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      行業新聞

      【UDE顯博會|顯示展|行業新聞】顯示技術頻頻突破,MLED跑步進入產業化爆發前夜

      在人類的生活中,顯示技術無處不在,手機、電視、再到街邊廣告牌。從液晶到OLED再到MLED(Micro LED和Mini LED的統稱),人類對于屏幕顯示效果和輕薄的追求總是一以貫之。
      在這個過程中,顯示像素點的距離也在快速往微小化發展,從毫米到微米,到只有人類頭發絲的十分之一以內。 
      顯示技術的交鋒一直沒有停止,而如今,作為“新一代顯示技術”的MLED已經不再是驚鴻一瞥。在各項顯示技術突破的帶領下,這項技術已經高速發展到了產業化的前夜,產業機會也隨之洞開。 
      一方面,大尺寸商用顯示的時代已經到來,原有的顯示設備需要具有更高清顯示效果的技術來更新換代,而Micro LED是高畫質解決方案的承載者。比如,利亞德、雷曼等LED廠商已經將Micro LED拼接屏用于指揮中心、監控中心等場景。 
      另一方面,元宇宙時代拉開序幕,AR/VR作為元宇宙的入口,作為一種全新的產品形態,需要柔性、高清、輕薄的MLED顯示加持。 
      消費電子風向標蘋果,其VR設備或將搭載Micro LED屏幕的消息,給了產業鏈足夠多的信心,也讓MLED行業從商用B端市場,逐漸挺進到更豐富的民用市場中。 
      在近日舉行的2021-2022第五屆中國(國際)Micro LED顯示高峰論壇上,中國科學院院士、理論物理研究所戰略發展委員會主任歐陽鐘燦預測,未來五年,預計陸續實現MLED高端TV、可穿戴顯示、AR/VR、車載顯示、手機等產品應用。 
      相比LED、OLED技術,MLED的優勢已經無須贅述,長壽命、高色域亮度、低功耗、輕薄、快速響應等等。在B端C端市場機會打開之后,甚至有聲音認為,MLED技術是顯示技術的終極目標。 
      在這種背景下,產業鏈各方都涌入這場新型顯示技術普及前夜的布局中??导鸭瘓F最早在2019年已經布局MLED全產業鏈,是彼時布局最早、投入資金最多、布局最全的企業。直到2021年,LED等新型顯示相關產業納入“十四五”規劃,多地政府也利用政策優勢加快新型顯示產業的布局速度之后,各大廠商才開始動作頻頻,加速MLED產業快速生長——京東方、TCL華星等面板廠加大對于Micro LED面板的研發,天馬、辰顯等廠商也紛紛發布Micro LED穿戴產品。 
      資本也在用錢加注。截至今年6月,行業投融資總額超過1200億元。在二級市場,Micro LED板塊熱情不減,持續走高,多只相關概念股今年以來持續出現漲停。 
      根據Million Insights預計,2025年全球Mini LED市場規模將達59億美元,2019-2025年復合增長率達86.60%;在Micro LED領域,根據IHS預測,2026年全球Micro LED顯示器出貨量將達1550萬臺,年均復合增長率達99.00%。 
      客觀上講,國內從產業頂層設計、規范布局、結構優化等方面,也正在加強對MLED顯示產業的引導和推動。目前中國大陸MLED產業2020年產值已經達到7000多億人民幣。 
      盡管現階段,Micro LED技術尚且存在大量的技術瓶頸需要突破,比如芯片制造、巨量轉移、芯片檢測修復等等,但曙光也是望得見的。 
      國內已經形成了完整的LED產業和集群,覆蓋了終端應用/面板制造/封裝/芯片/材料設備企業等。在從LED到OLED再到MLED的過程中,國內的頭部企業正在陸續發揮龍頭作用,打響技術攻堅戰,搶占顯示行業高地。 
      康佳就是其中一個典型。最近三年,康佳在MLED行業中做了一次投石問路的嘗試。 

      發力巨量轉移,MLED量產困局有解

      Micro LED芯片尺寸小至幾微米,傳統技術已經很難操控微器件生產,半導體產業界亟待開發高速/低成本/大面積的微組裝技術。巨量轉移作為一種解決方案,是Micro LED產業中技術門檻最高的一環之一,也是當前阻礙量產的最大掣肘。自然也成為了產業鏈公司共同攻堅的領域

      巨量轉移指的是,在完成Micro LED的晶粒制作后,將這些數千萬計的粒子轉移到電路基板上,難度恰恰也在于此——如何正確且有效率轉移這些粒子。 
      有數據指出,以4K電視為例(分辨率是3840×2160),轉移的晶體粒子就高達約2500萬顆,而如果機器一次轉移速度按照1萬顆計算,那么生產一塊屏幕需要重復2500次以上才可以制作完成。 
      顯然,只有當巨量轉移這一關鍵環節在轉移時間、良率、成本都達到商業化可接受的范圍,才稱得上是一項成熟的工藝,Micro LED技術才能真正實現量產商業化。 
      在巨量轉移技術方面,康佳的技術布局早在3年前就開始,并且一步一個腳印推進技術迭代。 
      康佳切入巨量轉移的路子,恰好是最難的一條路。一般而言,受限于材料和特性,紅光芯片相對于藍綠光更難生產,良率低且可靠性不高,因此產業鏈上大多數廠家只能生產藍綠光。 
      第一代的巨量轉移技術上,康佳先從藍光單色抓起,將巨轉效率提升3倍。到了2020年10月,康佳的巨量轉移技術在單色良率上已經突破了99.9%。 
      康佳在藍光芯片上實現突破之后,技術攻堅腳步沒有停下。在第二代、第三代芯片研發中,康佳逐漸從單色進發到了RGB三色全彩,特點是,生產過程中無需色彩轉換材料,還提高RGB全色系芯片亮度。 
      目前的最新進展,康佳在行業內率先達到1000萬顆/小時的巨量轉移速度,良率達到4個9(99.99%)。 
      專利是康佳研發之路的一項關鍵注解。根據近三年數據,重慶康佳研究院的Micro LED專利受理公開量排名全球第六,其中巨量轉移技術專利全球排名第一。 
      發力巨量轉移不止是康佳一家的選擇。但目前市面上公司Micro LED三色巨量轉移良率多數保持在99%-99.9%之間。巨量轉移完成之后,還有一項巨量修復的過程,也就是對芯片做檢測和修復失效的芯片。這同樣是對成本和良率至關重要的一環。對于行業來說,如果可一次性修補大量缺陷的芯片,也將大幅度節省成本,有助于MLED的量產化。 
      康佳首創的巨量修復技術,可以一次性轉移修補1000顆芯片,修補完成之后目標良率達到100%。 
      巨量轉移和巨量修補這兩項核心技術,是MLED產業鏈公司目前正在啃的硬骨頭,這兩項若在全制程中良率和成本表現出色,MLED量產難題自然迎刃而解。而在這些埋頭苦干的中國公司當中,康佳是領跑的玩家之一。 

      進發芯片小型化,補齊全制程能力

      在MLED產業中,和巨量轉移、巨量修補這兩項生產環節相輔相成的是,芯片如何真正實現小型化。巨量轉移和小型化,這二者互相影響又互相協同,也是緊盯MLED行業的康佳在技術上的另外一項布局方向。 
      國內的半導體顯示有著強大的產業基礎,包括領先的TFT設計、制造技術、成熟半導體芯片和先進的MLED工藝。不過,具體到MLED芯片的小型化方面,還需要繼續“添長板”,在這方面,康佳主要從大襯底和芯片尺寸上兩端發力。 
      一方面,芯片基底的外延片越大,晶圓上可以承載的顆粒數就越多,MLED的生產顆粒和效率就越多。目前,除了4英寸外延片,康佳已經能夠生產6英寸外延片——而行業內目前的主流是4英寸。 
      另一方面,到芯片尺寸上,康佳此前相繼成功研發P1.5/P1.25/P0.9/P0.68的Mini LED小間距直顯芯片產品??导汛饲巴瞥隽薓ini 0306(即3密爾×6密爾,1密爾≈25微米)——而市面上主要停留在Mini 0408的間距上。 
      Micro LED領域,康佳自研了 1530(15微米*30微米)芯片,位列業內前茅。 
      不管是把襯底做大,以及把芯片微小化,康佳集團都在探索提高MLED芯片的生產效率和生產成本。當然,真正實現芯片微小化,還需要產業更多技術的支撐,比如封裝、背板設計等全產業鏈技術和制程能力。 

      康佳在MLED上的努力,是國內顯示領域產業方的一個縮影。 
      經過20多年的發展,國內已經成為終身一躍成為顯示大國,并不斷做大做強。而康佳的這兩個重點技術研發方向,從巨量轉移這一影響成本良率的核心環節突破,以及在芯片小型化生產的方方面面打好基礎功夫,其實恰好是中國顯示企業的一項重要突破口。 
      正如江蘇省新型顯示產業鏈首席專家薛文進在本次論壇上表示,顯示強國有兩個重要標志是:核心顯示技術開發和強鏈補鏈。 

      落到實處,MLED研發不是空中樓閣

      康佳在MLED核心技術上的研發,不是“空中樓閣”,而是已經落地到實際產品和架構上。 
      康佳此前就推出全球首款Micro LED手表,采用了康佳自主研發的2英寸Micro LED微晶屏,芯片僅30微米,間距僅0.12毫米,是目前全球LED芯片間距最小的Micro LED顯示屏。 

      技術落到產品,這也代表著,康佳在外延、芯片、巨轉、色彩轉換等方面已經具備了全產業鏈技術和制程能力。未來,隨著產業園的投產,更期待康佳在此方面的量產能力。 
      此外,為實現集團產業化目標,立足于顯示行業MLED直顯風口,康佳已建設了全自動COB智慧生產線。 
      據介紹,康佳商顯團隊在COB封裝關鍵技術方面擁有核心能力,不斷創新完善MLED直顯技術體系,解決了行業內大視角偏色、墨色一致性差、生產良率低等諸多棘手的技術難題。 
      目前,康佳的商顯團隊已經研發出涵蓋全系列點間距的產品,產品可廣泛用于影院屏、大數據交互應用、安防監控、會議一體機等大型顯示領域。 
      康佳在MLED核心技術的全力投入、攻堅克難,順應了政策的號召?!秶沂奈屣@示產業發展戰略規劃》此前就明確提出要支持Micro LED技術優勢企業開展技術研發和產業化工作。國家專項已經開始布局,Micro LED未來將獲得更多的政策支持。 
      地方層面的政策也已快速跟進,《重慶市推進制造業高質量發展專項行動方案(2019-2022年)》此前表明,要完成MLED新型半導體顯示技術和產品的研制及產業化建設,主力重慶市制造業的高質量發展,實現產業化應用。 
      對于康佳來說,實現關鍵技術瓶頸突破有利于整合產業優勢創新資源,推動產業鏈協同發展,并且搶占新型顯示產業高地。 
      此前,康佳入選國家Micro LED骨干企業,2021年6月,還獲批微發光二極管顯示技術(Micro LED)重慶市重點實驗室。 

      技術搶占高地,助力雙循環

      康佳在內的產業鏈各方齊頭并進,攻堅克難的同時,在產業應用端,一個明顯的趨勢是,在消費級電子主流產品領域,MLED正在從高端高階顯示,逐步滲透進以傳統的LED和新興的OLED主導的消費級電子產品領域。 

      在中國科學院院士、南京大學電子科學與工程學院鄭有炓看來,MLED的直顯優勢,在切入消費級主流電子顯示產品領域之后,有望構成以國內大循環為主體、國內國際雙循環發展態勢。 

      產品力直接與消費力掛鉤,今年上半年消費疲軟席卷消費電子領域,原有產品體驗過剩,不管是消費者還是行業,對于顛覆性技術的呼聲不低。MLED的下放,一方面將會帶動電子產品的銷售,拉動需求。另一方面,也會帶動國產顯示產業的進一步崛起、在全球占領產業高地。 

      要在這次轟轟烈烈的追趕中拔得頭籌,在MLED領域,“跨界”的玩家并不少見,背景各異,模組廠商、屏幕廠商、終端廠商等等激進布局??导训男袠I優勢在于,不僅在傳統顯示領域有著深厚的基礎上下游積累,同時也有足夠大的產業應用空間。 

      在MLED的技術研發上,康佳幾乎是選擇了技術全棧自研的方式,把核心技術環節研發牢牢掌握在手里。這種選擇需要很大的信心和糧草彈藥的支持,而相較之下,行業內的競爭對手則是選擇合作的方式,分攤研發風險。 

      這種模式注定是一條更難的路,“整個建立一套MLED芯片生產線,包括設備、人才、技術探索到固定,都是要交學費的”,不過,康佳集團半導體科技總經理于海也表示,未來康佳也將會根據技術最終的突破程度、行業發展情況、競爭態勢,選擇最有競爭力的產業鏈價值,選擇相對更高的那一段。 

      道阻且長,但目標明確。于海認為,在LCD、OLED技術上,國內的產業鏈跟行業最一流的企業尚且存在著一些差異,但MLED作為一項原創的技術、顛覆性的產品,國內并不輸。 

      同時產業鏈又基本都在大陸,不太依賴于設備進口,材料上絕大部分也可以國產化?!八赃@個產業如果能夠真正起來,它是一個可以成為一個拉動內循環典范”。 

      可以預見的是,與液晶、OLED不同,MLED作為第三代新型顯示技術,目前主要顯示大國站在了同一起跑線。誰能跑得更快,關鍵在于,哪家將最先突破核心技術瓶頸和大規模量產技術。 

      在過去幾十年顯示行業蒙頭狂奔中,國內已經形成了顯示領域的產業圈層,LED顯示產業位于全球第一梯隊——2020年全球LED顯示屏市占率中,排名前6的企業中有5家是中國大陸企業,在全球市場占比達36%。而LED的產業優勢,未來也將會逐漸遷移嫁接到MLED領域當中。 

      “現在是Micro LED發展的最好時期,顯示技術從CLD、LCD最初核心技術都來自海外,而現在,希望Micro LED核心技術可以掌握在我們中國人手上”,歐陽鐘燦院士表示。


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