Micro LED干掉OLED?别着急,三年内电视大屏行业不会有此定论!

传统液晶市场沉寂已久,即便是oled早早下场,在价格尚未具备足够优势之前,整体显示市场仍然不会面临太大的变化。市场调研机构ihs此前曾预计,在未来5年,oled电视电视销售占比将会超过10%。这意味着在大屏产品竞争中,oled和传统液晶电视还会僵持一阵子。
但市场的反应并不会保持被动,近日,不少终端厂商频频透风mini led背光技术将会在明年得到放量应用。这无疑为lcd和oled的较量带来了更多的变数,为彩电市场带来更多的品类竞争。
在未来两三年,mini led背光技术都将保持极强的竞争力,但从长期来看,它对oled高端产品的地位影响并不大。想要彻底击败oled,再次革新的彩电产品高端显示技术的体验,micro led会是更加合适的选择。可惜的是,micro led短期内并没有让用户看到商用的希望,此前在晶元光电的股东会上,总经理范进雍表示mini led在明年将会占到晶元光电蓝光led产能的2至3成,而micro led的推进还要向后延迟1到2年。
对于micro led这种具备革新意味的显示技术,要想实际投入商用,业界人士认为需要上下游产业链统一协调,形成完备的产能结构它才能正式面向市场,而现在,micro led的推进更多集中在单个环节的推进之中。
衬底
作为小间距led进阶形态,micro led在上下游结构上和传统led供应大致相似,环节分为衬底材料、led外延片生发、micro led芯片等环节。只不过micro led在其中新加入了巨量转移环节,因此生产要求会更高。
首先来看看衬底材料环节,作为led芯片制备的上游环节,业界常用的衬底材料为蓝宝石以及碳化硅。虽然出于价格适中,生产工艺成熟等优点,蓝宝石衬底在市场占有率达到了95%以上,但蓝宝石衬底与gan材料在工艺上存在一定的晶格失配情况,再加上蓝宝石导热性差,因此在制备更高亮度led方面存在劣势。
而碳化硅衬底在发光效率上拥有不错的表现,适合制备等大功率led产品,但碳化硅囿于生产效率、生产工艺要求高等特点,价格一直居高不下。在led产品制备中碳化硅衬底偏向中高档位,这无形中限制了它的应用范围。更为重要的一点在于国内碳化硅产业规模并没有完全成熟,在专利方面对比美国cree公司有所不足,大面积应用存在一定的风险。
对比前两种材料,硅衬底应用gan要更加合适,它具有良好的导热性,同时材料成本较低。不过在生产工艺上,gan与硅衬底之间同样存在着晶格失配的情况,生产良率更低。
但micro led终将会成为显示技术的趋势,从这一角度来看,硅将是衬底材料的不二选择。一方面是硅衬底去除较为方便,可以通过化学湿法避免对外延层的破坏,在micro led微米级别的生产工序中,硅衬底要显得更加可靠,另一方面则是硅衬底的价格优势,能够在此基础上实现gan基更大的外延尺寸,从而提高利用率。
目前晶能光电在硅衬底gan基上有所布局,并且已经转移到了micro led领域研究,着重完善生产工序。在micro led显示技术的发展下,上游硅衬底的产能将会被进一步刺激,诞生更多的需求。
外延生长技术
除开原材料,led产业推进还需要相应的配套设备,而在外延生长环节,mocvd(外延炉)就是其中的核心。在完成衬底制备之后,这些衬底需要通过mocvd来进行气相外延工艺,通过高温化学反应完成gan层生产制备等步骤。如果没有mocvd,整套工艺便难以进行。
而mocvd设备技术大多掌握在美日等企业,例如此前德国半导体巨头爱思强(aixtron)份额一度占到国际市场的70%,而美日等企业对相应技术封锁也相当重视,希望借此巩固自己的上游领导地位。在2016年,中国福建宏芯基金曾经想要收购爱思强,但由于担忧其半导体技术的外泄,在美国压力下,这桩交易最终只能无奈取消。
在整体led制造过程中,mocvd设备的采购金额一般占到整体生产线总投入的一半以上,如果长期保持国外垄断格局,国内led芯片产业无疑会被再度卡住脖子。因此在政策驱动下,诸如中微半导体和中晟光电等企业逐渐打破垄断格局,推出自己的mocvd设备。其中中微半导体在产量上不断扩增,据ihs数据表示,在2018年中微半导体的mocvd设备在全球市场gan基led新增市场占据41%的份额,能够满足国内主流厂商的需求。
此前有报道表示,中微半导体将在南昌建设高端mocvd设备制造基地,从而扩大腔体供给。在micro led市场的发展中,可以预期产能提速的国内mocvd设备厂商将提供更大助力,进一步催化市场演进。
巨量转移
作为产业链的新兴环节,巨量转移被视为影响良率以及产能释放的核心因素,也是各大厂商聚焦攻坚的地区。目前在技术路线上也已经有了不同的方向,分别为激光转移、自组装技术以及转印技术。入局厂商主要有luxvue、錼创、x-celeprint等厂商。
对于主流技术路线,业界也没有标准认定,这也造成了产业链并没有统一的工序流程。例如其中的静电转移方案在转移过程中,静电转移头阵列平面需要和micro led阵列平面对准,再进行拾取转移,这就需要点对点、物体高度之间保持极大的精准控制,不能造成偏移;而微转印技术中的蓝宝石衬底方案需要通过镭射做衬底移除等工作,工序复杂度会更高,良率难以保证。种种方案在利弊上没有做到商用可行的权衡,因此业界也有传出不需要巨量转移的声音,继而转向通过高能物理在低温状态下生长gan薄膜的思路。
从上游来看,各大厂商仍然出于试错阶段,一旦敲定量产可行的方案,相信micro led产业架构将会迅速配套。从目前的良率和产能来看,大屏领域micro led应用短期无望,即便是方案敲定,产品势必也会面临高价的局面,难以普及。从小屏领域出发,巨量转移技术将会更加合适,也更加适合终端产品下场来测试市场反应。
从上游配套设备技术来看,micro led大规模的产能释放确实需要更多的时间。 在yole给出的microled显示专利报告中,国内企业专利数量对比国外仍然较少,抛开市场需求条件的不成熟,各大厂商确实需要在这段时间里苦修内功,积蓄自己的专利优势。
作者:吴建林来源:电科技