晶能光电 |硅基Micro LED的技术路线与产业化未来，干货来袭

山蟹居 2023-05-18 发布于上海

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前言

晶能光电/郭啸/研发经理，受邀出席《2023国际Mini/Micro技术应用大会》，做《硅基Micro LED的技术路线与产业化未来》主题分享，干货满满，小编为大家一一梳理。

4月20日，由新型显示产业联盟、芯视显主办的'’创新协行，聚势共赢'’《2023国际Mini/Micro技术应用大会》在深圳光明云谷国际会议中心成功举办。400+车载显示、医疗显示、商业显示、IT显示、XR元宇宙显示上下游产业链领军企业齐聚一堂，针对现阶段焦点话题展开研讨。

晶能光电/郭啸/研发经理，受邀出席，做《硅基Micro LED的技术路线与产业化未来》主题分享，与业内专家学者共话技术突破与产业发展。

走进晶能光电·近20年持续深耕硅衬底技术

晶能光电创立于2006年，是具有底层芯片核心技术的全产业链IDM半导体光电产品提供商，为全球客户提供高品质的LED（外延、芯片、封装和模组）光源和感知传感器件产品和解决方案。

晶能光电是全球硅衬底GaN技术的领导者之一，在全球率先实现了硅衬底GaN技术在LED领域的产业化，历经近20年在硅衬底LED技术的深耕与沉淀，现已成为全球最大的硅衬底GaN基LED 制造企业。

挑战与实践·大尺寸硅衬底Micro LED

据郭经理介绍，与蓝宝石衬底相比，硅衬底在Micro LED产业化中的优势为：大尺寸、低成本、高波长一致性、无损去除、低翘曲、CMOS兼容性。而大尺寸硅衬底GaN LED技术已经成为开发面向AR微显Micro LED的主流路线。

关于AR，所采用的Micro LED技术仍存在诸多挑战，郭经理做如下总结：1.Micro LED的有效EQE仍有待提升，加上和光波导的耦合效率低，导致功耗偏高；2.生产成本高，生产良率很低；3.像素间亮度一致性差；4.灰度响应/亮度渐变效果差；5.尚无理想的全彩方案。

技术的提升与需求的释放，带动硅衬底LED技术迎来新一轮机会增长点，尤其在ADB矩阵车灯、Mini LED RGB直显、AR微显示器、车载HUD等新兴领域。

晶能方案·Micro LED产业化的特色与优势

1).全色系。晶能光电针对Micro LED，开发了365nm~650nm全色系8英寸硅衬底LED外延片，在外延参数、光效、一致性、可靠性等关键指标上进行了全方位优化；

2).大尺寸。8inch RGB InGaN LED EPI，可提供标准厚度8inch CMOS匹配外延。

大尺寸硅衬底LED（8英寸）具有成本和IC兼容性，在AR、Mini直显、车载等方向有巨大的应用潜力；

3).高质量。1.采用异质外延的应力积累和释放模型优化生长，创新的利用晶格应力诱导位错反应，在总外延层厚度5微米条件下，可以稳定重复的生长位错密度~1.5E8/cm2的硅衬底GaN外延层；2.采用薄buffer技术，获得超过8微米的GaN外延，膜厚均匀性好；

4).高光效。红光LED是Micro LED技术的重大瓶颈之一，随着产学研界广泛的开发投入，不断有新的方向和工艺设备升级，晶能光电和业界同仁一起在外延参数、光效、一致性、可靠性等关键指标上进行了全方位优化，历经了长期市场考验；

5).单芯片动态调光。晶能光电进行了10微米pixel SAG研发，并且实现点亮。并在单像素上集成RGB三色外延芯片，实现单芯片动态调光。

多元应用·硅衬底的实践与落地应用

1)Mini RGB直显。晶能光电Mini RGB直显芯片4.2mil*4.2mil已经完成开发并供货，更小尺寸（4mil*4mil）持续开发中；

2)AR阵列技术。晶能光电2022年成功制备了12 um pitch 像素矩阵；并于2023年成功制备了5 um pitch 像素矩阵，后续将发布带驱动的RGB三色阵列。晶能光电优先着力Micro LED微显示研究，应用AR/HMD/HUD/高密度矩阵车灯等方向，硅基GaN与硅基CMOS驱动电路进行晶圆级邦定，去除硅衬底后在CMOS晶圆继续GaN芯片工艺。

3)LED矩阵车灯。作为过渡方案，外置IC的硅基集成矩阵大灯已经商用。晶能光电推出交互式车用Mini RGB直显屏，集成矩阵大灯的尺寸只有传统的SMT矩阵大灯的1/16，可以显著降低光学系统的体积和成本，紧凑的尺寸使得车灯更小、更轻、能效更高。