Công nghệ màn hình Micro LED GaN-on-Si của HKC giúp giảm chi phí 40%

Cách mạng hóa màn hình Micro LED: SiMiP giải quyết thách thức truyền khối như thế nào

Ngành công nghiệp màn hình toàn cầu đang chứng kiến sự thay đổi mô hình khi HKC và Lighent Semiconductor ra mắt màn hình Micro LED tích hợp nguyên khối GaN silicon đầu tiên trên thế giới (SiMiP). Sự đổi mới này giải quyết những điểm nghẽn quan trọng của sản xuất truyền thống—chi phí cao, năng suất thấp và các vấn đề về môi trường—định vị màn hình LED micro-pitch (sub-P1.0) để áp dụng rộng rãi trên thị trường thương mại và tiêu dùng.

1. SiMiP so với màn hình Micro LED truyền thống: Những cải tiến chính

1.1 Loại bỏ sự phức tạp của việc truyền khối

Màn hình Micro LED truyền thống yêu cầu chuyển hàng triệu điểm ảnh phụ RGB (1–10µm) vào mặt sau của bộ điều khiển thông qua các quy trình “chuyển khối” dễ xảy ra lỗi. Ngành công nghiệp sản lượng trì trệ dưới 70% do nhu cầu về độ chính xác căn chỉnh.

Sự đột phá của SiMiP nằm ở Thiết kế nguyên khối GaN-on-Si:

• Tích hợp RGB một chip: Kết hợp đèn LED Micro màu xanh với các lớp chuyển đổi màu chấm lượng tử (QD) để phát ra ánh sáng đỏ/xanh lá cây, bỏ qua việc chuyển chip riêng biệt.
• Lắp ráp nhanh hơn gấp 3 lần: Giảm số bước đặt từ 3 xuống 1 cho mỗi pixel.
• 99.9% Năng suất chọn và đặt: Tận dụng thiết bị SMT trưởng thành thay vì các công cụ chuyển giao chuyên dụng ($1M+/đơn vị).

1.2 Ưu điểm của công nghệ chuyển đổi màu chấm lượng tử

• Vật liệu không chứa Asen: Thay thế đèn LED đỏ AlInGaP độc hại bằng đèn LED xanh InGaN thân thiện với môi trường + lớp QD (tuân thủ tiêu chuẩn RoHS của EU).
• Độ ổn định màu sắc: Khóa bước sóng ở 630nm (màu đỏ) và 530nm (màu xanh lá cây) bất kể sự biến động của dòng điện/nhiệt độ (ΔE <1,5 so với ΔE trong ngành <3).

2. Lợi ích về chi phí và hiệu suất cho màn hình Micro LED

2.1 40% Giảm chi phí đóng gói thông qua tích hợp cấp độ wafer

SiMiP nhúng các cấu trúc đóng gói trong quá trình xử lý wafer GaN trên Si:

• Đặt Chip Trực Tiếp: Loại bỏ các bước đóng gói sau khi chế tạo.
• Tiết kiệm vật liệu: Giảm hàm lượng nhựa epoxy và phốt pho xuống 60%.

2.2 Đột phá về quản lý nhiệt

• 30% Cải thiện khả năng tản nhiệt:Chất nền GaN-on-Si có hiệu suất vượt trội hơn sapphire truyền thống, kéo dài tuổi thọ lên hơn 100.000 giờ.
• Độ sáng đồng đều: Duy trì độ chênh lệch độ sáng <5% trên các tấm nền 4K.

2.3 Khả năng mở rộng cho Màn hình Micro LED P0.4-P0.9

Mục tiêu lộ trình sản xuất của HKC:

• 2024: Nguyên mẫu Micro LED nền kính 6,67 inch (500 nits, 100% NTSC).
• 2025: 5.000 tấm wafer hàng tháng cho màn hình thương mại P0.9 (chi phí: $800/㎡ so với $2.400/㎡ truyền thống).
• 2026: Màn hình AR/VR P0.4 có mật độ 5.000 PPI.

3. Tác động thị trường: Định hình lại ngành màn hình Micro-Pitch $5.8B

3.1 Phá vỡ công nghệ COB và SMD

của SiMiP Micro LED-in-Package (MiP) cách tiếp cận vượt trội hơn đối thủ:

3.2 Tăng tốc tăng trưởng chuỗi cung ứng trong nước

Hệ sinh thái hiển thị của Trung Quốc đang tận dụng SiMiP để giảm sự phụ thuộc vào nước ngoài:

• Các thành phần được bản địa hóa: 70% vật liệu QD và trình điều khiển GaN được cung cấp trong nước vào năm 2025.
• Lãnh đạo sáng chế:Hơn 10.000 bằng sáng chế GaN/GaAs của Lighent trái ngược với IP Micro LED của Samsung/LG.

4. Ứng dụng trong tương lai ngoài màn hình Micro LED

4.1 Màn hình AR/VR thế hệ tiếp theo

• Mật độ 5.000 PPI: Cho phép độ phân giải cấp võng mạc cho các thiết bị metaverse.
• Độ sáng 10.000 nits: Hỗ trợ các trường hợp sử dụng thực tế hỗn hợp ngoài trời.

4.2 Màn hình ô tô và trong suốt

• HUD: Gam màu rộng hơn 150% so với OLED để tăng cường khả năng lái xe.
• Hiệu quả năng lượng: Tiêu thụ điện năng 0,5W trên 10k nits (thấp hơn 50% so với LCD).

5. Thách thức và triển vọng của ngành

Trong khi SiMiP cắt giảm chi phí màn hình Micro LED, vẫn còn tồn tại những rào cản:

• QD trọn đời: Các lớp QD màu đỏ hiện tại làm suy giảm 15% sau 20.000 giờ (so với 5% đối với đèn LED màu xanh).
• Độ phức tạp của IC điều khiển: Điều khiển thang độ xám 16 bit đòi hỏi phải có mặt phẳng CMOS 28nm tiên tiến.

Tuy nhiên, khoản đầu tư $1.5B của HKC và quan hệ đối tác với chính quyền Changhong/Mianyang nhằm mục đích:

• Cắt giảm chi phí QD xuống 30% thông qua cải tiến tổng hợp hạt nano.
• Đạt được mục tiêu bản địa hóa trình điều khiển GaN 80% vào năm 2026.