蘋果苦等八年,Micro-LED開花結果了嗎?

圖片來源@視覺中國

文|雷科技leitech

今年一開始,彭博社 Mark Gurman 就在報道中指出,蘋果將於 2024 年年底在 Apple Watch 上首發搭載自研的 Micro-LED 屏幕,後續還將用於旗下 iPhone 及其他產品,以替代原先來自三星和 LG 的 OLED 屏幕。這也是蘋果的首款全自研屏幕。

一方面,自研能讓蘋果在供應鏈上降低對合作夥伴尤其是三星的依賴,掌握更大的話語權;另一方面,Micro-LED 也代表了显示技術的未來方向。

三星显示部門也在去年啟動了一項用於智能手錶的 Micro-LED 開發項目。韓國媒體 ETnews 透露,三星显示接近完成將 Micro-LED 試驗線生產設備搬至忠清南道牙山 A2 線的合同,預計該線將於明年上半年投產。

而僅蘋果 Apple Watch 和三星 Galaxy Watch 兩大智能手錶品牌,就佔據了全球智能手錶市場的 40%(蘋果 30%+三星 10%)份額,但智能手錶不過是 Micro-LED 大規模商業化的起點。

「從 Micro-LED 現階段技術看,其主要產業化應用是已經商用的大尺寸拼接显示、穿戴產品,以及 AR 產品上的單色 Micro-LED 設備。」京東方技術專家楊瑞智談到。而天馬 Micro-OLED 研究院院長秦峰還提到,車載也將是 Micro-LED 另一大用武之地。

今年的 CES 大會上,就有多家國產面板廠商展示了 Micro-LED 的應用場景。天馬展示了一款 9.38 英寸車用显示屏,PPI 大於 100 情況下透過率也超過了 70%,像素間距為 222μm,可應用於車窗、抬頭显示等。TCL 也推出基於單色微型显示器的雙目全彩 MicroLED 光波導 AR 眼鏡 RayNeo X2,類似小米正在眾籌的米家眼鏡相機上的 Micro-LED 方案。

據第一財經報道,2 月 9 日舉辦的國際第三代半導體論壇上有數據显示,2020 年以來,全球 Micro-LED 領域的投資已超過 1000 億元人民幣。據高工 LED 不完全統計,2022 年投向 Mini/Micro LED 等領域新增投資超過了 700 億元人民幣。

但 Micro-LED 仍然還處在商業化的早期,為什麼就已經被不少產業鏈企業視為下一代的終極显示技術?

Micro-LED,超越 OLED 和 LCD

Micro-LED,就像它的名字一樣,是將 LED 縮放到極小尺寸的一種新型显示技術。更具體地講,是以自發光的微米量級的 LED 為發光單元,將其組裝到驅動面板上形成高密度 LED 陣列的显示技術。

圖/集邦諮詢

相比於應用已經非常廣泛的 LCD 技術和 OLED 技術,Micro-LED 集合併放大了 LCD 和 OLED 最突出的性能優勢:不僅有 OLED 近乎無限的對比度、超薄和更快的反應速度,還有比 LCD 更高的亮度和壽命,以及更高的清晰度、更低的功耗和更強的色彩還原能力等。

儘管 Micro-LED 還沒有獲得大規模商用,但作為從 LED 到 Micro-LED 的過渡方案,Mini-LED 產品已經實現了大規模上市。

其中最具代表性的產品就是蘋果的 Pro Display XDR,儘管還解決不了 LCD 局部調光帶來的光暈等問題,但 Pro Display XDR 還是在亮度、色彩還原、對比度等方面得到了普遍的讚譽,The Verge 高級動畫設計師 Grayson Blackmon 評價其為「我用過最好的显示器之一」。

Micro-LED 在 LED 芯片尺寸和显示技術上,都要比 Mini-LED 都更往前一步,是更為徹底的技術革新。區別於 LED,Micro-LED 不對單個显示單元進行封裝,而是對整個模組進行封裝,單個显示單元大小已經可以做到微米等級的 LED 陣列。

界定 Micro-LED 的方式一般分為兩種。一是看芯片尺寸,將 LED 芯片縮放至小於 100μm,便可稱為 Micro-LED 芯片,根據人眼與屏幕的距離還有不同的區別,比如 VR/AR 的觀看距離極小,像素密度要求極高,對應的芯片尺寸要求則要達到 50μm 以下。

圖/中國半導體協會

二是看工藝,由於 Micro-LED 芯片尺寸非常小,其長寬甚至比芯片的高度還小,不利於芯片在玻璃基板上的固定,因此比起傳統的 LED 工藝還增加一步激光剝離芯片基板的操作。

不僅如此,Micro-LED 由於其高亮度、低功耗、體積小等優勢,適用於絕大部分的显示應用場景,從巨屏電視到智能手錶,再到 AR/VR 近眼显示所需的小尺寸超高清屏幕。

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當然,這麼好的東西一般都有同樣的問題:貴和難。

微縮化、巨量轉移,Micro-LED 商業化還有障礙

2018 年 1 月,三星在 CES 大會上秀肌肉般發布了一款巨屏電視—— The Wall。作為全球首款消費級模塊化 Micro-LED 显示屏,The Wall 足有 146 英寸大小,定價更是超過 100 萬元人民幣。屏幕大小、显示效果和產品定價,都可謂「震撼人心」。

四年後,三星在國內首發了新款 110 英寸的 The Wall 電視,售價為 105 萬元。一如既往的貴。

The Wall 更多承擔了三星 Micro-LED 技術集中展示的產品定位,三星自然沒有指望真從這款產品中賺到多少利潤。但現在的情況是,Micro-LED 的成本已經有了大幅下降,卻依然不便宜。

彭博社的那篇報道還援引參與蘋果 Micro-LED 項目的人士稱,蘋果早前的目標是將自研 Micro-LED 率先應用於大屏显示器,但由於成本、技術實現難度、項目風險等諸多因素考慮,最終決定在 Apple Watch 上先「試試水」。

同理,三星显示選擇智能手錶作為 Micro-LED 大規模應用的原因,大概也是出於成本和技術實現難度上。智能手錶一方面更看重高亮度、低功耗等優勢,保證續航和戶外的显示效果,對其他方面要求相對較低;另一方面小尺寸和業務規模也意味着在成本和風險上相對可控。

而 Micro-LED 的貴和難其實是一體的,正是量產環節存在大量問題,導致良率較低,價格居高不下。核心的原因,還是太小了。類似情況在芯片製造工藝領域也是,目前最先進的工藝製程是 3nm,全球只有台積電和三星掌握,每前進一步背後都是大量的工程和技術挑戰。

可能發生側壁缺陷,圖/賽迪智庫:Micro LED 显示研究報告(2019)

首先,Micro-LED 需要通過微縮製程技術將 LED 芯片微縮到滿足要求的尺寸,過程中會產生側壁缺陷,導致外延部分不可用,大幅降低可使用率,提高成本。

之後的巨量轉移也是目前 Micro-LED 實現大規模商用的主要障礙之一。在上述 Micro-LED 芯片製造出來后,要將其定點大批量地轉移到電路基板上,整個過程就被稱為「巨量轉移」。

巨量轉移的不同路線,圖/艾邦 LED

不同於 LED 上的轉移,Micro-LED 的轉移數量更大,4K Micro-LED 就需要完成兩千多萬顆芯片的倒裝,8K 更是達到了上億,同時還對精度、良率和工藝的可靠性等有更高的要求。到目前巨量轉移技術還有好幾種并行的技術路線,各有優勢和缺陷,還沒有哪一種方式獲得了比較普遍的認同。

此外,整個 Micro-LED 產業鏈的上游、中游、下游還存在大量未解和待優化的問題。好消息是,至少我們已經看到上下游廠商的巨額研發投入和陸續的結果。

比如 2 月初,韓國廠商 TLI 宣布成功將用於 Micro-LED 驅動板的驅動 IC 商用化,可以使用更少的芯片實現更高分辨率的 Micro-LED 屏幕,或者用 1 顆 TLi 的驅動 IC 替代競品的 6 顆驅動 IC,實現同等分辨率水平的 Micro-LED 屏幕。

Micro-LED 的大規模商用,要依靠的正是每一個環節在成本、良率和可靠性上每一次推進。

寫在最後

事實上,最早在 2018 年就有媒體報道指出蘋果正在自行研發 Micro-LED 屏幕,彼時蘋果才剛剛在 iPhone X 上從 LCD 切換到 OLED。但在更早之前,蘋果就已經看好了 Micro-LED 技術的應用前景。

2014 年,蘋果收購 Micro-LED 初創公司 LuxVue,整個團隊隨之整體併入蘋果,目前由負責自研芯片的蘋果硬件高級副總裁 Johny Srouji 領導。

而 Micro-LED 作為显示技術想法最早可以追溯到上世紀 90 年代,到 2000 年後被正式提出。但以當時的半導體工藝水平,完全無法實現 Micro-LED 的產業化。也是到了最近幾年,隨着半導體技術的快速發展和對高性能显示器的需求不斷增加,Micro LED 技術才取得了長足的進步。

儘管在大規模量產上還有許多問題等待優化和攻克,但考慮到蘋果對於新技術採用的評估過程一直都是謹慎且耗時長,蘋果自研 Micro-LED 距離打通量產上市的環節應該不遠了。同時,蘋果對新技術的採用通常也不會只導入單一產品。以 OLED 為例,從最早的 Apple Watch 擴展到 iPhone,再到預計明年推出的新 iPad。

但 Micro-LED 能不能取代 LCD 和 OLED,成為下一代显示技術的終極解決方案,現在下判斷顯然還為時尚早。而且對消費者來說,技術是什麼不重要,重要的是技術帶來的功能、價格和性能提升。

但另一方面,Micro-LED 一旦突破大規模量產的瓶頸,逐步降低成本,很可能將成為未來消費电子的核心技術之一,為所有显示設備消費者提供更好的體驗。

https://www.tmtpost.com/6421558.html

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