Storskalig kiselsubstrat Mikro-LED-epitaxi driver nya genombrott inom mikrodisplayteknik för inhemsk teknologi
I september 2024 presenterade Meta Orion-prototypen av lätta AR-glasögon i fullfärg med Micro LED-mikrodisplayteknik på Meta Connect 2024-konferensen, utrustade med en mängd olika sensorer och kiselkarbidvågledare. Zuckerberg kallade dem "världens bästa AR-glasögon". I Metas officiella reklamvideo berömde Nvidias VD Jensen Huang AR-glasögonen och sa: "Skärmen och färgerna är fantastiska, och ögonspårningstekniken är också utmärkt."
Den nya riktmärkesprodukten har återigen fört den viktigaste mikrodisplaytekniken bakom smarta glasögon till framkanten av den tekniska utforskningen. Micro LED, som representerar den nya generationen av displayteknik, har efter att ha visat sin enastående prestanda inom området för stora displayer gradvis fått genomslag även inom mikrodisplayområdet. TrendForce Consulting uppskattar att användningsgraden för Micro LED-teknik inom AR-glasögon kommer att nå 44 % år 2030.
Mikro-LED-mikrodisplayer har oöverträffade fördelar i ljusstyrka och tillförlitlighet jämfört med traditionell teknik, men det kommer fortfarande att ta tid för prover att övergå till storskalig kommersiell användning. Kinas industri, akademi och forskarsamhälle arbetar flitigt tillsammans för att främja tekniska framsteg och industriella tillämpningar av mikro-LED-mikrodisplayer.
Nyligen har inhemska företag och universitetsforskargrupper gått samman för att uppnå ett nytt genombrott inom viktiga teknologier för Micro LED-mikrodisplayer och har publicerat betydande resultat i viktiga internationella akademiska tidskrifter.
Inhemsk forskning om Micro LED-mikrodisplayer ger ständigt goda nyheter.
För att övervinna den flaskhals i fullfärg som finns hos Micro LED-mikrodisplayer publicerade ett forskarteam från Hunan University i september i år, i samarbete med Hunan Normal University, NovoView Technology Company och Latticepower, en artikel om pixelintegration med kvantprickfärgkonvertering i den akademiska tidskriften Advanced Materials. De utvecklade också ett 0,39-tums Micro LED-mikrodisplaychip i fullfärg med ultrahög ljusstyrka på 400 000 nits och ultrahög upplösning på 3300 PPI.
En månad senare publicerade forskargruppen från Hunan University, i samarbete med partners som Novus Technology, Latticepower och Digital Light Core, forskningsresultat och lösningar i den prestigefyllda akademiska tidskriften Light: Science & Applications. De tog upp utmaningarna med ljusstyrka och enhetlighet i befintliga Micro LED-mikrodisplayer som gjorde det svårt att uppfylla praktiska tillämpningskrav.
Det gemensamma teamet utvecklade framgångsrikt GaN-baserad tillverkningsteknik för Micro LED-skivor på IC-nivå, inklusive beredningsprocessen för stora, högkvalitativa kiselsubstrat för Micro LED-epitaxialskivor, integrationsteknik för icke-alignad bindning och passiveringsteknik för sidoväggar på atomnivå. De uppnådde den högsta ljusstyrkan på 10 miljoner nit för gröna Micro LED-mikrodisplaymoduler på GaN-epitaxialskivor av kiselsubstrat som hittills rapporterats. Bakom de två forskningsresultaten inom Micro LED-mikrodisplayer ligger integrationen och samarbetet mellan de mest banbrytande teknikerna inom den inhemska LED-industrin. Bland dem levererade Latticepower de branschledande Micro LED-epitaxialskivorna för stora kiselsubstrat.
Storskalig kiselsubstratepitaxi är hörnstenen i utvecklingen av Micro LED-mikrodisplayteknik.
För närvarande finns det huvudsakligen två tekniska tillvägagångssätt för tillväxten av epitaxiella wafers och efterföljande chipprocesser för Micro LED. Det ena tillvägagångssättet innebär att man använder 4/6-tums safirsubstrat för epitaxiell tillväxt; det andra tillvägagångssättet använder 8-tums eller större kiselsubstrat för Micro LED-epitaxi. I takt med att mikropixelbaserade Micro LED-mikrodisplayprodukter går in i den IC-liknande tillverkningsprocessen, visar den storskaliga GaN-baserade Micro LED-epitaxitekniken för kiselsubstrat gradvis överlägsna egenskaper såsom högt substratavlägsningsutbyte, högt CMOS-bindningsutbyte, stor storlek, låg kostnad och låg skevhet. Det är förutsägbart att den fortsatta mognaden av kiselsubstratepitaxitekniken kommer att bli en viktig drivkraft för industrialiseringen av Micro LED-mikrodisplayer.
Storskalig epitaxialteknik för kiselsubstrat stämmer bättre överens med den nuvarande utvecklingstrenden för Micro LED-applikationer. Även om GaN LED-teknik för safirsubstrat, med sin längre utvecklingstid och högre mognad, fortfarande är mainstream inom allmänna belysningsområden, har ett fåtal LED-företag både nationellt och internationellt redan identifierat branschtrenden och, med ett längre perspektiv, insett den enorma potentialen för storskalig epitaxi för kiselsubstrat inom Micro LED-området. De har tagit ledningen i att starta forskning och utveckling, med Latticepower som en pionjär inom epitaxialteknik för mikro-LED för kiselsubstrat i hemmet. Som ett av få inhemska LED-företag som fokuserar på GaN-teknik för kiselsubstrat har Latticepower moget tillämpat GaN-baserad LED-teknik för kiselsubstrat inom områden som ficklampor för smartphones, mobilbelysning och bilbelysning. Företaget fortsätter att uppgradera sina GaN-baserade LED-epitaxialprodukter för kiselsubstrat från 4-tums till 8-tums och till och med 12-tumsstorlekar, vilket avsevärt optimerar teknisk prestanda och kostnad. Redan 2018 tog Latticepower ledningen i Kina för att påbörja forsknings- och utvecklingsarbete kring GaN-baserad blå, grön och röd Micro LED-epitaxiell teknik på storskaliga kiselsubstrat.
År 2020 lanserade Latticepower ett 8-tums kiselsubstrat med InGaN-rött ljus-epitaxiell teknologi; år 2021 framställde Latticepower ett kiselsubstrat med InGaN-rött, grönt och blått tre primärfärgade Micro LED-array med en pixeltäthet på 1000 PPI;
År 2022 bröt Latticepower igenom nyckelteknologin för 8-tums kiselsubstrat InGaN-baserad trefärgad Micro LED-epitaxi, och framställde framgångsrikt en Micro LED-trefärgad array med en pitch på 5 mikron. År 2023 lanserade Latticepower de tekniska framstegen med hela sortimentet av trefärgad Micro LED-epitaxi baserad på 12-tums kiselsubstrat InGaN rött, grönt och blått, vilket lade grunden för att öka effektiviteten och minska kostnaderna för Micro LED, och fortsatte att främja utvecklingen av mikrodisplayteknik.
För närvarande bemästrar Latticepower epitaxitekniken för fullfärgade GaN LED-substrat på kiselsubstrat från 365-650 nm och har utvecklat 4-12 tums epitaxiteknik för kiselsubstrat baserade på GaN-rött, grönt och blått. De har levererat högkvalitativa epitaxiala waferprodukter med standardtjocklek på 8 tum och kompatibilitet med CMOS till globala forskningsinstitutioner och företag. För tillämpningar i strålkastare med tiotusen pixlars matris och HUD:er för fordon har Latticepower utvecklat en epitaxialstruktur för blått Micro LED som kan uppnå en extern kvanteffektivitet på över 20 % vid 1000 A/cm2. I framtiden kommer Latticepower att fortsätta att fördjupa sig i området för epitaxiteknik för storskaliga GaN-baserade Micro LED-substrat och kommer att samarbeta närmare med partners i efterföljande segment för att främja industrialiseringen av Micro LED-mikrodisplayteknik i Kina.
LED-industrin går snabbt mot Micro LED-eran, drivet av kostnads- och avkastningsförbättringar. Uppgradering till stora epitaxiala mikro-LED-skivor i kiselsubstrat har blivit en viktig trend i industrialiseringen av Micro LED. Mot bakgrund av globala företag som aktivt forskar och utforskar tillämpningspotentialen för Micro LED-teknik inom mikrodisplayer har Latticepower kontinuerligt förbättrat epitaxialtekniken för kiselsubstrat i Micro LED genom pågående forskning, vilket hjälper den inhemska Micro LED-mikrodisplaytekniken att uppnå ledande resultat upprepade gånger. Framöver kommer Latticepower också att samarbeta med kinesiska forskarkollegor inom LED-branschen för att fortsätta att övervinna de tekniska utmaningarna med Micro LED, vilket leder den kinesiska LED-industrin till att ligga i framkant inom Micro LED-tekniken.