L'épitaxie à grande échelle de micro-LED sur substrat de silicium ouvre de nouvelles perspectives dans la technologie des micro-écrans domestiques
En septembre 2024, Meta a dévoilé le prototype Orion de lunettes de réalité augmentée (RA) couleur et légères, dotées de la technologie de micro-affichage LED, lors de la conférence Meta Connect 2024. Ces lunettes étaient équipées de divers capteurs et de guides d'ondes en carbure de silicium. Mark Zuckerberg les a qualifiées de « meilleures lunettes de RA au monde ». Dans la vidéo promotionnelle officielle de Meta, Jensen Huang, PDG de Nvidia, a fait l'éloge des lunettes, déclarant : « L'affichage et les couleurs sont superbes, et la technologie de suivi oculaire est également excellente. »
Ce nouveau produit de référence place une fois de plus la technologie clé des micro-écrans, essentielle aux lunettes intelligentes, au cœur de la recherche technologique. La technologie Micro LED, représentant la nouvelle génération d'écrans, après avoir démontré ses performances exceptionnelles dans le domaine des écrans grand format, s'impose progressivement dans celui des micro-écrans. TrendForce Consulting estime que d'ici 2030, la part de la technologie Micro LED dans le secteur des lunettes de réalité augmentée atteindra 44 %.
Les écrans micro-LED présentent des avantages inégalés en termes de luminosité et de fiabilité par rapport aux technologies traditionnelles. Toutefois, leur commercialisation à grande échelle prendra encore du temps. En Chine, l'industrie, le monde universitaire et la communauté de recherche collaborent activement pour promouvoir le développement technologique et les applications industrielles des écrans micro-LED.
Récemment, des entreprises nationales et des équipes de recherche universitaires ont uni leurs forces pour réaliser une nouvelle percée dans les technologies clés des micro-écrans LED et ont publié des résultats significatifs dans des revues académiques internationales de premier plan.
Les recherches nationales sur les micro-écrans LED apportent constamment de bonnes nouvelles.
Pour surmonter les limitations de l'affichage couleur des micro-écrans Micro LED, une équipe de recherche de l'Université du Hunan, en collaboration avec l'Université normale du Hunan, la société NovoView Technology et Latticepower, a publié en septembre dernier un article sur l'intégration de pixels à conversion de couleur par points quantiques dans la revue scientifique Advanced Materials. Ils ont également développé une puce de micro-écran couleur Micro LED de 0,39 pouce offrant une luminosité ultra-élevée de 400 000 nits et une résolution ultra-élevée de 3 300 ppp.
Un mois plus tard, l'équipe de recherche de l'Université du Hunan, en collaboration avec des partenaires tels que Novus Technology, Latticepower et Digital Light Core, a publié des résultats de recherche et des solutions dans la prestigieuse revue académique Light: Science & Applications, abordant les défis des problèmes de luminosité et d'uniformité des micro-écrans Micro LED existants qui rendaient difficile de répondre aux exigences des applications pratiques.
L'équipe conjointe a développé avec succès une technologie de fabrication de plaquettes de micro-LED à base de GaN au niveau des circuits intégrés, incluant le procédé de préparation de substrats de silicium de grande taille et de haute qualité pour les plaquettes épitaxiales de micro-LED, une technologie d'intégration par collage non aligné et une technologie de passivation des parois latérales à l'échelle atomique. Elle a ainsi atteint la luminosité la plus élevée jamais rapportée à ce jour pour des modules de micro-affichage micro-LED verts sur substrat de silicium à base de plaquettes épitaxiales de GaN. Ces deux avancées dans la recherche sur les micro-affichages micro-LED reposent sur l'intégration et la collaboration des technologies les plus pointues de l'industrie LED chinoise. Latticepower a notamment fourni les plaquettes épitaxiales de micro-LED sur substrat de silicium de grande taille, une référence dans le secteur.
L'épitaxie à grande échelle sur substrat de silicium est la pierre angulaire du développement de la technologie des micro-écrans LED.
Actuellement, pour la croissance de plaquettes épitaxiales et les procédés de fabrication de puces destinés aux micro-LED, deux approches technologiques principales coexistent. La première utilise des substrats de saphir de 4 ou 6 pouces pour la croissance épitaxiale ; la seconde emploie des substrats de silicium de 8 pouces ou plus. Avec l’intégration des micro-écrans à micro-pixels à des procédés de fabrication similaires à ceux des circuits intégrés, la technologie d’épitaxie à grande échelle sur substrat de silicium à base de GaN démontre progressivement des avantages considérables : rendement élevé d’élimination du substrat, rendement élevé de collage CMOS, grande taille, faible coût et faible déformation. Il est fort probable que la maturation de cette technologie d’épitaxie sur substrat de silicium devienne un facteur clé de l’industrialisation des micro-écrans à micro-LED.
La technologie épitaxiale à grande échelle sur substrat de silicium correspond mieux à la tendance actuelle de développement des applications Micro LED. Bien que la technologie LED GaN sur substrat de saphir, avec son temps de développement plus long et sa plus grande maturité, reste dominante dans le domaine de l'éclairage général, quelques entreprises LED, tant en Chine qu'à l'international, ont déjà identifié cette tendance et, dans une perspective à long terme, reconnu l'énorme potentiel de l'épitaxie à grande échelle sur substrat de silicium pour les Micro LED. Elles ont pris l'initiative d'entreprendre des travaux de recherche et développement, Latticepower faisant figure de pionnière en Chine dans le domaine de l'épitaxie Micro LED sur substrat de silicium. Comptant parmi les rares entreprises LED chinoises spécialisées dans la technologie GaN sur substrat de silicium, Latticepower a développé avec succès des applications LED à base de GaN sur substrat de silicium, notamment pour les lampes torches de smartphones, l'éclairage mobile et l'éclairage automobile. L'entreprise continue d'améliorer ses produits LED épitaxiaux à base de GaN sur substrat de silicium, passant de 4 à 8 pouces, voire 12 pouces, en optimisant significativement les performances techniques et le coût. Dès 2018, Latticepower a pris l'initiative en Chine d'entamer des travaux de recherche et de développement sur la technologie épitaxiale des micro-LED bleues, vertes et rouges à base de GaN sur des substrats de silicium à grande échelle.
En 2020, Latticepower a lancé une technologie d'épitaxie de lumière rouge InGaN sur substrat de silicium de 8 pouces ; en 2021, Latticepower a préparé un réseau de micro-LED à trois couleurs primaires (rouge, vert et bleu) InGaN sur substrat de silicium avec une densité de pixels de 1000 PPI ;
En 2022, Latticepower a réalisé une percée technologique majeure dans le domaine de l'épitaxie de micro-LED tricolores à base d'InGaN sur substrat de silicium de 8 pouces, en préparant avec succès un réseau de micro-LED tricolores avec un pas de 5 microns ; en 2023, Latticepower a dévoilé les résultats technologiques de l'épitaxie complète de micro-LED tricolores à base d'InGaN rouge, vert et bleu sur substrat de silicium de 12 pouces, jetant ainsi les bases d'une efficacité accrue et d'un coût réduit des micro-LED, et contribuant à la poursuite du développement de la technologie des micro-écrans.
Actuellement, Latticepower maîtrise la technologie d'épitaxie de LED GaN couleur sur substrats de silicium pour des longueurs d'onde de 365 à 650 nm et a développé des micro-LED rouges, vertes et bleues à base de GaN sur substrats de silicium de 4 à 12 pouces. L'entreprise fournit des plaquettes épitaxiales de haute qualité, compatibles CMOS 8 pouces et d'épaisseur standard, aux institutions de recherche et entreprises du monde entier. Pour les applications dans les phares matriciels de 10 000 pixels et les affichages tête haute automobiles, Latticepower a développé une structure épitaxiale de micro-LED bleue atteignant un rendement quantique externe supérieur à 20 % à 1 000 A/cm². À l'avenir, Latticepower continuera d'approfondir ses recherches sur la technologie d'épitaxie de micro-LED à base de GaN sur substrats de silicium de grande taille et collaborera plus étroitement avec ses partenaires en aval afin de promouvoir l'industrialisation de la technologie des micro-écrans LED en Chine.
L'industrie des LED évolue rapidement vers l'ère des micro-LED, portée par les gains de coûts et de rendement. Le passage à des plaquettes épitaxiales de micro-LED sur substrat de silicium de grande taille est devenu une tendance majeure de l'industrialisation de cette technologie. Face à l'intérêt croissant des entreprises internationales pour les applications potentielles des micro-LED dans le domaine des micro-écrans, Latticepower a continuellement perfectionné sa technologie épitaxiale sur substrat de silicium, contribuant ainsi aux excellents résultats obtenus par la Chine dans le secteur des micro-écrans. À l'avenir, Latticepower collaborera avec ses partenaires de recherche chinois afin de relever les défis techniques des micro-LED et de positionner l'industrie chinoise à la pointe de cette technologie.