時間已來到2022年，晶能光電成立16年了。十餘年的光陰裡，晶能光電走過了一段艱苦卓絕的技術產業化歷程，秉持著堅守的信念、本分的精神，用過硬的品質，從移動照明到手機閃光燈，再到汽車照明，鍛造了一個又一個細分領域的單打冠軍。

來到LED微縮化時代，晶能光電又將矽襯底GaN基材料技術應用於Micro LED，進度喜人：2020年適用於戶外高解析度顯示屏的矽襯底垂直Mini LED藍綠晶片批量生產；2021年9月成功製備出矽襯底紅光Micro LED；2022年R、G、B三基色Micro LED矩陣成功點亮。

長遠來看，Micro LED做為終極顯示解決方案，應用前景以及其可創造的價值都極具吸引力。近日，LEDinside與晶能光電（江西）有限公司外延總監塗逵進行對話，暢談矽襯底Micro LED發展大潮，共謀中國Micro LED產業的未來。

博弈與發展：Micro LED的技術路線

問：實現Micro LED的技術路線主要有哪些？

答：目前，Micro LED的技術路線有兩種：晶片巨量轉移和高PPI的晶圓直接鍵合方案。從Micro LED生長襯底來分，也存在兩種技術路線：一種是4/6吋的藍寶石襯底外延，利用雷射剝離技術製備Micro LED；另一種是8吋及以上矽襯底LED外延，利用濕法無損去矽和類IC製程製備Micro LED。

業界普遍認為大尺寸矽襯底方案將更適合生產晶圓直接鍵合、高良率、高PPI、低成本、面向AR應用的Micro LED微顯模組。

問：目前市場上主要採用藍寶石襯底，矽襯底並非LED界的主流，原因是什麼？

答：我認為主流和非主流是相對而言的。

藍寶石襯底LED技術是所謂的產業主流，因為藍寶石襯底LED外延技術相對成熟，規模優勢明顯，在通用照明領域已經有了較好的應用，從業的企業多，行業內技術流轉通暢。

矽襯底LED技術是非主流。到目前為止，除晶能光電、三星之外，真正規模化量產矽襯底LED的公司幾乎沒有，因為它難度大、開發時間長，且全技術鏈條完全依靠自主研發，不利於LED行業複製擴產，這些都是製約其成為“主流”的客觀原因。

但在一些特殊的照明應用上，比如移動照明、手機閃光燈、汽車照明等，矽襯底LED技術的垂直結構、單面出光的優勢可以發揮到極致。在這些領域，晶能光電已經取得不錯的成績；而在Micro LED等新型顯示領域，我認為，大尺寸加上垂直結構製程，矽襯底LED技術的潛力不可限量。

技術與挑戰：前路漫漫亦燦燦

問：晶能光電在矽襯底Micro LED技術上的優勢是什麼？

答：晶能光電走的是矽襯底Micro LED技術路線，這也是我們的優勢。我們現在是矽襯底GaN基LED生產的IDM企業，擁有包括矽襯底GaN材料生長、LED晶片製備，燈珠模組生產的全鏈條產業化積累，產品在移動照明、閃光燈、戶外照明、直顯屏領域歷經考驗，獲得了中高端市場的認可。

在大尺寸領域，晶能光電早在2012年就實現了8吋藍光外延片的穩定量產，2019年和2020年分別實現了8吋綠光外延片和紅光外延片的量產，目前正在向位於中國、歐美以及東南亞等國家及地區的20多家企業和科研單位提供高質量的4~8吋365nm~650nm矽襯底LED外延片。

問：據了解，矽襯底在大尺寸方面有優勢，請問目前晶能光電的矽襯底主要採用哪個尺寸的製程？未來的趨勢是什麼？

答：目前晶能光電的照明用產品線是利用4吋矽襯底LED製程平台進行生產，這個尺寸已經具備了規模化生產的優勢，如果要轉成更大尺寸生產，需要在晶片端的一些設備上做一些改進，但更大尺寸的製程我們是已經完全掌握的。

Micro LED將主要基於8吋平台，目前8吋Micro LED外延片已經量產，8吋晶片產線正在完善中。未來一段時間，量產的產品仍將以8吋為主，後續將根據市場和技術的成熟度適時推進12吋工程驗證。

問：紅光是Micro LED技術的重大瓶頸之一，晶能光電在這一方面有何突破？

答：四元紅光Micro LED在晶片尺寸下降至微米級後，發光效率急劇劣化，並且四元紅光材料較脆，導致製程良率低下。

業界非常寄望於以QD色轉全彩方案和InGaN紅光Micro LED實現技術突破。晶能光電一方面在QD色轉技術路線上與行業內知名機構聯合開發，目前已經有了不錯的效果；另一方面，在2020年推出8吋矽襯底InGaN紅光外延技術，目前仍在持續研發以提升InGaN紅光光效。

▲ 晶能光電展示的矽襯底GaN基RGB Micro LED陣列。

 

應用與未來：國產化任重道遠

問：矽襯底Micro LED技術目前處於哪種發展水平？中國企業和國際企業是否存在差距？

答：晶能光電在矽襯底LED外延和晶片量產上已積累了16年的經驗，在消費電子、汽車電子等高端應用上通過了性能和可靠性的市場檢驗。這些產業化的經驗對矽襯底Micro LED晶片製程的成功實施彌足珍貴。我們去年已經發布了三基色矽襯底Micro LED晶片陣列，今年我們又有了新的突破。

目前研究矽襯底Micro LED的國外企業有PLESSEY，ALLOS、Apple等，中國很多初創企業也在深度開發矽襯底GaN基Micro LED，我認為這是一個非常好的信號，說明不再是晶能一家在戰鬥。Micro LED本質上是微米級的LED，只是技術和設備要求會更高一些。現在全球的LED產業鏈資源都聚集在中國，廠商完全有能力再造一個Micro LED產業基地。

問：中國在矽襯底Micro LED的產業鏈哪部分較為薄弱？您認為中國企業應該如何佈局？

答：我認為一個新興技術的突破首先是設備方面的突破，設備的國產化又會拉動技術的規模產業化。因此，在晶片端，目前Micro LED的核心設備如MOCVD、高解析度光刻機等如果能夠盡快國產化，將對技術的突破有非常大的幫助。

其次是全彩技術路線，我們認為需要解決QD色轉換效率、小尺寸晶片紅光效率（四元或InGaN紅光）等問題。目前中國已有多家企業佈局矽襯底Micro LED的市場，利用外延+下游合作的模式，這樣能夠避開外延材料的高額研發投入，讓產品快速地走向市場。

晶能光電一直是開放的、合作的，我們希望能夠和設備廠商一起努力，開發出國產化的Micro LED設備；同時和下游客戶一起，探索合適的Micro LED技術路線，幫助客戶持續降低成本，增加市場競爭力。

問：矽襯底Micro LED產品能否進入消費級？主要在哪類應用場景率先起量？為什麼？

答：我相信再過3-5年，矽襯底Micro LED產品就能進入消費級。

應用場景方面，矽襯底具有易剝離的技術特點，特別適合做集成的微顯示模組，在AR眼鏡/AR-HUD等領域會率先起量，分別是消費電子和汽車電子市場。

▲ Micro LED有望在AR眼鏡/AR-HUD等領域會率先起量。
 

這主要是因為，AR眼鏡目前存在的主要問題是亮度及續航，AR-HUD的主要問題是體積、亮度等，而這幾點都是Micro LED技術的優勢。

另一方面，相對於大屏顯示，AR眼鏡/AR-HUD對顯示模組的成本敏感性沒有那麼高，產品和市場匹配度較好，消費者接受程度高。同時，隨著8吋矽襯底LED的大規模量產，Micro LED晶片的成本相比4吋的藍寶石會大幅下降，在Mini/Micro LED大屏顯示市場將會引領新的技術潮流。

但是我認為這個應用的實現，還是需要產業鏈上下游的共同努力。

（文：LEDinside Lynn）