近一两年，随着Micro LED显示等技术、产品、概念层出不穷，大家往往注重的是此技术理论上的未来发展前景，对技术本身存在的难点了解比较深入的报告和文章较少，以下转自雪球的文章分析的较为细致，可供参考！

图中展示了从蓝宝石和硅衬底尺寸的演进。关于衬底尺寸的大小，大家都在追求更大的尺寸。这是整个半导体IC工艺不断进步的趋势。大尺寸衬底，会带来良率的上升，带来整个成本的降低。尤其对于LED产业来说，蓝宝石衬底主流还是4英寸。基本上4英寸蓝宝石工艺，远远落后于硅衬底发展了五六十年的IC产业成熟的工艺。如果想要升级类IC工艺，衬底的尺寸至少要到6寸、8寸以上，才能够升级到与类IC工艺兼容。目前，对于蓝宝石来说，还相对比较困难。对于硅衬底来说，半导体工艺是兼容的，但还有一些材料生长的技术问题。

在衬底上面要生长LED发光层的材料，与现有LED外延技术相比，Micro-LED外延又有非常不一样的要求。Micro-LED作为显示应用，有更严格的要求。人的眼睛非常敏感，2nm波长差异，人的眼睛可以非常清晰的捕捉到，因此对于整个生产过程中，对外延的均匀性提出了更高的要求。普遍业界认为，外延的均匀性要做到2nm以内无分选，并且满足后续巨量转移的要求。此外，对衬底的翘曲率也要严格的卡控，这是为后续的芯片工艺所考虑，当Bow超过50μm时，后续的光刻工艺偏差会造成线宽卡控的困难，尤其是Micro-LED尺寸做到越小时，该部分操作越关键，所以Bow翘曲的控制，也是为了芯片工艺的良率和线宽的卡控。另外，整个Wafer表面的Particles和Defects需要严格控制，业界普遍认为要小于0.2cm2。对于4寸片来说，不能超过15个Defects或者Particles。这也对MOCVD设备和工艺环境都提出了新的技术要求。该图展示的是Vecco和Allos合作制作出的大尺寸效果，其中Std小于1nm。

Micro-LED产业的局限性。Yole总结了关于LED厂商、显示领域的厂商，以及做转移封装领域的厂商。这三块产业实际上非常分立。LED厂商一般来说局限于6英寸以下，主要为4英寸的显示及照明的技术应用。LED产业界人士对于显示屏的产业了解并不多。同时，做显示屏的厂商现在大部分用OLED、LCD成熟的技术，他们对于LED产业的Ⅲ-Ⅴ族的半导体材料外延、器件的制备、半导体工艺等没有经验。封装 Place等技术目前是完全是空白的状态。所以这几个重大的领域之间是分裂的。怎么样想办法把LED和显示领域，新兴的transfer整合起来，是Micro-LED未来的关键。我们认为，硅衬底的Micro-LED外延技术是可以把两个产业链融合起来，硅衬底还可以把IC工艺一起整合起来。所以，硅衬底的Micro-LED技术可能是未来Micro-LED显示未来发展的一个关键。

为什么硅衬底目前还不是LED界的主流呢？主要是因为硅上面生长GaN材料比在蓝宝石上面生长GaN材料要困难得多。原因有以下几点。第一，GaN生长在Si上面，是一种异质外延。晶格常数适配达17%，是非常大的。第二，生长的条件在一千多度，生长后回到室温下会有一千度的温差，材料的热膨胀系数不同又会造成巨大的应力，GaN和Si有超过56%热膨胀系数的差异，所以材料生长困难。第三，GaN中的Ga原子本身与Si会发生刻蚀反应。如果把GaN直接长到Si上面，就会被刻蚀反应掉。所以现在国际上比较流行的是在Si上面生长AIN，作为缓冲层，在缓冲层上再生长GaN材料。这需要非常精细地控制AIN材料和界面，以及在缓冲层材料上生长高质量的GaN材料，这些都是当前技术方面的挑战。国际上也有一些尝试，比如刚才展示Allos、Vecco以及国内的厂商也在做这方面的工作和努力。我们研究院也有一些自己独特的技术。

波长的均匀性。用蓝宝石和硅两种不同的衬底时，生长时所有的衬底放在一个石墨盘上。通过加热石墨盘把温度热力传输到GaN和硅片上。在外延生长时，整个的波长对温度非常敏感，基本上两个表面温度差1℃，波长会有差异，比如蓝光会有2nm差异。如果整个Wafer内的均匀性达到小于2nm，意味着样品表面的温度不能超过1℃，这是非常有挑战的工作。对于现有的MOCVD设备来说，用Pyrometer用980nm激光测量表面的温度。对于硅来说，硅是一个不透明的物体，这束光可以直接打到硅上面，实时读取到硅片上表面的温度，进行实时控制。对于蓝宝石衬底来说就比较困难。蓝宝石是透明的材料，激光打过去，测到的是石墨盘的温度。通过间接的石墨盘温度的控制来控制蓝宝石表面的温度。所以在控温的直接性和有效性方面，硅比蓝宝石更好一些，对于提升波长的均匀性是有帮助的。

同时外延材料方面，大部分厂商硅基GaN材料，缺陷密度都超过3×108 cm2，相对于蓝宝石来说，缺陷密度比较大。对于未来Micro-LED需求需要把缺陷密度降到1×108 cm2 以下，才会和蓝宝石方面有竞争。对于降低缺陷密度来说，提升AIN材料质量非常关键。用现有的生产LED的MOCVD设备来说，有一些先天的局限性。比如反应器硬件的设计、Chamber需要一些新的设计提升。从外延材料生长工艺来说，也是有同样的问题，需要提升外延的质量。

总的来说，从衬底尺寸、晶体质量、衬底成本进一步分析蓝宝石与硅衬底。蓝宝石衬底最大做到6寸，硅衬底可以做到8寸，甚至12寸，这方面硅衬底有优势。晶体的质量方面，蓝宝石更好一些，硅衬底需要持续的优化，才能达到效果。波长均匀性，硅衬底控制更好一些。芯片工艺方面，硅衬底的芯片工艺不需要进行激光剥离，可以进行研磨去除，做到无损伤。蓝宝石衬底需要进行激光剥离损伤大。关于转移衬底，硅和硅同质转移衬底，有更好的性能。所以芯片性能总的来说，两者差不多，其中蓝宝石可以做倒装也可以做垂直，硅衬底只能做垂直。芯片可靠性方面，硅衬底无损伤的情况下，也有一些优势。所以从这个角度来说，未来要做到更大尺寸和后续工艺的结合，硅衬底是一个不错的选择。

Micro-LED芯片和LED芯片有一些不同的特征。LED芯片都是在大电流下照明区间，主要的工作希望减少大电流下的Droop效应。Micro-LED芯片在2A/cm2 以下工作区间里，主要是减少非辐射复合提升材料的质量。它与照明用的LED芯片是不一样的。同时，芯片工艺尺寸越来越小的情况下，效率峰值向大电流密度方向移动，即向右偏。而我们希望它能往左偏，所以这也是一个需要克服和解决的问题。

目前来说，倒装芯片结构和垂直芯片结构是主要的两种不同的Micro-LED芯片结构，对于分辨率高的来说，需要垂直结构，分辨率低的可以用倒装结构。因倒装结构电极在同一面，所以它的尺寸不能做到太小。倒装结构可以直接运用巨量转移工艺，垂直结构巨量转移后还需要额外的激光剥离工艺和电极工艺，工艺相对复杂。对于芯片成本来说，各有优缺点。

目前来说，市面上比较常见的Micro-LED芯片结构有三种。

1、Chip on Wafer，就是在整个Wafer出货，单片集成的方式会比较多一些。

2、弱化结构。该结构做巨量转移配合弹性膜或滚轴转移技术等。

3、完全放置在临时基板上的的Freestanding Chip on Carrier，该结构可以配合激光转移、弹性膜、滚轴转移技术。

芯片做好后要与驱动基板键合。目前讨论最多的两种键合方式是：巨量转移技术和单片集成技术。巨量转移技术将30微米以下尺寸的薄膜芯片从Wafer上转移到基板上，实现大面积应用。单片集成技术要么是精准的焊接到显示基板上，要么是整面的Wafer转移到基板上，然后再做半导体工艺，一个一个地分开，和基板上的驱动电路结合起来。这样的做完全受Wafer的限制，一般来说只适合做小面积高PPI显示，如AR/VR的应用

巨量转移技是目前非常热门的技术。目前已有很多报道，但是报道只是集中于专利，样机还是非常少见。因为各大公司的保密、技术方面的要求，所以工艺、精度、良率、转移速率、成本等综合性能指标，以及详细的设备资料鲜有公开。主要的六种方法，静电力、电磁力、范德华力印刷、滚筒式、激光以及自组装。哪种技术可以胜出，现在还是问号。现在只是Demo样品出来，但是其良率、成本还需要时间的检验。

关于电磁力吸附、静电吸附技术方案，因为很多的公司未公开，所以设备的开发情况还不了解。流体装配，有一些实验机，但是也不是特别的公开。现在大家听到比较多的是弹性印模转移。激光转移也有一些厂商宣称正在开发，市面上没有。所以这些都是未知数。

单片集成技术最开始Texas Tech University做的一颗芯片的对位键合技术，后续Strathclyde University、以及港科大/南科大都做了这样一些工作。还有一些整片Wafer的集成，比如国内北大青鸟、法国CEA-Leti、英国的Plessey。单片集成一般来说还处在单色光的阶段，还没有彩色的样品。

要做彩色的产品必须要进行混色技术。现在比较常用的有两种方式。一种是RGB，即蓝、绿、红三种不同的芯片通过三次巨量转移，转移到驱动电路上，实现混色。理论上会得到一个效果非常好的显示屏，但是因为三次巨量转移，三次不同的修复，三种不同材料体系的芯片工艺也会增加它的成本，这也是一个需要考虑的问题。

量子点混色技术是采用单色光显示屏，比如蓝光或紫光，然后用量子点进行混色。优点是只做一次巨量转移，成本低，易操作。但是量子点本身材料的稳定性，颜色的稳定性，还有能量的损失，这些都需要进一步开发。

量子点混色技术也是当前一个热门的技术。有四种不同的技术方案，包括喷墨打印技术，直接用量子点黑水喷进去，用布进电动机来控制每个滴墨位置，一个一个滴到想要的位置上。气雾喷流打印，是将量子点油墨雾化，然后喷到指定的位置。光刻技术，一种是网格式的，把量子点涂上去，然后再刮掉，得到自己想要的量子点模。另一种如图所示，光刻就像半导体的光刻工艺一样，通过黄光工艺，曝光牵引，最后得到想要的量子点的图案。弹性印章转印，类似于巨量转移，把量子点Pick up 提起来放置到想要的位置上，从而完成量子点的转移。

量子点未来线宽能够做到5微米以下，同时寿命也是一个考验，希望四五年以后，可以达到10000小时。量子效率提升到95%以上。这样的要求下，希望有新的材料不断涌现推动量子点技术的发展。

检测技术也是一个巨大的挑战。通常LED用探针检测，Micro-LED如何检测？如图所示。显微高光谱成像系统检测、非接触式PL检测、接触式光电检测、非接触式EL检测。

修复技术也是非常重要，任何一个显示屏最后的显示都希望良率超过六西格玛，即一万个像素中不能超过3个坏点。出现多余的坏点需要进行修复。因为现在没有任何一个半导体工艺，任何一个转移工艺，可以达到六西格玛良率。所以修复是一个必然的环节。在这个环节中，如何提升修复的效率、降低成本是关键的问题。目前主要提出两种不同的修复技术。一种是冗余电路修复，即做两个或多个冗余的电路，假设有一个不好的电路，则把它断掉，再重新转移一次。当检测出现问题以后，进行替换。另外一种选择性激光修复。当发现一个坏点，用激光打掉，再重新放置进行修复。

由于时间的关系，对于后续的一些驱动电路未有过多的提及。现在的驱动电路中，不管用TFT还是用CMOS，在原来LCD、OLED的显示中还需要进行重新调整，以适用于Micro-LED显示的需求，有相当多的工作需要去做

Aledia 新厂有机会持续与美设备大厂Veeco 合作，Veeco 过去一直是Aledia 薄膜等制程设备关键供应商，且在矽基氮化镓薄膜磊晶设备领域具一定的优势。

Aledia 认为，3D microLED 技术将能用于手机、平板、VR/AR、笔电与穿戴式设备等产品。设备方面，Aledia 主要采用Veeco 的薄膜制程设备。

Aledia 执行长Giorgio Anania 表示，公司目前正处于转捩点，在Trinity 帮助将加速Aledia 进入下一个成长阶段，此次融资将推动奈米线技术开发，为目前OLED 技术提供更卓越的产品。

Aledia 的MicroLED 技术研发主要采用3D 结构，使用矽基氮化镓(GaN-on-Si) 奈米线长晶技术(WireLED)，此技术已在8 寸晶圆实现，目前正积极往12 寸晶圆发展，并尽快实现量产。

【延期通知】关于 ”第五届中国（国际）Micro LED显示高峰论坛（）”延期举办的通知

【会议论坛】早鸟报名有惊喜~速看全球首个Mini/Micro LED领域千人技术周！

【演讲申请】少量演讲席位申请中！2022第三届全球Mini/Micro LED显示技术周邀您共约 行业盛宴！

【热点分享】速看！三大篇章为您盘点Mini/Micro LED领域核心关键！

【嘉宾介绍】艾美珈光学挑战实现高亮度、低能耗背光板系统 光学事业部总经理我妻透6.22为您揭晓

【热点链接】国际显示周盛大开幕，各家“百花齐放”

【疫情复工】刚刚！上海：666家复工“白名单”曝光！59家集成电路企业，详细名单！

与上万+业内朋友在一起

商业投稿、合作热线：021-

2022年美国显示器协会(Society for Information Display)于加州圣荷西举办的显示器周(Display Week)于5月10日至12日盛大展开。錼创科技因应Micro LED的商品化趋势，今年预计展出多项主题区域：大型显示广告牌、车用领域与消费性电子区，带给大家对Micro LED显示器使用情境的体验：

首先于摊位门口的是PixeLED Matrix无缝拼接大型显示广告牌，以接近无限大的对比度，116% NTSC的广色域与2000nits的亮度，0.43mm的像素大小能让观赏距离缩短至1公尺仍无颗粒感的视觉体验，打破一般大型广告牌的限制，立体生动的无边框表现，让显示器结合艺术成为智能街景。

而展场中心则是车用区域的展示，组合多项适合车用情景的模块，首次亮相的9.38英寸透明Micro LED显示器，穿透率提升至65%~70%，更符合车厂所要求的规格；其次是全新的11.6英寸24:9的2.5K高分辨率车用Micro LED显示器，能满足车用显示器往更大尺寸的需求；除此之外，1.58英寸的被动式方形Micro LED显示器不仅能使用于穿戴装置，也能在空间提供更佳的功能小视窗；整体展示通过车内前舱模型，让大家对于Micro LED于车用环境能有更多的理解。

11.6 英寸24:9车用显示器，用于汽车仪表板显示

1.58英寸被动式方形MicroLED显示器的时钟展示

周边则是布满智能家居与消费性电子产品的展示与应用：接近无限大对比度与120% NTSC超广色域的7.56英寸QD壁挂的画作情境，与FHD分辨率的LCD做对照，表现出极佳的画面质量，甚至在耗电量也能清楚看出悬殊的差距，充分展现Micro LED省能的特质。另外，还有圆形1.39英寸与方形1.58英寸超高亮度与分辨率的Micro LED展示，并且有对于软板MicroLED显示器的时尚应用展出。

位于手提包上的7.56英寸可挠曲MicroLED显示器

此外，Micro LED在元宇宙扮演着重要的角色，展场中有一独立展示区，展出全球规格最佳的0.49英寸4536 ppi，FHD () 超高分辨率的全彩μ-PixeLED显示器，让观赏者现场体验AR眼镜的使用情境。
本次在SID Display Week 2022，錼创科技通过不同的MicroLED解决方案，结合应用的情境，让使用者更能体验Micro LED在新世代显示器中所拥有的优势：使用上的多元性，从传统显示器的规格升级到未来技术应用，都能承先启后的展示这“终极显示器”的亮眼表现与商品特性。