HKC:s GaN-on-Si Micro LED-skärmteknik minskar kostnaderna med 40%

Revolutionerande mikro-LED-skärmar: Hur SiMiP löser utmaningar med massöverföring

Den globala bildskärmsindustrin bevittnar ett paradigmskifte då HKC och Lightent Semiconductor lanserar världens första kiselbaserade GaN monolitiska integrerade Micro LED-skärm (SiMiP). Denna innovation åtgärdar de kritiska flaskhalsarna i traditionell tillverkning – höga kostnader, låg avkastning och miljöhänsyn – och positionerar micro-pitch LED-skärmar (sub-P1.0) för massanvändning på kommersiella och konsumentmarknader.

1. SiMiP kontra traditionella mikro-LED-skärmar: Viktiga innovationer

1.1 Eliminera komplexiteten vid massöverföring

Traditionella Micro LED-skärmar kräver överföring av miljontals RGB-subpixlar (1–10 µm) till drivkretsens bakplan via felbenägna "massöverföringsprocesser". Industrins avkastning stagnerar under 70% på grund av krav på precision i justeringen.

SiMiPs genombrott ligger i dess GaN-på-Si monolitisk design:

• RGB-integration med ett enda chipKombinerar blå mikro-LED-lampor med kvantprick-färgkonverteringslager (QD) för att avge rött/grönt ljus och kringgå separata chipöverföringar.
• 3x snabbare monteringMinskar placeringsstegen från 3 till 1 per pixel.
• 99,9% Pick-and-Place-utbyteUtnyttjar mogen SMT-utrustning istället för specialiserade överföringsverktyg ($1M+/enhet).

1.2 Fördelar med kvantpunktsfärgkonvertering

• Noll arsenikmaterialErsätter giftiga röda AlInGaP-lysdioder med miljövänliga blå InGaN-lysdioder + QD-lager (uppfyller EU RoHS).
• FärgstabilitetLåser våglängderna vid 630 nm (röd) och 530 nm (grön) oavsett ström-/temperaturfluktuationer (ΔE <1,5 vs. industri-ΔE <3).

2. Kostnads- och prestandafördelar för mikro-LED-skärmar

2.1 40% Lägre förpackningskostnader via wafernivåintegration

SiMiP bäddar in förpackningsstrukturer under GaN-på-Si-skivorbearbetning:

• Direkt chipplaceringEliminerar inkapslingssteg efter tillverkning.
• MaterialbesparingarReducerar epoxihartser och fosfor med 60%.

2.2 Genombrott inom termisk hantering

• 30% Förbättrad värmeavledningGaN-på-Si-substrat överträffar traditionell safir och förlänger livslängden till över 100 000 timmar.
• Jämn ljusstyrkaBibehåller <5% luminansvarians över 4K-paneler.

2.3 Skalbarhet för P0.4-P0.9 Micro LED-skärmar

HKC:s produktionsplanmål:

• 20246,67-tums glasbaserade Micro LED-prototyper (500 nits, 100% NTSC).
• 20255 000 månatliga wafers för kommersiella P0.9-skärmar (kostnad: $800/㎡ jämfört med traditionell $2 400/㎡).
• 2026P0.4 AR/VR-skärmar med 5 000 PPI-densitet.

3. Marknadspåverkan: Omformning av $5.8B Micro-Pitch Display-sektorn

3.1 Omvälvande av COB- och SMD-tekniker

SiMiP:er Mikro-LED-i-paket (MiP) tillvägagångssättet överträffar konkurrenterna:

3.2 Accelererande tillväxt i den inhemska leveranskedjan

Kinas display-ekosystem utnyttjar SiMiP för att minska utländskt beroende:

• Lokaliserade komponenter70% av QD-material och GaN-drivare ska anskaffas inhemskt senast 2025.
• PatentledarskapLighthents över 10 000 GaN/GaAs-patent motverkar Samsung/LG:s IP för Micro LED.

4. Framtida tillämpningar bortom mikro-LED-skärmar

4.1 Nästa generations AR/VR-skärmar

• 5 000 PPI-densitetAktiverar upplösning på retinalnivå för metaverse-enheter.
• 10 000 nits ljusstyrkaStöder användningsområden för mixad verklighet utomhus.

4.2 Bil- och transparenta skärmar

• HUD:er150% bredare färgskala jämfört med OLED för förstärkt körning.
• Energieffektivitet0,5 W strömförbrukning per 10 000 nits (50% lägre än LCD).

5. Utmaningar och branschutsikter

Medan SiMiP sänker kostnaderna för Micro LED-skärmar kvarstår hinder:

• QD LivstidNuvarande röda QD-lager bryter ner 15% efter 20 000 timmar (jämfört med 5% för blå lysdioder).
• Drivrutins-IC-komplexitet16-bitars gråskalekontroll kräver avancerade 28nm CMOS-bakplan.

HKC:s investering på $1.5B och partnerskap med regeringarna i Changhong/Mianyang syftar dock till att:

• Sänk kostnaderna för kvantitativ utveckling med 30% via innovationer inom nanopartikelsyntes.
• Uppnå lokalisering av 80% GaN-drivrutiner senast 2026.