Micro LED新型顯示具有巨大市場前景，也面臨著一系列技術挑戰。選擇合理的產業化路線對推動Micro LED應用落地非常關鍵。晶能光電是大尺寸矽襯底氮化鎵Micro LED製程路線的堅定實踐者。在2023集邦諮詢新型顯示產業研討會上，晶能光電外延製程經理周名兵（下圖）介紹了矽襯底GaN基Micro LED技術的發展情況。

在巨大市場前景下，Micro LED仍面臨很大技術挑戰

得益於在亮度、光效、可靠性、響應時間等方面的優勢，TrendForce集邦諮詢旗下光電研究處LEDinside十分看好Micro LED在高階直顯螢幕、輕量AR眼鏡、智慧手錶、智慧駕駛座艙及透明顯示領域的產業潛力。

在Micro LED晶片端，至2024年各項顯示應用的晶片產值估計為5.42億美元；2025年Micro LED技術相對成熟後，行業產值將有爆發性的成長。

其中，AR近眼顯示光引擎是Micro LED的最大賽道，目前包括雷鳥、OPPO、小米、Vizux、李未可等企業均發布了搭載Micro LED技術的AR輕量眼鏡。然而，當下Micro LED技術在近眼顯示的應用仍面臨著諸多挑戰，包括：

1.微米級Micro LED晶片，特別是紅光晶片的外量子效率（EQE）仍有待提升；

2.Micro LED晶片生產成本高，良率低，壞點率高；

3.畫素間亮度一致性差；

4.灰度響應/亮度漸變效果差；5.尚無理想的全彩方案。

周名兵介紹，要實現Micro LED微顯技術的規模應用，必須針對上述技術難點提供完善的工程化解決方案。

從Micro LED的高密度、巨量化、和微型化特點來看，可以和矽IC製程高度兼容的大尺寸矽襯底GaN技術脫穎而出，成為高PPI的Micro LED微顯技術的主流開發路線。

與傳統的藍寶石襯底GaN技術相比，矽襯底GaN技術在晶圓尺寸、生產成本、製程良率、IC製程兼容度、襯底無損去除等方面具有優勢，已被Metaverse（Plessey）、ALLOS、STRATACACHE、Samsung、MICLEDI、Aledia、Raysolve、Porotech、諾視、奧視微等國內外企業和科研院所廣泛採用。

深耕矽襯底LED產業，晶能光電不斷實現技術迭代

據了解，晶能光電成立於2006年，總部位於江西南昌，在上海、深圳分別設有辦事處。晶能光電擁有矽襯底LED原創技術，並已將其成功大規模產業化。

晶能光電做為全產業鏈IDM矽襯底光電器件製造商，目前已覆蓋外延、晶片、器件、模組全產業鏈，兼具研發、設計、製造、銷售一體化，產品的應用領域涵蓋汽車電子、消費電子、微顯示、通用照明四大方向。

其中，外延、晶片產品包括垂直結構、倒裝結構的Mini/Micro LED晶片；器件產品包括陶瓷封裝產品、CSP封裝產品、Chip封裝產品、特種支架式封裝產品；模組產品則包括LED模組、汽車照明模組、TOF模組、微顯示模組。

周名兵重點介紹了公司在外延、晶片端的布局。據了解，晶能光電具有覆蓋365奈米~650奈米波段的大尺寸矽襯底GaN基近紫外、藍、綠、紅光外延片產品；同時，晶能光電也儲備了超低位錯密度的矽襯底GaN外延技術，以應對特殊應用對氮化鎵材料品質的高規格要求。「我們在矽襯底GaN外延層中可以實現低於1.5E8/cm2的位錯密度，這一水平處於國際領先；我們也可以做到矽襯底上超過8微米厚度的無裂紋氮化鎵外延量產。」

值得一提的是，近眼顯示光引擎需要將高PPI的Micro LED陣列與CMOS背板鍵合，因為標準CMOS製程都是基於8吋或者以上晶圓，LED外延廠商需提供標準襯底厚度的8吋Micro LED外延片以匹配CMOS背板和後續鍵合製程。

晶能光電積極投入矽襯底InGaN紅光外延技術開發。當下，傳統InGaAlP紅光Micro LED的光效和光衰是這一行業面臨的首要瓶頸，晶能光電的紅光LED（32mil）的峰值EQE達到13%，處於國際領先水平。雖然目前InGaN紅光效率仍達不到產業應用要求，但隨著產學研界廣泛地進行開發投入，預計這一技術將持續得到提升。

重點佈局三大潛力應用，迎接廣闊市場

針對Mini RGB直顯應用，晶能光電推出了垂直結構的矽襯底GaN基藍光和綠光晶片，晶片高度與紅光晶片保持一致，且都是單面出光，產品在顯示對比度、發光角度方面有優異表現。目前已應用於P1.25超大Mini RGB直顯曲面大螢幕和交互式車用Mini RGB直顯螢幕。

針對輕量AR眼鏡上的Micro LED近眼顯示模組，晶能光電於2022年成功製備了12μm pitch畫素矩陣，2023年又成功製備了5μm pitch三基色畫素矩陣，即將發布可顯示動態圖像的全彩模組。

此外，晶能光電非常重視矽襯底LED技術在ADB矩陣大燈產品線上的拓展，目前該方案處於開發階段。

周名兵表示，晶能光電預計將在2023年中旬發布12吋矽基氮化鎵LED外延片產品，並在未來不斷迭代。

最後，周名兵也介紹了晶能光電在CSP Mini晶片方面的進展。

據悉，CSP Mini技術是一種倒裝晶片技術，具有體積小、發光點小、高光密度的特點。應用方向上，晶能光電的CSP Mini背光產品主要面向電視和車載兩大市場。

其中，在電視方面，CSP Mini背光具有小角度出光、小發光面，減少OD值，整機厚度薄，高色域的特點，目前也進入了國內頭部的廠商；在車載方面，CSP Mini背光具有四面出光，發光角度大，減少背光模組的燈珠數量，高色域的特點。

結語

矽襯底GaN基LED技術難度大、開發時間長，完全依靠個別企業的獨立研發、在產業無人區探索。

但來到Micro LED爆發前夜上，矽襯底GaN技術具有大尺寸、低成本、高良率、無損去除襯底、IC製程兼容等諸多優勢，對於Micro LED產業化開發和應用推廣有著很大加持。

晶能光電擁有矽襯底GaN全鏈條產業化技術及完整智慧財產權。抓住Micro LED發展的機遇，晶能光電將和更多行業夥伴通力合作，更快突破矽襯底GaN Micro LED技術瓶頸，推動行業發展，實現合作共贏。

（文：LEDinside Lynn）