MicroLED顯示技術與市場簡析

全面發展的MicroLED

據麥姆斯咨詢介紹，MicroLED的關注度正越來越高。到目前為止，該領域的初創公司已經融資超過8億美元，其中，2019年就吸引了至少1億美元投資。蘋果公司在過去五年中投入了15到20億美元。三星（Samsung）、LG、友達光電（AUO）以及Innolux等面板制造商也顯著增加了在該領域的投入。

MicroLED領域的專利申請呈指數級增長，各方面的技術都在不斷發展。在過去的24個月中，藍色和綠色microLED芯片的外量子效率提高了一倍多。部分轉移和組裝工藝已經接近實現某些消費類應用所需要的性能。

近20家公司在過去18個月中展示了大量的原型產品。展示的Demo覆蓋了廣泛的顯示類型、尺寸和技術。許多公司提供了薄膜晶體管（TFT）背板上的原生RGB或色彩轉換顯示器，其中部分案例包括來自Playnitride、CSOT、Samsung、LG、glō、AUO、eLux和京瓷（Kyocera）等。Lumiode在單片集成低溫多晶硅（LTPS）上開發了原生RGB或色彩轉換顯示器。

與此同時，Plessey、glō、Lumens、JB Display、Sharp和Ostendo等公司提供CMOS背板上的microLED顯示器。X-Display則開發了分立微驅動器IC。基于TFT背板的多個原型證明了microLED顯示器可以利用現有的面板制造商產能，從而簡化了供應鏈。

另一方面，設備制造商已經注意到并正開始開發用于裝配、鍵合、檢測、測試和修復microLED的專用設備。LED制造商也表現出了興趣，例如，三安光電計劃投資18億美元建設一個miniLED和microLED制造基地。歐司朗（Osram）、首爾半導體（Seoul Semiconductor）、日亞（Nichia）或Lumileds也在積極布局，Playnitride正在完成其首個microLED試驗線。

MicroLED領域過去18個月內的技術進步及剩余障礙

對于關鍵應用，主要障礙仍然存在

對于許多應用，經濟性要求將芯片尺寸推至10 um以下。這加劇了效率、轉移和可制造性的挑戰，盡管已經取得了顯著改善，但對于小尺寸芯片，效率仍然較低。基于這種技術的顯示效率仍然無法與OLED匹敵。因此，仍需要努力進一步改善綠色和紅色microLED芯片的內部量子效率、光提取和光束整形。

外延片和芯片制造已經不再是障礙，但仍需要穩定的良率管理和修復策略。轉移和組裝工藝需要從桌面實驗走向強大的大批量生產設備。各種技術路線的涌現，造成了一定的混亂和延遲。設備制造商可能不愿意做出承諾。因此，為某些工藝或架構開發的設備，通常無法與其他設備匹配使用。開發不確定工藝的設備具有挑戰性。現在選定一項技術是有風險的，但是等到最后進入知識產權（IP）越來越擁擠的競爭環境也同樣有風險。

對于microLED公司而言，前幾個原型在經驗方面提供了可觀的回報，但要走向成熟的消費級顯示，可能還需要大量的嘗試。初創公司正在走向“死亡之谷”。許多初創公司可能無法籌集足夠的資金來成功地邁過這個資本和資源密集型階段。作為戰略投資者或開發合作伙伴，與大型顯示器制造商或原始設備制造商（OEM）的支持和合作至關重要。

典型工藝流片良率

對于微型顯示器，挑戰略低一些。許多原型都可以在晶圓上構建，并且，由于許多工藝都可以外包，供應鏈建設更容易。然而，小型代工廠的運行成本很高，非經常性工程成本可能很高。

MicroLED行業未來48個月的初步路線圖

AR、智能手表和汽車應用示范作用顯現，智能手機和電視何時落地？

智能手表是一個完美的“灘頭堡”。小批量、小尺寸、高價格彈性，使其可以使用更大的芯片，具有更多的冗余。蘋果公司可以推動大批量制造，使智能手表成為克服供應鏈障礙，以及為其他應用改進技術的敲門磚。其他公司可以通過規模更小、規格更低的設備更快地進入市場。glō與Kyocera合作建立了供應鏈，Playnitride預計將在2020年底與其合作伙伴RiTdisplay一起出貨無源矩陣可穿戴顯示器。

增強現實（AR）和平視顯示（HUD）等微型顯示器也有很強的示范作用，microLED可能是完美滿足亮度、效率和外形尺寸等各方面要求的唯*技術。不過，仍需要投入更多來提供全彩顯示，以及與波導光學器件的高效耦合。對于汽車應用而言，microLED能夠提供獨特且具競爭力的高亮度、對比度、堅固性和環境穩定性，同時還能實現靈活的外形和舒適的顯示。更高的價格彈性意味著microLED可以迅速實現商業化，但漫長的認證周期或將使其應用延遲到2023年。

成本驅動芯片尺寸

相比之下，電視市場更具挑戰性。OLED不斷發展，等到microLED準備就緒時，留給microLED的差異化空間可能已經所剩無幾。到那時，高達75英寸的電視將被商品化，但模塊化構建的更大尺寸的面板還有機會。像三星這樣的公司或將在2020~2021年之前，利用規模較小的高端型號針對“豪宅”家庭影院或高端零售進行試水。應對消費類市場需求的小于5 um的更小芯片，還將需要至少兩年的時間。

對于智能手機，當microLED準備就緒時，OLED勢必將成為一種成熟、高性能、高成本效益的解決方案。MicroLED在成本方面無法與OLED匹敵。要想與OLED競爭，差異化的性能和功能仍有待開發。需要低于5 um的芯片才能使其保持可接受的成本范圍，而規模效應則需要供應鏈端的大量投資。

蘋果公司仍然是最有可能推動microLED在智能手機大批量應用的廠商。這可能會在智能手表推出后的2~3年，不過，這也為行業提出了一個現實問題。如果蘋果公司舍棄microLED怎么辦？

2021~2027年MicroLED市場預測