號(hào)稱低成本、無(wú)損去除，硅襯底Micro LED真是小尺寸顯示的未來(lái)？

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/吳子鵬）由于蘋果Micro LED智能手表項(xiàng)目擱淺，之前Micro LED遭遇了很大的質(zhì)疑，尤其是在成本和性價(jià)比方面，Micro LED被認(rèn)為很難成為下一代主流的顯示技術(shù)。不過(guò)，隨后三星和LG顯示等公司力挺Micro LED，在智能手表、大尺寸電視和透明電視等領(lǐng)域推出了非常多的參考設(shè)計(jì)，并且汽車廠商也是對(duì)Micro LED有很大的期待。

不過(guò)，想要兌現(xiàn)自己的天賦，Micro LED還有很長(zhǎng)的路要走。比如，通過(guò)何種方式實(shí)現(xiàn)Micro LED就有很大的可討論空間。

硅襯底Micro LED將統(tǒng)一AR市場(chǎng)？

在眾多實(shí)現(xiàn)路線中，其中一個(gè)是硅襯底Micro LED。所謂的硅襯底Micro LED是指基于片式集成化工藝技術(shù)制造MicroLED，將LED外延片直接與CMOS側(cè)板引線鍵合。如果將襯底從藍(lán)寶石換成硅，會(huì)帶來(lái)怎樣的提升呢？我們具體看一下。

現(xiàn)階段，Micro LED的制備過(guò)程中需要將藍(lán)寶石基的LED陣列轉(zhuǎn)移至硅基以實(shí)現(xiàn)金屬連接，因此需要制作一塊Micro LED顯示屏幕需要兩套獨(dú)立的襯底和加工工藝。無(wú)疑，這會(huì)帶來(lái)成本的上升。因而，晶能光電研發(fā)經(jīng)理郭嘯等行業(yè)人士認(rèn)為，如果將原本的藍(lán)寶石襯底也換成硅，那么就可以和下面的硅基板形成更好的聯(lián)動(dòng)。

郭嘯曾在演講中指出，硅襯底在Micro LED行業(yè)的優(yōu)勢(shì)包括，可以實(shí)現(xiàn)低成本、高波長(zhǎng)一致性、無(wú)損去除、低翹曲和CMOS兼容性。

相較其他技術(shù)，Micro LED在亮度、對(duì)比度、工作溫度范圍、刷新率、分辨率、色域、功耗、延時(shí)、體積、壽命等多方面具備優(yōu)勢(shì)，Micro LED被認(rèn)為是AR近眼顯示應(yīng)用的終極方案。因而，基于硅襯底實(shí)現(xiàn)Micro LED被認(rèn)為是更好的方式。也有人說(shuō)，這會(huì)是未來(lái)的主流路線。

關(guān)于藍(lán)寶石襯底和硅襯底生產(chǎn)Micro LED，我們看一下技術(shù)細(xì)節(jié)。先看襯底方面，如果是基于藍(lán)寶石襯底，襯底尺寸主流基本是4英寸，最大可以做大6英寸；如果是基于硅襯底，主流工藝就會(huì)直接8英寸起步，最大可以達(dá)到12英寸工藝。從這方面來(lái)看，硅襯底在生產(chǎn)效率和成本方面的優(yōu)勢(shì)是非常明顯。

其次是看工藝，如果是采用藍(lán)寶石襯底，雖然這種工藝的技術(shù)已經(jīng)比較成熟，能夠獲得比較好的晶體質(zhì)量，不過(guò)一旦晶圓尺寸超過(guò)4寸，翹曲問(wèn)題就變得不可控了，這將嚴(yán)重限制藍(lán)寶石襯底Micro LED的生產(chǎn)效率；如果是采用硅襯底，硅工藝本身是非常成熟的，支持無(wú)損去除Micro LED，且硅晶片在大尺寸控制翹曲方面的技術(shù)也非常成熟，從硅襯底做外延生長(zhǎng)的技術(shù)也已經(jīng)突破。

最后看一下Micro LED芯片的可靠性。如果是采用藍(lán)寶石襯底，由于技術(shù)工藝成熟，芯片的性能水平是很高的，不過(guò)在剝離的時(shí)候，有損問(wèn)題可能會(huì)影響LED性能；如果是采用硅襯底，目前的工藝已經(jīng)能夠達(dá)到媲美藍(lán)寶石襯底的性能水平，且無(wú)損剝離有望進(jìn)一步提升垂直工藝的良率。

此外，中科院長(zhǎng)春光機(jī)所應(yīng)用光學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，采用低損傷刻蝕技術(shù)的硅襯底AlGaInP紅光Micro LED可以緩解由于工藝技術(shù)原因引起的尺寸效應(yīng)，這是非常吸引產(chǎn)業(yè)的一點(diǎn)。

當(dāng)然，作為后發(fā)的技術(shù)，硅襯底生產(chǎn)Micro LED還有一定的進(jìn)步空間，隨著技術(shù)的提升和需求的釋放，有望帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)高增長(zhǎng)點(diǎn)，不僅是在AR領(lǐng)域，矩陣車燈、Micro LED直顯大屏和車載HUD等應(yīng)用也有望受益。

硅襯底Micro LED的挑戰(zhàn)

當(dāng)然，雖然上面談到了很多好處，不過(guò)硅襯底Micro LED要實(shí)現(xiàn)大的產(chǎn)業(yè)化，還需要解決一些挑戰(zhàn)。

首先，硅襯底Micro LED的工藝靈活性并不高，只能做垂直工藝，而藍(lán)寶石襯底Micro LED除了垂直工藝，還可以做倒裝。不過(guò)，單論AR市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，這并不影響，因?yàn)锳R需要非常高的分辨率，垂直工藝的優(yōu)勢(shì)就在分辨率上，從這方面來(lái)說(shuō)，倒是不用太焦慮。

其次，硅襯底Micro LED工藝難度實(shí)際上還是很高的，這對(duì)企業(yè)本身的研發(fā)能力會(huì)有一定的要求。有業(yè)者稱，硅襯底實(shí)現(xiàn)Micro LED屬于冒險(xiǎn)走無(wú)人區(qū)，產(chǎn)業(yè)協(xié)同可能遇到挑戰(zhàn)，尤其是大尺寸之后，藍(lán)寶石襯底的倒裝就會(huì)有成本優(yōu)勢(shì)，這也會(huì)限制硅襯底Micro LED的成長(zhǎng)空間。

第三是基板的協(xié)同性，Micro LED硅基板還有一些技術(shù)挑戰(zhàn)，比如，Micro LED發(fā)光效率最大的電流密度是10-1000A/cm2，基于硅基的CMOS電路要實(shí)現(xiàn)這個(gè)密度還是有很大挑戰(zhàn)。那么，硅襯底和硅基板的聯(lián)動(dòng)也會(huì)遇到一些挑戰(zhàn)。

結(jié)語(yǔ)

從目前的時(shí)間節(jié)點(diǎn)來(lái)看，Micro LED大規(guī)模量產(chǎn)的時(shí)間可能要到2028年之后，因而在此期間，將會(huì)有非常多的技術(shù)碰撞，比如硅襯底和藍(lán)寶石襯底，硅基板和玻璃基板等，現(xiàn)在還很難斷定哪一種技術(shù)最終能夠勝出，又或者這些技術(shù)本身就是要并行的。