高成本顯然是絆住Micro LED腳步的一顆大石頭,儘管被稱為終極顯示技術,但Micro LED的發展進程卻是不甚令人滿意,不僅市面上可見的產品與導入的設計寥寥可數,甚至原本看好的穿戴市場也未能順利展開。其主要的原因,就是它居高不下的生產成本。
也因此,降低生產成本一直是Micro LED問世以來的首要課題。然而Micro LED的生產製造實在過於複雜,從晶粒微縮,到轉移組裝,最後到檢測修復,每一道環節都是一個大門檻,無法輕易的越過。
或許,採用創新的生產製程技術將是可行之策。一家來自法國的Aledia公司,就透過獨特的奈米線製程技術,要為Micro LED的低成本製造之路開拓一個新方向。
Aledia與他們的奈米線Micro LED技術
Aledia對很多人來說是間陌生的公司,但它成立於2011年,投入Micro LED技術的研究也早已超過十年以上。只是在那個Micro LED還未站上檯面的時代,Aledia的努力一直沒有被多數人所看到。
Aledia最早源於法國的研究機構CEA-Leti,它是法國原子能與替代能源委員會(CEA)旗下一個重要的微電子和奈米技術研究機構,並於2011年獨立成為公司,自此一直專注於氮化鎵非平面生長技術的研發。2019年時,該公司獲得資助,建立了自有的生產設施,並在2020年啟動擴建計劃。
Aledia主要的技術方案是一種基於3微米的非平面(3D)氮化鎵奈米線生長技術。然而說奈米線,大家應該非常無感,那其實就是Micro LED的本體,所以Aledia的奈米線技術就是一種生產Micro LED的方法,他們能夠在CMOS矽晶圓上直接長出直徑僅3.5微米(μm)的柱狀藍光Micro LED,一步就跨越了晶粒微縮的挑戰。
這在目前的Micro LED製程技術中,是一種絕無僅有的生產技術,可說是一種創新技術。除了藍光之外,Aledia也開發了運用量子點技術實現紅光和綠光的三合一RGB晶片。
不同於傳統的LED使用藍寶石基板進行長晶,有成本高、製造複雜和效率低等問題,而Aledia直接將氮化鎵奈米線生長在矽基板上,不僅降低了生產成本,還提高了LED的光效和壽命。更重要的是,它只需要一次的轉移,就能整合至晶片基板上,明顯的減少的生產成本與製造時程。尤其是目前的全彩顯示的RGB Micro LED面板都需要兩次的轉移(COC1~COC2)。
Aledia銷售與行銷長Felix Marchal受訪時就自豪的表示:「Micro LED需要破壞性(Disruptive)的創新,而我們就是」。「我們可以在一次磊晶生長中,同時生長三種顏色,這是一項重大的突破。」

圖一 : Aledia銷售與行銷長Felix Marchal |
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晶片太小不好用?FlexiNOVA來幫忙
儘管技術獨樹一格,發光效能也確實相當卓越,但Aledia的Micro LED方案卻仍未能在市場上被看見。一則是其用於量產的產線仍在建置中,預計今年(2025)就能夠啟用並量產;另一方面,就是這種奈米線(柱)製程技術生產的Micro LED尺寸真的太小了,在晶片的整合與應用上有導入門檻的問題。
Felix Marchal不諱言指出:「我們一開始沒意識到這個問題,3.5微米尺寸真的讓系統商很難下手。」
原因是Micro LED很講求客製化設計的顯示技術,也就是不同的應用裝置會需要不同尺寸的Micro LED晶粒。如是大型顯示用的拼接型顯示器,則用不上這麼小的晶粒;若是穿戴式裝置或者AR/VR顯示,也得依據顯示器的尺寸來做調整。
為了解決這個問題,Aledia今年也推出了新的技術服務「FlexiNOVA」,這是一種可根據客戶需求調整尺寸和切割的Micro LED封裝技術。它透過將多個奈米線組合起來,製造出15x30、10x20、10x10等不同尺寸的晶片。此外,它支援6A的驅動電流,可提供更大的亮度和功率靈活性,而晶片則是採用覆晶技術(Flip Chip)封裝。
透過FlexiNOVA,Micro LED的晶片尺寸生產範圍十分廣泛,從15 x 30平方微米到3.5 x 3.5平方微米皆可製造,且在每平方厘米的晶圓上能生產超過150萬顆晶片。單片8吋晶圓預計可生產多達1億顆晶片,足夠供應40個4K顯示器。
另外,FlexiNOVA的Micro LED能夠在相對較高的電壓下正常工作,可以在6 伏特(6V)或9伏特(9V)的電壓下穩定發光,對於大型顯示牆或需要較高亮度的應用設計,有較佳的支援性能。且其外部量子效率(EQE))超過40%,是一個非常高的數值。
Felix Marchal強調,Aledia已能在8吋晶圓量產其Nanowire Micro LED,並計畫轉向12吋晶圓生產,以進一步降低成本。

圖二 : Aledia的Nanowire Micro LED直徑僅有3.5微米,且發光性能優異。 |
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單打獨鬥難成氣候 建構生態系是突圍關鍵
固然解決了晶片採用的尺寸問題,但Micro LED面對的挑戰從來就不只有在技術上。除了製造技術尚未完全成熟,成本始終是其最大的發展罩門。而要解決這個問題,只靠製造商單方的努力恐怕難竟全功,惟有形成一個完整的生態系才有可能測底攻克這個挑戰,進而可長可久的發展下去。
Felix Marchal指出,相較於OLED,Micro LED的生態系統需要各環節的參與者共同努力,才能推動技術的突破與市場的發展。而這裡面包含了設備商、儀器商、檢測業者、以及半導體元件與系統商。
為了推動其Micro LED方案能夠盡快進入市場,Aledia也正在與TFT顯示面板廠合作,目標是在今年年底前推出可用於TFT面板的Micro LED產品。而由於不同的TFT廠商有不同的規格要求,Aledia目前也正在努力滿足這些需求。
Felix Marchal表示:「我們正在與TFT面板廠討論,了解他們的需求,並計畫在今年年底前推出可用於測試的Micro LED產品。」
至於客戶最關心的量產能力方面,Aledia計畫到2029或2030年,將產能從每週200片晶圓提升到每週3,000片晶圓。再者,他們也具備彈性擴大產能的設置,可根據市場的需求來進行調整。
目前Aledia位於法國的新廠房正持續建置中,預計2025年下半年就能夠落成啟用,屆時將為這種全新的Micro LED生產技術帶來豐沛的產能。
他也強調,Micro LED市場是一個全球性的市場,主要參與者多集中在中國、台灣和美國。Aledia作為一家歐洲公司,將努力在這些市場中佔有一席之地。
AR智慧眼鏡崛起 奈米線Micro LED技術成關鍵優勢
而近期備受注目的AR智慧眼鏡也被認為是Micro LED的重要應用領域,且許多品牌公司都對此進行了大量投資,Aledia也同樣看好這個領域,並認為將會是其技術脫穎而出的重要應用。
Felix Marchal指出,現在主流的Micro LED的應用都是直接觀看的顯示器,像是智慧手錶、智慧手機和電視等。對Aledia來說,AR眼鏡是一個龐大的市場,特別是這個顯示應用對於解析度有著更高的要求,而Aledia的Nanowire Micro LED的尺寸非常小,並在效率和發光方向性上有絕佳的優勢,且可以在單次磊晶中生長三種顏色,而這對AR顯示器業者來說是顛覆性的方案,正因如此,許多 AR眼鏡的廠商都主動聯繫Aledia,希望能進一步了解這項Micro LED技術。
他也強調,Aledia正持續提高產品的性能,預計兩年後就能將這項產品推向市場,目前正致力於在新工廠中擴展產能和強化本身技術的效能。

圖三 : Aledia已能在8吋晶圓量產,並計畫轉向12吋晶圓生產。 |
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實際觀看展示的感受
在今年的Touch Taiwan的展會現場,Aledia也展示了包含「FlexiNOVA」在內的最新技術成果。相較於其他業者都以接近原型產品的形式來表現Micro LED的效能,Aledia則是聚焦於他們獨創的Nanowire Micro LED的顯示特色,以及超微小精細的製造品質,總結一句話來描述的,那就是「簡單、細緻、明亮」。
現場直接以目視觀看,就可以明顯感受到奪目的亮度,再透過電子顯微鏡去細看裏頭的組成,也會驚訝其極微小的Nanowire技術的發光品質。
整個來說,雖然沒有能夠直接觀看到以Aledia的Nanowire Micro LED製作的顯示器效果,但從核心技術的展示效能仍讓人非常期待它最終的顯示成果。而Felix Marchal也承諾說,下次他們定會帶來讓人耳目一新的展示樣品。