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再造一个MicroLED产业基地!晶能光电外延总监眼中的MicroLED未来

MicroLED.cn MicroLED 2022-09-14 22:20:20 1728 0 | 文章出自:ledinside MicroLED

现在全球的LED产业链资源都聚集在中国,国内的厂商完全有能力再造一个MicroLED产业基地。

——晶能光电(江西)有限公司外延总监涂逵

时间已来到2022年,晶能光电成立16年了。十余年的光阴里,晶能光电走过了一段艰苦卓绝的技术产业化历程,秉持着坚守的信念、本分的精神,用过硬的品质,从移动照明到手机闪光灯,再到汽车照明,锻造了一个又一个细分领域的“单打冠军”。

来到LED微缩化时代,晶能光电又将硅衬底GaN基材料技术应用于Micro LED,进度喜人:2020年适用于户外高分辨率显示屏的硅衬底垂直MiniLED蓝绿芯片批量生产;2021年9月成功制备出硅衬底红光Micro LED;2022年R、G、B三基色Micro LED矩阵成功点亮……

长远来看,Micro LED作为终极显示解决方案,应用前景以及其可创造的价值都极具吸引力。近日,LEDinside与晶能光电(江西)有限公司外延总监涂逵进行对话,畅谈硅衬底Micro LED发展大潮,共谋中国Micro LED产业的未来。

博弈与发展:Micro LED的技术路线

问:实现Micro LED的技术路线主要有哪些?

答:目前,Micro LED的技术路线有两种:芯片巨量转移和高PPI的晶圆直接键合方案。从Micro LED生长衬底来分,也存在两种技术路线:一种是4/6英寸的蓝宝石衬底外延,利用激光剥离技术制备Micro LED;另一种是8英寸及以上硅衬底LED外延,利用湿法无损去硅和类IC工艺制备Micro LED。

业界普遍认为大尺寸硅衬底方案将更适合生产晶圆直接键合、高良率、高PPI、低成本、面向AR应用的Micro LED微显模组。

问:目前市场上主要采用蓝宝石衬底,硅衬底并非LED界的主流,原因是什么?

答:我认为主流和非主流是相对而言的。

蓝宝石衬底LED技术是所谓的产业“主流”,因为蓝宝石衬底LED外延技术相对成熟,规模优势明显,在通用照明领域已经有了较好的应用,从业的企业多,行业内技术流转通畅。

硅衬底LED技术是“非主流”。到目前为止,除晶能光电、三星之外,真正规模化量产硅衬底LED的公司几乎没有,因为它难度大、开发时间长,且全技术链条完全依靠自主研发,不利于LED行业复制扩产,这些都是制约其成为“主流”的客观原因。

但在一些特殊的照明应用上,比如移动照明、手机闪光灯、汽车照明等,硅衬底LED技术的垂直结构、单面出光的优势可以发挥到极致。在这些领域,晶能光电已经取得不错的成绩;而在Micro LED等新型显示领域,我认为,大尺寸加上垂直结构工艺,硅衬底LED技术的潜力不可限量。

技术与挑战:前路漫漫亦灿灿

问:晶能光电在硅衬底Micro LED技术上的优势是什么?

答:晶能光电走的是硅衬底Micro LED技术路线,这也是我们的优势。我们现在是硅衬底GaN基LED生产的IDM企业,拥有包括硅衬底GaN材料生长、LED芯片制备,灯珠模组生产的全链条产业化积累,产品在移动照明、闪光灯、户外照明、直显屏领域历经考验,获得了中高端市场的认可。

在大尺寸领域,晶能光电早在2012年就实现了8英寸蓝光外延片的稳定量产,2019年和2020年分别实现了8英寸绿光外延片和红光外延片的量产,目前正在向位于国内、欧美以及东南亚等国家及地区的20多家企业和科研单位提供高质量的4~8英寸365nm~650nm硅衬底LED外延片。

问:据了解,硅衬底在大尺寸方面有优势,请问目前晶能光电的硅衬底主要采用哪个尺寸的工艺?未来的趋势是什么?

答:目前晶能光电的照明用产品线是利用4英寸硅衬底LED工艺平台进行生产,这个尺寸已经具备了规模化生产的优势,如果要转成更大尺寸生产,需要在芯片端的一些设备上做一些改进,但更大尺寸的工艺我们是已经完全掌握的。

Micro LED将主要基于8英寸平台,目前8英寸Micro LED外延片已经量产,8英寸芯片产线正在完善中。未来一段时间,量产的产品仍将以8英寸为主,后续将根据市场和技术的成熟度适时推进12英寸工程验证。

问:红光是Micro LED技术的重大瓶颈之一,晶能光电在这一方面有何突破?

答:四元红光Micro LED在芯片尺寸下降至微米级后,发光效率急剧劣化,并且四元红光材料较脆,导致制程良率低下。

业界非常寄望于以QD色转全彩方案和InGaN红光Micro LED实现技术突破。晶能光电一方面在QD色转技术路线上与行业内知名机构联合开发,目前已经有了不错的效果;另一方面,在2020年推出8英寸硅衬底InGaN红光外延技术,目前仍在持续研发以提升InGaN红光光效。

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晶能光电展示的硅衬底GaN基RGB Micro LED阵列

应用与未来:国产化任重道远

问:硅衬底Micro LED技术目前处于哪种发展水平?中国企业和国际企业是否存在差距?

答:晶能光电在硅衬底LED外延和芯片量产上已积累了16年的经验,在消费电子、汽车电子等高端应用上通过了性能和可靠性的市场检验。这些产业化的经验对硅衬底Micro LED芯片工艺的成功实施弥足珍贵。我们去年已经发布了三基色硅衬底Micro LED芯片阵列,今年我们又有了新的突破。

目前研究硅衬底Micro LED的国外企业有PLESSEY,ALLOS、Apple等,国内很多初创企业也在深度开发硅衬底GaN基Micro LED,我认为这是一个非常好的信号,说明不再是晶能一家在战斗。Micro LED本质上是微米级的LED,只是技术和设备要求会更高一些。现在全球的LED产业链资源都聚集在中国,国内的厂商完全有能力再造一个Micro LED产业基地。

问:国内在硅衬底Micro LED的产业链哪部分较为薄弱?您认为国内企业应该如何布局?

答:我认为一个新兴技术的突破首先是设备方面的突破,设备的国产化又会拉动技术的规模产业化。因此,在芯片端,目前Micro LED的核心设备如mocvd、高分辨率光刻机等如果能够尽快国产化,将对技术的突破有非常大的帮助。

其次是全彩技术路线,我们认为需要解决QD色转换效率、小尺寸芯片红光效率(四元或InGaN红光)等问题。目前国内已有多家企业布局硅衬底Micro LED的市场,利用外延+下游合作的模式,这样能够避开外延材料的高额研发投入,让产品快速地走向市场。

晶能光电一直是开放的、合作的,我们希望能够和设备厂商一起努力,开发出国产化的Micro LED设备;同时和下游客户一起,探索合适的Micro LED技术路线,帮助客户持续降低成本,增加市场竞争力。

问:硅衬底Micro LED产品能否进入消费级?主要在哪类应用场景率先起量?为什么?

答:我相信再过3-5年,硅衬底Micro LED产品就能进入消费级。

应用场景方面,硅衬底具有易剥离的技术特点,特别适合做集成的微显示模组,在AR眼镜/AR-HUD等领域会率先起量,分别是消费电子和汽车电子市场。

Micro LED有望在AR眼镜/AR-HUD等领域会率先起量

这主要是因为,AR眼镜目前存在的主要问题是亮度及续航,AR-HUD的主要问题是体积、亮度等,而这几点都是Micro LED技术的优势。

另一方面,相对于大屏显示,AR眼镜/AR-HUD对显示模组的成本敏感性没有那么高,产品和市场匹配度较好,消费者接受程度高。同时,随着8英寸硅衬底LED的大规模量产,Micro LED芯片的成本相比4英寸的蓝宝石会大幅下降,在Mini/Micro LED大屏显示市场将会引领新的技术潮流。

但是我认为这个应用的实现,还是需要产业链上下游的共同努力。

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