? ? ? 5月20-22日，以“空間無界，數字交互”為主題的2024微顯示產業(yè)交流暨XR生態(tài)活動在珠海隆重舉行。

? ? ? 本次活動呈現了由頂級院士領銜、三大技術領域、30余位企業(yè)高層嘉賓、50+核心議題的高規(guī)格論壇，同時匯聚了多家產業(yè)鏈知名企業(yè)。

? ? ? 晶能光電外延工藝高級經理周名兵攜《大尺寸硅襯底GaN基Micro LED產業(yè)化道路》應邀出席了活動，并分享了硅襯底GaN材料在光電領域應用概況、大尺寸硅襯底GaN基Micro-LED發(fā)展及晶能光電大尺寸外延發(fā)展現狀。

硅襯底GaN材料在光電領域應用

? ? ?GaN（氮化鎵）是第三代半導體材料，基于不同襯底、生長技術、外延結構，可用于制備半導體激光器、射頻PA、功率HEMT、照明LED、Micro-LED等，應用前景廣闊。

? ? ? ?硅襯底GaN材料具有大尺寸襯底價格優(yōu)勢，可以充分借助集成電路工藝和設備，實現高效率、高良率，低成本的精細化器件制程，并具有與CMOS背板高度功能集成的潛力優(yōu)勢。但在進入產業(yè)化之前，還必須在材料質量、材料均勻性、外觀缺陷、晶圓翹曲等關鍵性指標上取得突破，而這些問題主要來自于硅襯底和GaN的晶格失配導致的高缺陷密度，熱膨脹系數失配導致的張應力以及Ga:Si反應所引起。

? ? ? 目前，硅襯底GaN材料在中低功率的高頻HEMT和LED專業(yè)照明領域已實現規(guī)?；瘧?，同時隨著AR/VR、車載HUD、矩陣車燈、智能穿戴、光通信等領域的快速發(fā)展，基于硅襯底GaN材料的Micro-LED微顯技術和低功率PA正在加速工程化開發(fā)，DUV LED、GaN LD以及GaN/CMOS集成架構也在早期研究當中。

大尺寸硅襯底GaN基Micro-LED發(fā)展

? ? ? 大尺寸硅襯底GaN 基Micro-LED的主要應用場景是和CMOS底板直接鍵合的高PPI投影、輔助/虛擬現實設備的近眼顯示，它是基于8英寸及以上的GaN-on-Si晶圓和CMOS底板、并借鑒成熟的IC工藝，優(yōu)勢在于大尺寸、低成本、高波長一致性、無損去除、低翹曲、CMOS兼容性等等，可以有效提高制程效率和良率，降低制造成本。

? ? ? 因此，Micro-LED芯片發(fā)展也將從4英寸工藝研發(fā)過渡到8英寸量產, 最終升級到12英寸晶圓制程。國內外眾多初創(chuàng)企業(yè)都在專注基于硅襯底GaN的Micro-LED技術開發(fā)，中、美、日、韓等主要消費電子企業(yè)也都在這一新興領域積極布局。

晶能光電大尺寸硅襯底GaN外延發(fā)展現狀

? ? ? 為獲得高質量硅襯底GaN外延，公司采用異質外延的應力積累和釋放模型優(yōu)化生長，創(chuàng)新的利用晶格應力誘導位錯反應，在總外延層厚度5μm條件下，可以穩(wěn)定重復的生長位錯密度~1.5E8/cm2的硅襯底GaN外延層；同時，采用薄buffer技術，獲得超過8μm的GaN 外延，膜厚均勻性好。

? ? ? ? 目前，晶能光電已具備365-650nm全色系硅襯底GaN LED外延技術，并開發(fā)出4-12英寸硅襯底GaN基紅\綠\藍Micro-LED外延，可提供標準厚度產品級8inch CMOS匹配的高質量外延片。公司規(guī)模量產的藍光、綠光硅襯底大功率垂直LED芯片的峰值外量子效率分別達到了85%和50%以上，在車用照明、移動照明、消費電子等領域得到廣泛使用。

（晶能光電突破12英寸硅襯底三基色Micro LED外延關鍵技術）

? ? ? Micro-LED另一個重要應用方向是萬級像素矩陣車燈和車載HUD，這兩個應用都需要超大的工作電流密度，晶能光電針對這個應用開發(fā)的藍光Micro-LED外延結構，在1000A/cm2下能夠實現20%以上的外量子效率，為矩陣車燈和車載HUD應用奠定了基礎。

? ? ? ?目前，紅光LED依然是Micro-LED技術的重大瓶頸之一，AlGaInP存在效率低的問題，GaN基紅光可實現全GaN體系，同時驅動設計具備一致性。不過，GaN紅光在效率、FWHM、波長漂移等方面還面臨著重大的挑戰(zhàn)，但隨著產、學、研界廣泛的開發(fā)投入，不斷有新的方向和工藝設備升級等，預計會有持續(xù)的突破。

? ? ? 面向未來，硅襯底GaN技術的潛力領域在于大尺寸、高集成和細微化制程， Micro-LED微顯也有望成為硅襯底GaN技術的重大市場機遇，晶能光電專注于硅襯底GaN LED材料的開發(fā)，希望和業(yè)界上下游企業(yè)開展Micro-LED應用合作，共同推動行業(yè)的發(fā)展。