环保、环境适应性和适装性，特别是超高分辨率应用等方面可满足其综合要求。

　　用分辨率重新定义LED大屏——希达电子创新产品助力“东数西算”

　　2022年，希达电子基于行业发展趋势和客户关键需求，在行业率先提出“用分辨率重新定义LED大屏”的理念，推出全系列P1.0以下间距产品，基于国家“十三五”重点专项——“超高密度小间距LED显示关键技术开发与应用示范”最新成果，打造了曜石、幻晶、皓玉、磐石、智慧会议一体机五大全新产品系列，带领行业全面进入微小间距超高分辨率显示时代。

　　“幻晶产品”搭载“硅晶排列”和“像素倍增”技术，可为用户呈现更丰富的图像信息，极大提升内容感知体验，该系列产品已实现P0.4-P0.9连续微小间距COB量产供货，4K/8K超高清分辨率覆盖及更高分辨率拓展，55英寸-330英寸全尺寸布局，全方位满足超大型、大型、中大型、中型、小型等不同规模数据中心显示应用需求。

　　大数据中心作为超强大脑，其核心终端大屏幕显示应用系统需要具备超强的稳定性及运维能力。曜石、幻晶、皓玉、磐石、智慧会议一体机五大全新产品系列通过系统性设计实现节能降耗，近屏工作更加舒适，同时配有供电方案冗余、信号通路冗余、智能温控系统等多项可靠性设计，搭载表面平整一致的自主专利封装核心专利技术，表面防刮耐磨，不易产生划痕。在疫情期间，还可使用75%以上高浓度医用酒精进行直接擦拭消毒以及稀释后84消毒液的喷雾消毒等，可满足各领域场所的使用需求，以创新技术赋能数字可视化建设。

　　希达电子是依托于中科院长春光机所建立的国家高新技术企业，专注于集成封装LED大屏幕显示技术研究及产品开发，是国家级“专精特新”小巨人企业。拥有相关专利200余项，获得中国专利优秀奖5项，作为LED显示龙头企业和倒装COB技术创领者，希达电子连续牵头承担“十五”、“十一五”、“十三五”国家重点研发计划专项，突破发光芯片、驱动器件、集成封装、均匀性控制、整机集成全套技术及工艺，实现核心原材料、元器件量产及产业化应用，全部国产、自主可控，已达到国际先进，国内领先的技术水平。

　　近几年，希达电子深度聚焦大数据中心的应用需求，面向高端行业客户打造“超高分辨率+可视化”显示方案，全自主研发的倒装COB超高清大尺寸显示产品深受行业用户青睐，已在全国各级政府、军队、航天、公检法司、大交通、能源等行业落地应用，先后完成了中国某卫星发射中心、长春城市大脑指挥中心、山东省高速指挥中心、莆田市数据中心、汕头市政务中心、国网辽宁检修公司智能运检管控中心、国家博物馆安防监控中心等2000多个项目案例，打造了全球多个行业标杆，有力支撑各领域数据中心建设，全面助力“东数西算”大数据中心建设。