從產品開發(fā)進度來看，Micro LED近在咫尺，但從商用化時間來看，Micro LED又遠在天涯。從最初的萌芽期發(fā)展到現(xiàn)階段，Micro LED技術取得了很大的進步，市場上相關產品也相繼浮出水面，但由于技術瓶頸和成本問題，Micro LED距離廣泛普及還有很久。
根據集邦咨詢LED研究中心（LEDinside）最新研究報告《2019 Micro LED次世代顯示關鍵技術報告》，Micro LED技術雖面臨眾多的挑戰(zhàn)，但對比兩年前，目前的技術進展已經進步許多，早期的專利技術已經有實體樣品展示機的出現(xiàn)。隨著Micro LED技術的成熟，Micro LED商品化將逐漸加快。另外，Micro LED制造流程繁瑣及要求更加精細，制程中所使用的原材料、制程耗材、生產設備、檢測儀器及輔助治具等，需求規(guī)格嚴謹且精密度相對嚴格。
Micro LED的商用化，制程中的每個息息相關的環(huán)節(jié)都很重要，例如LED外延片制造的關鍵核心設備MOCVD?？偛课挥诘聡腗OCVD設備供應商愛思強一直致力于研發(fā)外延片等方面的技術，旨在推動Micro LED的大規(guī)模量產化，加速Micro LED產品應用打入市場。
關于Micro LED的應用，愛思強認為，TV顯示面板將會是首先打開市場的商業(yè)化產品。其次，車用顯示也是未來Micro LED比較大的應用市場。隨著客戶要求提高，升級車內顯示的需求逐漸增多，如車內外信息的動態(tài)顯示以及營造氛圍增加人車互動等。其他應用市場包括智能手機、AR/VR、可穿戴式設備等。
良率和成本是阻礙Micro LED大規(guī)模量產的兩大因素
愛思強表示，現(xiàn)階段，與LCD和OLED相比，Micro LED不具備成本優(yōu)勢。降低成本涉及許多因素，如缺陷率和良率。由于Micro LED芯片尺寸超小，技術難度大，良率難以保證，故成本居高不下。尤其是紅光的處理，因受限于材料與特性，紅光良率低且可靠性不高，因此成本極高。
作為LED外延片制造的關鍵核心設備，MOCVD外延片生產良率涉及波長均勻性、翹曲管理（Bow Management）以及缺陷密度（Defects Density）等。
以傳統(tǒng)顯示LED芯片為例，分選環(huán)節(jié)占的成本比例較大，若能去掉此環(huán)節(jié)，成本將下降不少。至于Micro LED，由于生產流程及成本的問題，不可能存在分選環(huán)節(jié)，這就表明對波長均勻性的要求很高。為了實現(xiàn)Micro LED量產，MOCVD設備生產的所有外延片的波長范圍需在4nm以內。
翹曲管理方面，愛思強認為，Micro LED會往6英寸以上方向發(fā)展，而6英寸的翹曲管理與4英寸的差別很大。無論是硅襯底或是藍寶石襯底，都需要特殊的外延工藝來達到穩(wěn)定的翹曲性能。
若波長均勻性保持在4nm范圍內，翹曲管理小于50μm，缺陷密度控制在0.15/cm2以內，生產良率就能夠得到保證。
MOCVD的C2C和In-Situ Cleaning技術，助力Micro LED商用化
在實現(xiàn)高產能及低成本方面，愛思強的自動卡匣式（C2C）晶圓傳輸模塊技術，可以實現(xiàn)8×6英寸或5×8英寸GaN-on-Si晶圓在封閉的卡匣環(huán)境中的自動加載和移除，提高產量的同時保證了外延片的顆粒密度。
圖1: G5+C C2C傳輸模塊
此外，愛思強MOCVD設備具備自動原位清潔（In-Situ Cleaning）技術，該技術可確保設備在每次運行時都處于清潔狀態(tài)，保證了外延片的低缺陷密度率并顯著減少停機維護時間，保證高良率，從而降低生產成本。
據介紹，自動原位清潔技術在半導體行業(yè)是一個標配技術，但在MOCVD設備圈內，此技術還未普及，原因如下：氮化鎵分解溫度很高，達1400—1500攝氏度。如果是在氯氣情況下，此溫度會相對降低，可到900攝氏度左右，包括表面以及腔體所有的面都需降到這個溫度，這對MOCVD設備廠商來說極具挑戰(zhàn)性。目前，很多MOCVD設備采用不銹鋼結構，不銹鋼需要用水冷卻，這與900攝氏度相互矛盾。而愛思強的MOCVD設備采用的是全石墨的腔體，可以保證表面沉積穩(wěn)定，也可以保證石墨能夠被加熱到900攝氏度以上。
愛思強表示，MOCVD設備的這兩大技術都是實現(xiàn)Micro LED高良率和低成本的關鍵技術。傳統(tǒng)的LED生產需向更自動化的生產模式轉變，才能保證高良率，降低成本，加快Micro LED的大規(guī)模量產。
圖2: AIX G5+C 行星式反應器
據了解，愛思強搭載自動卡匣（C2C）和自動原位清潔技術的行星式反應器平臺獲得了多家客戶的訂單，極高地優(yōu)化了外延片的良率及生產自動化水平。
未來，愛思強將繼續(xù)投入技術研發(fā)工作，助力Micro LED的商用化。（文：LEDinside Janice）
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