Technológia mikro LED obrazoviek GaN-on-Si od spoločnosti HKC znižuje náklady o 40%

Revolučné mikro LED obrazovky: Ako SiMiP rieši problémy s prenosom hmoty

Globálny priemysel displejov zažíva zásadný posun, keďže spoločnosti HKC a Lighent Semiconductor predstavujú prvú na svete monolitickú integrovanú mikro LED obrazovku (SiMiP) na báze kremíka s technológiou GaN. Táto inovácia rieši kritické úzke miesta tradičnej výroby – vysoké náklady, nízke výnosy a environmentálne problémy – a umožňuje hromadné prijatie mikro-rozstupových LED displejov (sub-P1.0) na komerčných a spotrebiteľských trhoch.

1. SiMiP verzus tradičné mikro LED obrazovky: Kľúčové inovácie

1.1 Eliminácia zložitosti prenosu hmoty

Tradičné mikro LED obrazovky vyžadujú prenos miliónov RGB subpixelov (1 – 10 µm) na základné dosky budičov prostredníctvom procesov „prenosu hmoty“, ktoré sú náchylné na chyby. Výnosy v priemysle stagnujú pod úrovňou 70% kvôli požiadavkám na presnosť zarovnania.

Prielom SiMiP spočíva v jeho Monolitický dizajn GaN na Si:

• Integrácia RGB s jedným čipomKombinuje modré mikro LED diódy s vrstvami kvantových bodiek (QD) na konverziu farieb na vyžarovanie červeného/zeleného svetla, čím obchádza samostatné prenosy čipov.
• 3x rýchlejšia montáž: Znižuje počet krokov umiestnenia z 3 na 1 na pixel.
• Výťažnosť systému Pick-and-Place 99,91 TP3TVyužíva vyspelé SMT zariadenia namiesto špecializovaných prenosových nástrojov ($1M+/jednotka).

1.2 Výhody konverzie farieb kvantovými bodkami

• Materiály s nulovým obsahom arzénuNahrádza toxické červené AlInGaP LED diódy ekologickými modrými InGaN LED diódami + vrstvami kvantovej diódy (v súlade s EU RoHS).
• Stabilita fariebUzamkne vlnové dĺžky na 630 nm (červená) a 530 nm (zelená) bez ohľadu na kolísanie prúdu/teploty (ΔE <1,5 oproti priemyselnému ΔE <3).

2. Výhody mikro LED obrazoviek z hľadiska nákladov a výkonu

2.1 40% Nižšie náklady na balenie vďaka integrácii na úrovni doštičiek

SiMiP vkladá štruktúry balenia počas spracovania GaN-on-Si doštičky:

• Priame umiestnenie čipuEliminuje kroky zapuzdrenia po výrobe.
• Úspora materiáluRedukuje epoxidové živice a fosfory pomocou 60%.

2.2 Prelomové objavy v oblasti tepelného manažmentu

• 30% Vylepšený odvod teplaSubstráty GaN na Si prekonávajú tradičný zafír a predlžujú životnosť na viac ako 100 000 hodín.
• Rovnomerný jasUdržiava rozptyl jasu <5% naprieč 4K panelmi.

2.3 Škálovateľnosť pre mikro LED obrazovky P0.4-P0.9

Ciele výrobného plánu HKC:

• 2024: 6,67-palcové prototypy mikro LED diód na báze skla (500 nitov, 100% NTSC).
• 20255 000 mesačných waferov pre komerčné displeje P0.9 (cena: $800/㎡ oproti $2 400/㎡ tradičný).
• 2026: Obrazovky AR/VR s rozlíšením P0,4 a hustotou 5 000 PPI.

3. Vplyv na trh: Pretváranie sektora mikrorozstupových displejov $5.8B

3.1 Prelomové technológie COB a SMD

SiMiP Mikro LED diódy v puzdre (MiP) prístup prekonáva konkurenciu:

3.2 Zrýchlenie rastu domáceho dodávateľského reťazca

Čínsky ekosystém displejov využíva SiMiP na zníženie závislosti od zahraničia:

• Lokalizované komponenty70% materiálov QD a budičov GaN z domáceho trhu do roku 2025.
• Vedenie v oblasti patentovViac ako 10 000 patentov spoločnosti Lighent na báze GaN/GaAs je v rozpore s patentmi spoločností Samsung/LG pre mikro LED IP.

4. Budúce aplikácie nad rámec mikro LED obrazoviek

4.1 Displeje AR/VR novej generácie

• Hustota 5 000 PPI: Umožňuje rozlíšenie na úrovni sietnice pre zariadenia s metaverse.
• Jas 10 000 nitovPodporuje prípady použitia zmiešanej reality v exteriéri.

4.2 Automobilové a priehľadné obrazovky

• HUDy150% má širší farebný gamut v porovnaní s OLED pre rozšírenú jazdu.
• Energetická účinnosťSpotreba energie 0,5 W na 10 000 nitov (50% nižšia ako LCD).

5. Výzvy a výhľad pre odvetvie

Hoci SiMiP znižuje náklady na mikro LED obrazovky, prekážky pretrvávajú:

• Životnosť QDSúčasné červené vrstvy kvantových diód degradujú 15% po 20 000 hodinách (oproti 5% pre modré LED diódy).
• Zložitosť integrovaného obvodu ovládača16-bitové riadenie v odtieňoch sivej vyžaduje pokročilé 28nm CMOS základné dosky.

Investícia HKC vo výške $1.5B a partnerstvá s vládami provincií Changhong/Mianyang však majú za cieľ:

• Znížte náklady na kvantovú difrakciu pomocou 30% prostredníctvom inovácií v syntéze nanočastíc.
• Dosiahnuť lokalizáciu ovládača 80% GaN do roku 2026.