化合物半導(dǎo)體市場(chǎng)：晶能光電|硅襯底氮化鎵加持，Micro LED時(shí)代加速到來(lái)
Micro LED被譽(yù)為新時(shí)代顯示技術(shù)，但目前仍面臨關(guān)鍵技術(shù)、良率、和成本的挑戰(zhàn)。
微米級(jí)的Micro LED已經(jīng)脫離了常規(guī)LED工藝，邁入類IC制程。相對(duì)其它競(jìng)爭(zhēng)方案，大尺寸硅襯底氮化鎵（GaN）Micro LED技術(shù)在制程良率、圓晶成本、IC工藝兼容度等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，已成為業(yè)內(nèi)公認(rèn)的重要技術(shù)路線之一。
當(dāng)前，Plessey、ALLOS 、STRATACACHE、Aledia、MICLEDI等國(guó)際企業(yè)都在專注于硅襯底Micro LED的開發(fā)。在國(guó)內(nèi)，以晶能光電為產(chǎn)業(yè)界代表，硅襯底Micro LED技術(shù)開發(fā)同樣匯聚了強(qiáng)大的推動(dòng)力量。
在2022集邦咨詢第三代半導(dǎo)體前沿趨勢(shì)研討會(huì)上，晶能光電外延工藝經(jīng)理周名兵詳細(xì)介紹了公司在硅襯底氮化鎵Micro LED外延和芯片方面的進(jìn)展。
大尺寸硅襯底GaN技術(shù)
助力Micro LED產(chǎn)業(yè)化
周名兵指出，Micro LED顯示技術(shù)在亮度、光效、可靠性、響應(yīng)時(shí)間、色彩飽和度等方面具有優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用范圍覆蓋AR、HUD、透明顯示、柔性顯示，可穿戴設(shè)備、高端顯示屏等等。
據(jù)TrendForce集邦咨詢調(diào)研，到2026年，預(yù)估Micro LED AR智慧眼鏡微顯模組產(chǎn)值將達(dá)3,830萬(wàn)美元，Micro LED高端顯示屏的芯片產(chǎn)值將達(dá)45億美元。
據(jù)悉，目前Micro LED仍面臨著來(lái)自技術(shù)和成本的雙重挑戰(zhàn)。據(jù)悉，業(yè)界仍需克服紅光光效、激光轉(zhuǎn)移、晶圓鍵合、全彩化、檢測(cè)和修復(fù)等技術(shù)挑戰(zhàn)。周名兵認(rèn)為，硅襯底GaN技術(shù)可以極大提升Micro LED的制程良率。對(duì)Micro LED而言，硅襯底GaN技術(shù)相對(duì)傳統(tǒng)的藍(lán)寶石襯底GaN技術(shù)擁有某些關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)，包括大尺寸上的波長(zhǎng)一致性、襯底無(wú)損去除、晶圓翹曲控制、CMOS鍵合良率等等。
周名兵認(rèn)為，從市場(chǎng)滲透率的要求來(lái)看， 到2027年Micro LED芯片和模組的綜合成本需要降低95%。8英寸及以上的硅襯底GaN技術(shù)。結(jié)合高生產(chǎn)率的成熟類IC制程，將是實(shí)現(xiàn)Micro LED生產(chǎn)成本大幅度下降的唯一途徑。
他解釋，襯底尺寸從4英寸升級(jí)到8英寸，單位圓晶面積上產(chǎn)出的芯片數(shù)量將增加25%；從8英寸升級(jí)到12英寸，單位圓晶面積的芯片產(chǎn)出將再增加15%。采用8英寸硅襯底GaN圓晶，每個(gè)Micro LED微顯模組的BOM成本只有4英寸藍(lán)寶石方案的30%（含外延，芯片和CMOS背板）。
深耕硅襯底氮化鎵，
晶能光電突破Micro LED技術(shù)
晶能光電深耕硅襯底GaN產(chǎn)業(yè)化技術(shù)十五余年，產(chǎn)品線覆蓋外延、芯片、器件、模組鏈條。公司的硅襯底GaN LED已廣泛應(yīng)用于手機(jī)閃光燈，移動(dòng)照明、車載照明和顯示、mini直顯，得到了市場(chǎng)的高度認(rèn)可。據(jù)悉，晶能光電的硅襯底GaN基LED外延產(chǎn)品已成功從4英寸升級(jí)到8英寸。
周名兵介紹，為了提高硅襯底上GaN的晶體質(zhì)量，晶能光電不斷開發(fā)創(chuàng)新的GaN外延技術(shù)，如通過(guò)采用異質(zhì)外延的應(yīng)力積累和釋放模型優(yōu)化生長(zhǎng)，利用晶格應(yīng)力誘導(dǎo)位錯(cuò)反應(yīng)，在總外延層厚度5微米條件下，可以穩(wěn)定量產(chǎn)位錯(cuò)密度~1.5E8/c㎡的硅襯底GaN外延片；晶能光電還通過(guò)采用薄buffer技術(shù)獲得總厚度超過(guò)8微米的低翹曲8英寸硅襯底GaN 外延層，為制備高性能的硅襯底GaN光電器件提供了關(guān)鍵的大尺寸材料平臺(tái)。
晶能光電也在不斷開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的硅襯底LED器件技術(shù)。周名兵指出，晶能光電主要采用硅垂直結(jié)構(gòu)芯片工藝，通過(guò)Ag鏡、光刻、刻蝕、ITO、去硅、bonding等特色工藝獲得高良率，高光效的垂直器件。
周名兵特別提到，晶能光電正在積極開展針對(duì)Micro LED全彩技術(shù)的攻關(guān)。據(jù)悉，目前，業(yè)界實(shí)現(xiàn)Micro LED的全彩化的技術(shù)途徑包括：
1、全I(xiàn)nGaN方案。該方案中，藍(lán)光和綠光屬于InGaN體系，晶能光電已成功實(shí)現(xiàn)高效的藍(lán)綠光LED；而紅光LED是Micro LED技術(shù)的重大瓶頸之一，晶能光電在InGaN紅光的開發(fā)上已取得初步成果，目前正在和合作伙伴進(jìn)行InGaN紅光器件性能的進(jìn)一步提升。
2、QD色轉(zhuǎn)換。該方案主要是藍(lán)光Micro LED+QD或紫光Micro LED+QD。晶能光電正在和合作伙伴一起開發(fā)單片全彩的QDCC Micro LED方案。
3.、InGaN藍(lán)、綠光Micro LED和AlGaInP紅光Micro LED組合。
“要實(shí)現(xiàn)低成本、高良率、高可靠性的Micro LED，大尺寸的硅外延技術(shù)是比較重要的實(shí)現(xiàn)途徑。”周名兵再次強(qiáng)調(diào)，晶能光電在大尺寸硅襯底上的GaN外延技術(shù)深度耕耘，目前已開發(fā)了從365nm到650nm全色系8英寸硅襯底LED外延片，并在外延參數(shù)、器件光效、一致性、可靠性等關(guān)鍵方面進(jìn)行了全方位的優(yōu)化。
晶能光電于2021年9月成功制備了紅、綠、藍(lán)三基色硅襯底Micro LED陣列，在Micro LED全彩芯片開發(fā)上邁出了關(guān)鍵的一步。
在此基礎(chǔ)上，晶能光電于2022年成功制備8μm pitch像素矩陣并進(jìn)行切割，實(shí)現(xiàn)了R、G、B三基色Micro LED矩陣的點(diǎn)亮。據(jù)悉，晶能光電即將推出鍵合在CMOS底板上的Micro LED微顯屏。
（來(lái)源：化合物半導(dǎo)體市場(chǎng) ）
