北京時(shí)間09月11日消息，中國(guó)觸摸屏網(wǎng)訊，第三代半導(dǎo)體助力Micro LED應(yīng)用加速落地。
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自Micro LED被視為顯示領(lǐng)域一項(xiàng)顛覆性技術(shù)以來,蘋果、三星、利亞德等國(guó)內(nèi)外龍頭廠商相繼按下快進(jìn)鍵,但在晶圓波長(zhǎng)一致性和峰移等問題上普遍面臨困難。
高工新型顯示了解到,傳統(tǒng)的氮化鎵基藍(lán)、綠光LED芯片在電流變化時(shí)易產(chǎn)生色彩偏移。由于Micro LED畫面有很高的對(duì)比度,且需要頻繁轉(zhuǎn)換應(yīng)用場(chǎng)景,過程中較大幅度的驅(qū)動(dòng)電流變化,帶來嚴(yán)重的峰移問題。
此外,Micro LED芯片由于小尺寸問題導(dǎo)致波長(zhǎng)分選困難,且成本過高,因此給整片晶圓波長(zhǎng)一致性帶來極大的挑戰(zhàn)。
如何解決晶圓波長(zhǎng)一致性和峰移問題,成為全行業(yè)共同探索的焦點(diǎn)。此時(shí),擁有更優(yōu)化的晶體方向的半極性氮化鎵(GaN)材料走進(jìn)研究人員視野,而“Saphlux”這個(gè)名字也逐漸被行業(yè)所熟識(shí)。
公開資料顯示,Saphlux成立于2014年,主要研發(fā)生產(chǎn)半極性氮化鎵發(fā)光二極管。Saphlux特有的選擇性生長(zhǎng)技術(shù),可以在藍(lán)寶石襯底上直接生長(zhǎng)特定晶向的半極性GaN材料,獲得與傳統(tǒng)c面GaN成本近似的半極性GaN,是國(guó)際上少有能夠商業(yè)化半極性GaN材料的公司。而其聯(lián)合創(chuàng)始人韓仲是耶魯大學(xué)電氣工程教授,從事LED材料方面研發(fā)十余年。
經(jīng)過從耶魯大學(xué)實(shí)驗(yàn)研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化的十幾年積累,Saphlux目前已積累兩項(xiàng)全球領(lǐng)先的第三代半導(dǎo)體技術(shù):半極性氮化鎵材料以及NPQD(納米孔量子點(diǎn))Micro LED。
相較于傳統(tǒng)的極性氮化鎵,半極性材料擁有更優(yōu)化的晶體方向,大幅降低了氮化鎵材料中固有的量子限制史塔克效應(yīng)(QCSE),消除了極化場(chǎng),使電子和空穴的結(jié)合效率大幅提高。獲益于此,由半極性氮化鎵材料制成的半導(dǎo)體器件能夠在長(zhǎng)波長(zhǎng)、大電流的環(huán)境下高效、高速地運(yùn)行。
2018年,Saphlux已經(jīng)實(shí)現(xiàn)4英寸半極性氮化鎵晶圓的量產(chǎn),并銷往日本、韓國(guó)、美國(guó)等眾多第三代半導(dǎo)體企業(yè)和研究機(jī)構(gòu),應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋半導(dǎo)體激光器、AR/VR用Micro LED、光通訊、功率半導(dǎo)體等。
NPQD Micro LED則是Saphlux在2019年發(fā)布的一項(xiàng)技術(shù)。據(jù)Saphlux方面介紹,NPQD是指基于納米孔結(jié)構(gòu)(Nanopores)的量子點(diǎn)(Quantum Dot)色彩轉(zhuǎn)換技術(shù)。納米孔具有獨(dú)特的散射效應(yīng),能夠大幅增加有效光徑,提高光轉(zhuǎn)換效率并能大幅增加量子點(diǎn)的可靠性。
通過這種技術(shù),Saphlux開發(fā)了全球首款基于納米孔GaN材料(NPQD)的高效率量子點(diǎn)色彩轉(zhuǎn)換Micro LED,解決了Micro LED中的紅光效率、色彩、成本三項(xiàng)關(guān)鍵問題。
其中在紅光效率問題上,四元結(jié)構(gòu)的紅光Micro LED尺寸的減小會(huì)導(dǎo)致缺陷密度增加、側(cè)壁效應(yīng)等問題,使得效率下降,且非常容易受到熱量影響而發(fā)生效率及波長(zhǎng)的變化。
通過NPQD技術(shù)的高效率、高可靠性的紅光轉(zhuǎn)換,Saphlux團(tuán)隊(duì)使用高效的藍(lán)光Micro LED來激發(fā)紅光,成功將其光效提高至2-3倍,大幅提高了Micro LED屏幕的效率。
在色彩問題上,由于晶圓材料在生長(zhǎng)中的溫度分布等問題,綠光及紅光LED晶圓波長(zhǎng)存在著較大的不均勻性。此前,傳統(tǒng)LED芯片需要經(jīng)過分選環(huán)節(jié),保證整塊屏幕的芯片出光波長(zhǎng)一致,而Micro LED尺寸小于100微米,分選成本極高或幾乎無法分選。而NPQD Micro LED采用量子點(diǎn)技術(shù),整晶圓的波長(zhǎng)差異小于1納米,無需經(jīng)過分選。
在成本問題上,Saphlux團(tuán)隊(duì)將紅、藍(lán)、綠NPQD Micro LED集成到同一芯片,實(shí)現(xiàn)了在100多微米的Mini芯片上集成三顆Micro LED,大幅地降低了芯片成本,并突破了巨量轉(zhuǎn)移的限制,可使用現(xiàn)有的SMT方式制備Micro LED屏幕,一次性解決轉(zhuǎn)移、修復(fù)、檢測(cè)等關(guān)鍵問題。
由于紅光制備的成本以及分選成本低,Saphlux通過NPQD Micro LED技術(shù)可將Micro LED的整體成本降低10倍,真正提升Micro LED市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
據(jù)相關(guān)市場(chǎng)信息,在發(fā)布NPQD Micro LED技術(shù)時(shí),Saphlux就吸引了蘋果、三星、LG等廠商的極大關(guān)注。目前Saphlux NPQD產(chǎn)品已獲得全球多家Micro LED顯示屏企業(yè)訂單,并正與利亞德開展了深度合作,開發(fā)全球首款量子點(diǎn)Micro LED顯示屏。
高工新型顯示了解到,除在技術(shù)上合作外,早在2017年利亞德就已前瞻性投資Saphlux 。據(jù)利亞德相關(guān)公告,公司全資子公司利亞德香港曾出資350萬美元認(rèn)購(gòu)了SAPHLUX 1,501,220股,持有SAPHLUX 14%的股權(quán)。
當(dāng)時(shí)利亞德就指出,未來的VR/AR及智能設(shè)備都對(duì)便攜高效的激光投影有較大需求,SAPHLUX的半極性材料有可能應(yīng)用于半導(dǎo)體激光器,與利亞德現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實(shí)戰(zhàn)略投資形成合力。
現(xiàn)階段,VR/AR被認(rèn)為是Micro LED最先商用化的市場(chǎng)之一,而利亞德VR體驗(yàn)板塊已啟動(dòng)分拆上市計(jì)劃,將借此拓寬融資渠道進(jìn)一步發(fā)展。在Micro LED領(lǐng)域,利亞德也已實(shí)現(xiàn)多款Micro LED商顯產(chǎn)品上市,與晶電合資成立的利晶也將在10月正式投產(chǎn)Micro LED。
在利亞德看來,Micro LED產(chǎn)業(yè)化需要三個(gè)必備要素:越來越小的LED倒裝芯片、越來越成熟的巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)、更先進(jìn)的IC驅(qū)動(dòng)技術(shù)。目前利晶已具備Micro LED上述產(chǎn)業(yè)化條件,加上利亞德在如SAPHLUX等Micro LED產(chǎn)業(yè)上的投資布局,將助力Micro LED在多領(lǐng)域加速滲透。
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