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Micro LED高成本难题未解 Aledia奈米线技术能否开创新局!?
 

【作者: 籃貫銘】2025年05月14日 星期三

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高成本显然是绊住Micro LED脚步的一颗大石头,尽管被称为终极显示技术,但Micro LED的发展进程却是不甚令人满意,不仅市面上可见的产品与导入的设计寥寥可数,甚至原本看好的穿戴市场也未能顺利展开。其主要的原因,就是它居高不下的生产成本。


也因此,降低生产成本一直是Micro LED问世以来的首要课题。然而Micro LED的生产制造实在过於复杂,从晶粒微缩,到转移组装,最後到检测修复,每一道环节都是一个大门槛,无法轻易的越过。


或许,采用创新的生产制程技术将是可行之策。一家来自法国的Aledia公司,就透过独特的奈米线制程技术,要为Micro LED的低成本制造之路开拓一个新方向。


Aledia与他们的奈米线Micro LED技术

Aledia对很多人来说是间陌生的公司,但它成立於2011年,投入Micro LED技术的研究也早已超过十年以上。只是在那个Micro LED还未站上台面的时代,Aledia的努力一直没有被多数人所看到。


Aledia最早源於法国的研究机构CEA-Leti,它是法国原子能与替代能源委员会(CEA)旗下一个重要的微电子和奈米技术研究机构,并於2011年独立成为公司,自此一直专注於氮化??非平面生长技术的研发。2019年时,该公司获得资助,建立了自有的生产设施,并在2020年启动扩建计划。


Aledia主要的技术方案是一种基於3微米的非平面(3D)氮化??奈米线生长技术。然而说奈米线,大家应该非常无感,那其实就是Micro LED的本体,所以Aledia的奈米线技术就是一种生产Micro LED的方法,他们能够在CMOS矽晶圆上直接长出直径仅3.5微米(μm)的柱状蓝光Micro LED,一步就跨越了晶粒微缩的挑战。


这在目前的Micro LED制程技术中,是一种绝无仅有的生产技术,可说是一种创新技术。除了蓝光之外,Aledia也开发了运用量子点技术实现红光和绿光的三合一RGB晶片。


不同於传统的LED使用蓝宝石基板进行长晶,有成本高、制造复杂和效率低等问题,而Aledia直接将氮化??奈米线生长在矽基板上,不仅降低了生产成本,还提高了LED的光效和寿命。更重要的是,它只需要一次的转移,就能整合至晶片基板上,明显的减少的生产成本与制造时程。尤其是目前的全彩显示的RGB Micro LED面板都需要两次的转移(COC1~COC2)。


Aledia销售与行销长Felix Marchal受访时就自豪的表示:「Micro LED需要破坏性(Disruptive)的创新,而我们就是」。「我们可以在一次磊晶生长中,同时生长三种颜色,这是一项重大的突破。」



图一 :   Aledia销售与行销长Felix Marchal
图一 : Aledia销售与行销长Felix Marchal

晶片太小不好用?FlexiNOVA来帮忙

尽管技术独树一格,发光效能也确实相当卓越,但Aledia的Micro LED方案却仍未能在市场上被看见。一则是其用於量产的产线仍在建置中,预计今年(2025)就能够启用并量产;另一方面,就是这种奈米线(柱)制程技术生产的Micro LED尺寸真的太小了,在晶片的整合与应用上有导入门槛的问题。


Felix Marchal不讳言指出:「我们一开始没意识到这个问题,3.5微米尺寸真的让系统商很难下手。」


原因是Micro LED很讲求客制化设计的显示技术,也就是不同的应用装置会需要不同尺寸的Micro LED晶粒。如是大型显示用的拼接型显示器,则用不上这麽小的晶粒;若是穿戴式装置或者AR/VR显示,也得依据显示器的尺寸来做调整。


为了解决这个问题,Aledia今年也推出了新的技术服务「FlexiNOVA」,这是一种可根据客户需求调整尺寸和切割的Micro LED封装技术。它透过将多个奈米线组合起来,制造出15x30、10x20、10x10等不同尺寸的晶片。此外,它支援6A的驱动电流,可提供更大的亮度和功率灵活性,而晶片则是采用覆晶技术(Flip Chip)封装。


透过FlexiNOVA,Micro LED的晶片尺寸生产范围十分广泛,从15 x 30平方微米到3.5 x 3.5平方微米皆可制造,且在每平方??米的晶圆上能生产超过150万颗晶片。单片8寸晶圆预计可生产多达1亿颗晶片,足够供应40个4K显示器。


另外,FlexiNOVA的Micro LED能够在相对较高的电压下正常工作,可以在6 伏特(6V)或9伏特(9V)的电压下稳定发光,对於大型显示墙或需要较高亮度的应用设计,有较隹的支援性能。且其外部量子效率(EQE))超过40%,是一个非常高的数值。


Felix Marchal强调,Aledia已能在8寸晶圆量产其Nanowire Micro LED,并计画转向12寸晶圆生产,以进一步降低成本。



图二 :   Aledia的Nanowire Micro LED直径仅有3.5微米,且发光性能优异。
图二 : Aledia的Nanowire Micro LED直径仅有3.5微米,且发光性能优异。

观看实际展示影片请按此


单打独斗难成气候 建构生态系是突围关键

固然解决了晶片采用的尺寸问题,但Micro LED面对的挑战从来就不只有在技术上。除了制造技术尚未完全成熟,成本始终是其最大的发展罩门。而要解决这个问题,只靠制造商单方的努力恐怕难竟全功,惟有形成一个完整的生态系才有可能测底攻克这个挑战,进而可长可久的发展下去。


Felix Marchal指出,相较於OLED,Micro LED的生态系统需要各环节的叁与者共同努力,才能推动技术的突破与市场的发展。而这里面包含了设备商、仪器商、检测业者、以及半导体元件与系统商。


而为了推动其Micro LED方案能够尽快进入市场,Aledia也正在与TFT显示面板厂合作,目标是在今年年底前推出可用於TFT面板的Micro LED产品。而由於不同的TFT厂商有不同的规格要求,Aledia目前也正在努力满足这些需求。


Felix Marchal表示:「我们正在与TFT面板厂讨论,了解他们的需求,并计画在今年年底前推出可用於测试的Micro LED产品。」


至於客户最关心的量产能力方面,Aledia计画到2029或2030年,将产能从每周200片晶圆提升到每周3,000片晶圆。再者,他们也具备弹性扩大产能的设置,可根据市场的需求来进行调整。


目前Aledia位於法国的新厂房正持续建置中,预计2025年下半年就能够落成启用,届时将为这种全新的Micro LED生产技术带来丰沛的产能。


他也强调,Micro LED市场是一个全球性的市场,主要叁与者多集中在中国、台湾和美国。Aledia作为一家欧洲公司,将努力在这些市场中占有一席之地。


AR智慧眼镜崛起 奈米线Micro LED技术成关键优势

而近期备受注目的AR智慧眼镜也被认为是Micro LED的重要应用领域,且许多品牌公司都对此进行了大量投资,Aledia也同样看好这个领域,并认为将会是其技术脱颖而出的重要应用。


Felix Marchal指出,现在主流的Micro LED的应用都是直接观看的显示器,像是智慧手表、智慧手机和电视等。对Aledia来说,AR眼镜是一个庞大的市场,特别是这个显示应用对於解析度有着更高的要求,而Aledia的Nanowire Micro LED的尺寸非常小,并在效率和发光方向性上有绝隹的优势,且可以在单次磊晶中生长三种颜色,而这对AR显示器业者来说是颠覆性的方案,正因如此,许多 AR眼镜的厂商都主动联系Aledia,希??能进一步了解这项Micro LED技术。


他也强调,Aledia正持续提高产品的性能,预计两年後就能将这项产品推向市场,目前正致力於在新工厂中扩展产能和强化本身技术的效能。



图三 :   Aledia已能在8寸晶圆量产,并计画转向12寸晶圆生产。
图三 : Aledia已能在8寸晶圆量产,并计画转向12寸晶圆生产。

实际观看展示的感受

在今年的Touch Taiwan的展会现场,Aledia也展示了包含「FlexiNOVA」在内的最新技术成果。相较於其他业者都以接近原型产品的形式来表现Micro LED的效能,Aledia则是聚焦於他们独创的Nanowire Micro LED的显示特色,以及超微小精细的制造品质,总结一句话来描述的,那就是「简单、细致、明亮」。


现场直接以目视观看,就可以明显感受到夺目的亮度,再透过电子显微镜去细看??头的组成,也会惊讶其极微小的Nanowire技术的发光品质。


整个来说,虽然没有能够直接观看到以Aledia的Nanowire Micro LED制作的显示器效果,但从核心技术的展示效能仍让人非常期待它最终的显示成果。而Felix Marchal也承诺说,下次他们定会带来让人耳目一新的展示样品。


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