Permintaan dan dasar terminal memacu perkembangan pesat industri LED Mikro

Mikro Led Teknologi paparan merupakan pahlawan heksagon. Lebih daripada 80% maklumat manusia diperoleh melalui mata, dan keperluan manusia yang lebih tinggi untuk kualiti imej paparan dan bentuk memacu pembangunan dan iterasi berterusan teknologi paparan. Teknologi paparan warna telah mengalami peralihan teknologi seperti CRT sejak pembangunannya, dan kini didominasi oleh teknologi LCD dan OLED. Dari segi prestasi, Mikro LED sebagai teknologi paparan generasi akan datang, berbanding dengan pengeluaran besar-besaran teknologi LCD (paparan kristal cecair) dan teknologi OLED (paparan diod pemancar cahaya organik), Mikro LED mempunyai kelebihan prestasi yang sangat unggul dalam hampir setiap dimensi teknikal: Jangka hayat yang panjang, kontras yang tinggi, boleh mencapai resolusi tinggi, tindak balas yang pantas, kesan Sudut tontonan yang lebih luas, warna yang kaya, dianggap sebagai penyelesaian muktamad teknologi paparan.

Pertama, kos dan prestasi memacu industri Mikro LED terus berkembang

Mikro LED ialah teknologi pengecilan dan matriks LED baharu, yang merujuk kepada penyepaduan susunan LED bersaiz mikro berketumpatan tinggi pada cip. Teknologi ini mencapai pencahayaan kendiri pemacu titik tunggal dengan mengecilkan unit LED kepada tahap kurang daripada 50 mikron, iaitu ~ 100 kali lebih kecil daripada LED tradisional dan mengurangkan pic piksel dari milimeter ke mikron. Oleh itu, Mikro LED pada asasnya ialah LED peringkat mikron, dan diod pemancar cahaya LED ialah peranti semikonduktor keadaan pepejal yang boleh menukar tenaga elektrik kepada cahaya yang boleh dilihat.

Dari segi kos, kepingan epitaksi nilam 4 inci, dipotong menjadi cip LED biasa, berharga kira-kira 60,000, dipotong menjadi Mini LED Kira-kira 600,000 cip, dan lebih daripada 2.4 juta cip LED Mikro telah dipecahkan. Dengan wafer yang sama, bilangan LED Mikro telah meningkat dengan ketara, dan kos satu cip lebih rendah, yang juga merupakan salah satu sebab potensi pembangunan LED Mikro dari sudut pandangan kos.

Dari segi prestasi, berbanding dengan teknologi LCD dan teknologi OLED yang telah dihasilkan secara besar-besaran, Mikro LED mempunyai kelebihan prestasi yang sangat unggul dalam hampir setiap dimensi teknikal, seperti jangka hayat yang panjang, kontras tinggi, resolusi tinggi, tindak balas yang pantas, kesan Sudut tontonan yang lebih luas, warna yang kaya, kecerahan ultra tinggi dan penggunaan kuasa yang lebih rendah. Antaranya, (1) nipis dan ringan: saiz Mikro LED adalah kira-kira 1/100 daripada LED tradisional, atau kira-kira 1/10 daripada lebar rambut manusia; (2) Penggunaan kuasa yang rendah: Mikro LED menggunakan struktur bercahaya sendiri sub-piksel tiga warna utama, proses paparan LCD perlu menggunakan lampu latar untuk polarizer dan kemudian untuk penapis warna, proses paparan mempunyai banyak kehilangan tenaga, berbanding dengan kedua-duanya, dalam aplikasi paparan Mikro LED penggunaan kuasa adalah kira-kira 10% daripada penggunaan kuasa LCD. Mikro LED menggunakan bahan bukan organik untuk memancarkan cahaya, yang mempunyai kecekapan bercahaya yang lebih tinggi, dan OLED menggunakan bahan organik untuk memancarkan cahaya, dan penggunaan kuasa bercahaya kedua-duanya adalah lebih rendah daripada OLED. Oleh itu, dalam paparan gambar yang sama, penggunaan kuasa Mikro LED adalah lebih rendah daripada OLED, dan jauh lebih rendah daripada LCD; (3) Kecerahan tinggi: Mikro LED menggunakan bahan bukan organik galium nitrida (GaN) di bahagian bercahaya, dan kecerahannya secara teorinya boleh mencapai 105cd/m2, jauh lebih tinggi daripada 3,000cd/m2 LCD dan 1,500cd/m2 OLED, dan jangka hayat bahan bukan organik lebih panjang; (4) Resolusi tinggi: di bawah teknologi paparan Mikro LED, setiap Mikro LED adalah piksel yang boleh menyala sendiri, dan satu Mikro LED berada pada tahap mikron, jadi ia boleh mencapai resolusi yang sangat tinggi. Ketumpatan piksel paparan Mikro LED boleh melebihi 1,500PPI, manakala PPI skrin LCD dan OLED adalah kira-kira 800PPI dan 400PPI.

Secara ringkasnya, kos dan prestasi akan menggalakkan pembangunan berterusan industri Mikro LED.

Kedua, senario aplikasi Mikro LED

Mikro LED ialah teknologi paparan terunggul masa hadapan. Jika anda tidak mempertimbangkan kos dan kematangan proses, hanya lihat prestasi dan data penunjuk paparan, Mikro LED tidak syak lagi merupakan teknologi paparan terunggul, semua penunjuk prestasi Mikro LED adalah lebih baik daripada teknologi paparan lain. Dari segi senario aplikasi, Mikro LED sesuai untuk semua saiz aplikasi produk. Dari perspektif kebolehlaksanaan teknikal dan kebolehlaksanaan ekonomi, Mikro LED akan menjadi yang pertama digunakan pada paparan bersaiz kecil di bawah 3 inci dan paparan bersaiz besar di atas 100 inci.
Dari segi saiz paparan kecil di bawah 3 inci, Mikro LED akan menghakis pasaran OLED. Paparan bersaiz kecil kerana jarak tontonan yang sangat dekat, keperluan kesan paparan adalah tinggi, dan paparan bersaiz kecil adalah perkara biasa dalam terminal mudah alih, dan ia juga mempunyai keperluan penggunaan kuasa yang tinggi. Oleh itu, OLED telah menjadi teknologi arus perdana untuk paparan bersaiz kecil dengan kelebihan penggunaan kuasa yang rendah dan kesan paparan yang baik, tetapi bahagian pasaran OLED dalam bidang ini akan dihakis oleh Mikro LED pada masa hadapan. Di satu pihak, Mikro LED lebih unggul daripada OLED dalam semua petunjuk prestasi paparan seperti kesan paparan dan penggunaan kuasa; Sebaliknya, disebabkan saiz skrin yang kecil dan jumlah piksel yang kecil, kos Mikro LED juga agak terkawal. Dari sudut pandangan teknologi semasa, Mikro LED telah dapat mencapai pengecilan cip, tetapi masih terdapat beberapa kesesakan dalam pemindahan besar, hasilnya agak terhad, pada masa ini, pelbagai syarikat sedang meneroka penyelesaian penambahbaikan teknikal berdasarkan kos yang boleh dikawal.

Dari segi paparan 3-99 inci, Mikro LED sukar untuk menghakis bahagian pasaran LCD dan OLED dalam masa yang singkat. Disebabkan jarak tontonan yang dekat, paparan mempunyai keperluan yang lebih tinggi untuk saiz cip dan pitch, manakala saiz skrin menjadi lebih besar dan jumlah piksel juga menjadi lebih banyak, jadi Mikro LED yang digunakan pada paparan 3-99 inci telah meningkatkan kesukaran teknikal dan kos proses dengan ketara, dan kematangan teknologi Mikro LED dalam julat ini perlu diperbaiki. Dan yang paling kritikal ialah kawasan saiz ini, sama ada OLED saiz kecil dan LCD saiz besar, kelebihan kosnya tidak tergoyahkan. Pada masa hadapan, dengan pengurangan berterusan kos Mikro LED dan penambahbaikan berterusan teknologi, jurang antara kos dan kesukaran proses Mikro LED dan LCD dan OLED akan terus dirapatkan.

Dari segi paparan besar lebih daripada 100 inci, LED Mikro mempunyai kelebihan. Dalam pasaran paparan lebih daripada 100 inci, LCD akan dihadkan oleh hasil pengeluaran dan kecekapan pemotongan panel bersaiz besar, dan OLED juga sukar untuk mencapai pengurangan kos disebabkan oleh proses penyejatan selepas saiz besar, hasil yang lebih rendah, jadi pada masa lalu, kesan paparan adalah projektor yang lebih umum dan skrin penyambungan LCD menduduki kedudukan dominan dalam pasaran paparan lebih daripada 100 inci. Walau bagaimanapun, dengan penurunan ketara dalam kos LED Mikro, ia akan mempercepatkan penggantian produk paparan tradisional seperti projektor dan penyambungan LCD dengan banyak kelebihan seperti penyambungan skrin penuh, warna yang kaya dan kecerahan yang tinggi.

Saiz pasaran industri LED Tiga Mikro

Pada masa ini, cip Mikro LED telah dihasilkan dalam adegan paparan seperti cermin mata dan TV, tetapi kebanyakan produk masih dalam peringkat konsep disebabkan oleh sekatan harga dan belum mencapai promosi pasaran berskala besar. Pada masa hadapan, dengan kejayaan dan kematangan beransur-ansur teknologi utama Mikro LED, kos pengkomersialan dan perindustrian berkurangan dengan ketara, dan hasil cip bertambah baik lagi, Mikro LED dijangka akan menerajui aplikasi senario paparan bersaiz besar dan kecil. Dari sudut pandangan penghantaran, menurut data ramalan Omdia, yang dipengaruhi oleh jam tangan pintar dan permintaan pasaran TV mewah, penghantaran paparan Mikro LED global akan melonjak dari tahap yang boleh diabaikan pada tahun 2020 kepada lebih daripada 16 juta keping pada tahun 2027, dan potensi permintaan pasaran adalah besar. Dari saiz pasaran, menurut ramalan Jibang Consulting, dalam senario aplikasi mikro paparan, dijangkakan pada tahun 2026, nilai output cip paparan cermin mata Mikro LED AR adalah setinggi 41 juta dolar AS; Dalam senario paparan bersaiz besar, nilai output cip paparan besar Mikro LED akan mencecah $54 juta pada tahun 2022, dan dijangka meningkat kepada $4.5 bilion pada tahun 2026, dengan kadar pertumbuhan tahunan kompaun sebanyak 204%, dan terdapat banyak ruang untuk pertumbuhan pasaran.

Keempat, permintaan dan dasar terminal memacu perkembangan pesat industri

(1) Perubahan dalam permintaan terminal merupakan faktor utama yang memacu perkembangan industri ini

Sejak tahun 2009, industri cip LED telah mengalami tiga kitaran, semuanya didorong oleh permintaan baharu untuk produk LED. Peringkat pertama adalah sebelum tahun 2013, TV panel rata dan lampu latar telefon bimbit sebagai permintaan utama untuk LED untuk memacu pembangunan industri LED, peringkat kedua adalah 2013 hingga 2014, 2013, Kesatuan Eropah mengharamkan sepenuhnya lampu tenunan putih, permintaan untuk pencahayaan profesional LED dan pencahayaan landskap meningkat, eksport LED pesisir meningkat untuk memacu pembangunan industri LED; Peringkat ketiga adalah dari tahun 2015 hingga 2020, perkembangan pesat LED bernada kecil, sebilangan besar LCD dan DLP pengganti, digunakan secara meluas dalam pusat arahan kerajaan, keselamatan, kawalan penyakit, perniagaan, perjalanan malam dan bidang lain, sekali gus memacu pembangunan industri; Peringkat keempat ialah selepas tahun 2020, permintaan industri paparan LED untuk paparan definisi tinggi dan penggunaan kuasa yang rendah secara beransur-ansur telah meningkatkan kadar penembusan LED Mikro. Sebagai teknologi paparan muktamad, dengan pengurangan kos dan kemajuan teknologi, Mikro LED akan mempercepatkan proses perindustrian Mikro LED dengan prestasi unggul seperti jangka hayat yang panjang, kontras tinggi, resolusi tinggi, warna yang kaya, kecerahan ultra tinggi dan penggunaan kuasa yang lebih rendah, dan dijangka akan memacu industri untuk memasuki kitaran peningkatan semula.

(2) Sokongan padu daripada dasar-dasar negara akan memacu pembangunan industri ini

Sebagai generasi teknologi paparan baharu yang akan datang, Mikro LED telah menarik banyak perhatian. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, negeri ini telah mengumumkan beberapa dasar sokongan, seperti "Rancangan Lima Tahun ke-14" pada tahun 2021, yang dengan jelas menyatakan bahawa semikonduktor generasi ketiga merupakan kandungan penting, dan projek ini merangkumi teknologi utama seperti kenderaan tenaga baharu, aplikasi data raya, komunikasi 5G, dan paparan Mikro LED. Kementerian Industri dan Teknologi Maklumat dan lima jabatan lain telah mengeluarkan "Pelan Tindakan Pembangunan Integrasi Aplikasi Industri dan Realiti Maya (2022-2026)", yang akan memberi tumpuan kepada promosi Mikro LED dan peningkatan teknologi paparan mikro yang lain; Kementerian Industri dan Kementerian Kewangan telah mengeluarkan "Pelan Tindakan Pertumbuhan Stabil Industri Pembuatan Maklumat Elektronik 2023-2024" yang dicadangkan untuk membangunkan Mini LED, Mikro LED dan teknologi lain dengan bersungguh-sungguh; Kementerian Industri dan Teknologi Maklumat dan tujuh jabatan lain bersama-sama mengeluarkan "Pendapat Pelaksanaan untuk Mempromosikan Inovasi dan Pembangunan Industri Masa Depan", yang mencadangkan untuk menembusi Mikro LED, laser, percetakan dan teknologi paparan lain dan mencapai aplikasi berskala besar. Pengeluaran dan pelaksanaan dasar dan peraturan di atas menunjukkan sikap positif dan keazaman teguh kerajaan China untuk membangunkan industri Mikro LED, yang menyediakan persekitaran pembangunan yang lebih baik untuk pembangunan industri Mikro LED. Mikro LED dijangka mendapat manfaat daripada sokongan dasar negara dan mengantar pembangunan yang pesat.

Lima, pembangunan industri LED Mikro

(1) Status pembangunan industri

Proses pembuatan LED Mikro adalah serupa dengan langkah teknikal konvensional, terutamanya termasuk pertumbuhan wafer epitaksi LED, pengeluaran cip LED Mikro, pengeluaran satah belakang pemacu (pemacu TFT atau pemacu IC Mikro), pemindahan besar empat bahagian. Pertama sekali, reka bentuk struktur LED adalah filem nipis, Mikro, tatasusunan, dan kemudian LED Mikro dipindahkan ke papan litar menggunakan sejumlah besar teknologi, substrat boleh menjadi substrat keras, lembut telus, legap; Dengan menggunakan proses pemendapan fizikal untuk melengkapkan lapisan pelindung dan elektrod atas, substrat atas boleh dibungkus dan paparan LED Mikro mudah boleh disiapkan. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh pengecilan cip, teknologi pembuatan LED Mikro telah mengemukakan petunjuk dan keperluan teknikal baharu untuk setiap pautan rantaian perindustrian sedia ada, termasuk keperluan penyelidikan dan pembangunan teknologi utama dalam pelbagai bidang seperti bahan, proses dan peralatan, dan teknologi setiap pautan perindustrian tidak boleh dibangunkan secara bebas, ia adalah sistem teknikal yang sangat kompleks. Adalah perlu untuk bekerjasama rapat dengan huluan dan hiliran rantaian perindustrian seperti panel, cip, pemindahan besar-besaran dan IC pemacu. Pada masa ini, empat teknologi utama iaitu epitaksi & pembuatan cip, pemindahan besar-besaran, paparan warna penuh dan pemacu paparan masih perlu diterokai.

(2) Gambaran Keseluruhan inovasi teknologi global

Dari perspektif sejarah pembangunan Mikro LED, dua profesor di Texas Tech University telah menerajui cadangan konsep Mikro LED pada tahun 2000, dan kini telah memasuki tempoh inovasi teknologi global yang tinggi. Sejak tahun 2017, aktiviti inovasi teknologi Mikro LED telah meningkat dengan ketara, dan kini berada dalam tempoh pertumbuhan yang pesat. Pada masa ini, Mikro LED mempunyai rizab paten global lebih daripada 40,000, yang mana lebih daripada 13,000 adalah paten yang sah, dan jumlah nisbah pemeriksaan dan kesahan hampir 80%, menunjukkan bahawa potensi halangan paten dalam bidang ini adalah tinggi; Dari perspektif bidang inovasi teknologi Mikro LED yang lebih aktif, bidang inovasi teknologi yang lebih aktif adalah di China, Amerika Syarikat dan Korea Selatan, dan kawasan susun atur paten menunjukkan bahawa pasaran yang lebih aktif adalah di China dan Amerika Syarikat. Dari perspektif entiti inovasi utama di dunia dan China, entiti inovasi terkemuka global di China, Korea Selatan dan Amerika Syarikat mempunyai lebih banyak kelebihan, terutamanya dalam panel paparan dan perusahaan fotoelektrik. Antara 15 perusahaan teratas dunia, perusahaan China menyumbang lebih separuh, BOE, Huaxing Optoelectronics berada dalam kedudukan 5 teratas dunia; Selain perusahaan terkemuka China, susun atur paten Samsung dan LG Korea Selatan berada di barisan hadapan dunia. Daripada hasil pengagihan bilangan paten mengikut jenis institusi R&D, syarikat baharu adalah yang tertinggi, mencapai 29%. Dari perspektif jenis paten, bilangan paten diagihkan di sekitar empat teknologi utama epitaksi dan struktur cip, pemindahan besar-besaran, paparan warna penuh, dan pemacu paparan.

(3) Pembangunan empat teknologi utama

Pembuatan epitaksi dan cip: Proses pembuatan LED Mikro dari wafer ke cip perlu melalui langkah-langkah seperti epitaksi - langkah etsa - penyediaan lapisan konduktif - penyediaan elektrod. Dalam arah teknologi epitaksi & struktur cip, untuk LED Mikro yang lebih kecil, industri semasa terutamanya mengambil berat tentang keseragaman panjang gelombang, kecacatan epitaksi yang rendah dan isu kecekapan kuantum: (1) Selepas cip dikecilkan, terdapat keperluan yang tinggi untuk konsistensi panjang gelombang epitaksi dan kadar kecacatan yang rendah, LED tradisional memerlukan 6-12nm, cip LED Mikro dikehendaki dikurangkan kepada 2nm; (2) Saiz cip semakin kecil dan lebih kecil, dan hasil serpihan pemotongan semakin berkurangan; (3) Kecekapan LED Mikro akan meningkat dengan peningkatan ketumpatan arus, dan berkurangan dengan peningkatan ketumpatan arus selepas mencapai nilai puncak. Apabila saiz LED Mikro berkurangan, kecekapan puncak bergerak ke arah ketumpatan arus yang tinggi, dan kecekapan puncak terus berkurangan.

Pemindahan besar: Disebabkan oleh perbezaan dalam proses pertumbuhan lapisan bercahaya Mikro LED dan substrat pemacu, sukar untuk mengintegrasikan susunan paparan dan peranti pemacu melalui proses pertumbuhan, jadi perlu memindahkan butiran Mikro LED yang dibuat ke papan litar pemacu, yang merupakan proses pemindahan yang besar. Mengambil TV 4K sebagai contoh, butiran yang perlu dipindahkan adalah setinggi 24 juta (dikira dalam 4,000 x 2,000 x RGB tiga warna), walaupun pemindahan sebanyak 10,000, ia perlu diulang sebanyak 2,400 kali, jadi pemindahan besar menghadapi tiga masalah utama: (1) ketepatan pemindahan: Ketepatan menggerakkan Mikro LED ke papan litar pemacu mesti dikawal dalam lingkungan ±0.5μm, dan peranti pemindahan mesti mempunyai ketepatan penjajaran dan ketepatan titik jatuh yang tinggi. (2) Kecekapan pemindahan: LED tradisional 2 keping/saat, Mikro LED memerlukan 20,000 keping/saat; (3) Hasil pemindahan: Produk paparan untuk toleransi ralat piksel adalah sangat rendah, jika anda ingin mencipta kurang daripada 5 piksel paparan 1920 * 1080 warna penuh, hasil pemindahan mesti mencapai 99.9999%.

Teknologi pemindahan besar terutamanya merangkumi daya molekul (pemindahan pengedap), elektrostatik, pemindahan magnet, pemindahan laser, pemasangan kendiri (teknologi pemasangan bendalir) dan sebagainya. Pemindahan besar laser boleh mengawal saiz yang agak kecil, tindak balas yang pantas, kecekapan pemindahan yang tinggi, dan mempunyai tahap selektiviti yang tinggi, pemindahan laser atau akan menjadi teknologi arus perdana pemindahan besar. Pada masa ini, teknologi dan peralatan pemindahan besar domestik telah berkembang, pengeluar laser besar (002008), perisikan terkemuka (300450), laser bintang Haimu dan peralatan pemindahan besar lain telah berjaya dihantar kepada pelanggan, tetapi peralatan laser domestik daripada pengeluaran besar-besaran berskala besar masih jauh.

Paparan warna penuh: Mikro LED untuk mencapai monokrom agak mudah, tetapi untuk mencapai warna penuh agak kompleks, tiga warna RGB perlu memindahkan butiran tiga warna merah, hijau dan biru. Sebagai indeks teknikal utama teknologi Mikro LED, penyelidikan teknologi warna penuh Mikro LED telah menjadi tumpuan penyelidikan dan kesukaran dalam pembangunan teknologi Mikro LED. Kaedah realisasi pewarnaan Mikro LED terutamanya termasuk kaedah LED tiga warna RGB, kaedah medium pendarkilau UV biru LED+ dan kaedah sintesis kanta, semuanya mempunyai kekurangan yang sepadan. Sebagai perbandingan, dari segi aliran proses dan bahan, kaedah medium pemancar cahaya UV biru LED+ adalah lebih mudah daripada skema lain, terutamanya menggunakan LED biru untuk menggantikan plat lampu latar, menggunakan filem titik kuantum atau fosfor sebagai medium pemancar cahaya untuk menggantikan penapis RGB, untuk melengkapkan paparan warna penuh.

Pemacu Paparan: Skim reka bentuk pemacu aktif yang diwakili oleh CMOS dan TFT telah menjadi arus perdana pembangunan teknologi Mikro LED. Mikro LED ialah peranti pemancar cahaya yang dipacu arus, dan mod pemanduannya secara amnya dibahagikan kepada pemacu pasif PM (Matriks Pasif) dan pemacu aktif AM (Matriks Aktif). Disebabkan oleh pemacu pasif: (1) tidak kondusif untuk pengeluaran kawasan besar, tidak dapat memenuhi keperluan pemacu skrin besar; (2) Ciri-ciri pemacu pengimbasan lajur, mudah menghasilkan cahaya piksel lajur yang tidak sekata, mengakibatkan imej paparan dan resolusi terhad; (3) Pitch piksel secara beransur-ansur mengecut, mod pemacu pasif papan PCB tradisional tidak dapat memenuhi permintaan pemacu, dan mempunyai banyak kelemahan dalam aplikasi Mikro LED, oleh itu, skema reka bentuk pemacu aktif yang diwakili oleh CMOS dan TFT akan menjadi teman yang baik untuk pembangunan teknologi Mikro LED. Contohnya, dalam teknologi pemacu CMOS, untuk menembusi teknologi ikatan pemindahan, industri semasa memberi tumpuan kepada penerokaan teknologi ikatan Mikro LED dan litar pemacu CMOS.