自Micro LED被視為顯示領域一項顛覆性技術以來,蘋果、三星、利亞德等國內外龍頭廠商相繼按下快進鍵,但在晶圓波長一致性和峰移等問題上普遍面臨困難。

高工新型顯示了解到,傳統(tǒng)的氮化鎵基藍、綠光LED芯片在電流變化時易產(chǎn)生色彩偏移。由于Micro LED畫面有很高的對比度,且需要頻繁轉換應用場景,過程中較大幅度的驅動電流變化,帶來嚴重的峰移問題。

此外,Micro LED芯片由于小尺寸問題導致波長分選困難,且成本過高,因此給整片晶圓波長一致性帶來極大的挑戰(zhàn)。

如何解決晶圓波長一致性和峰移問題,成為全行業(yè)共同探索的焦點。此時,擁有更優(yōu)化的晶體方向的半極性氮化鎵GaN材料走進研究人員視野,而“Saphlux”這個名字也逐漸被行業(yè)所熟識。

公開資料顯示,Saphlux成立于2014年,主要研發(fā)生產(chǎn)半極性氮化鎵發(fā)光二極管。Saphlux特有的選擇性生長技術,可以在藍寶石襯底上直接生長特定晶向的半極性GaN材料,獲得與傳統(tǒng)c面GaN成本近似的半極性GaN,是國際上少有能夠商業(yè)化半極性GaN材料的公司。而其聯(lián)合創(chuàng)始人韓仲是耶魯大學電氣工程教授,從事LED材料方面研發(fā)十余年。

經(jīng)過從耶魯大學實驗研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化的十幾年積累,Saphlux目前已積累兩項全球領先的第三代半導體技術:半極性氮化鎵材料以及NPQD納米孔量子點Micro LED。

相較于傳統(tǒng)的極性氮化鎵,半極性材料擁有更優(yōu)化的晶體方向,大幅降低了氮化鎵材料中固有的量子限制史塔克效應QCSE,消除了極化場,使電子和空穴的結合效率大幅提高。獲益于此,由半極性氮化鎵材料制成的半導體器件能夠在長波長、大電流的環(huán)境下高效、高速地運行。

2018年,Saphlux已經(jīng)實現(xiàn)4英寸半極性氮化鎵晶圓的量產(chǎn),并銷往日本、韓國、美國等眾多第三代半導體企業(yè)和研究機構,應用領域覆蓋半導體激光器、AR/VR用Micro LED、光通訊、功率半導體等。

NPQD Micro LED則是Saphlux在2019年發(fā)布的一項技術。據(jù)Saphlux方面介紹,NPQD是指基于納米孔結構Nanopores的量子點Quantum Dot色彩轉換技術。納米孔具有獨特的散射效應,能夠大幅增加有效光徑,提高光轉換效率并能大幅增加量子點的可靠性。

通過這種技術,Saphlux開發(fā)了全球首款基于納米孔GaN材料NPQD的高效率量子點色彩轉換Micro LED,解決了Micro LED中的紅光效率、色彩、成本三項關鍵問題。

其中在紅光效率問題上,四元結構的紅光Micro LED尺寸的減小會導致缺陷密度增加、側壁效應等問題,使得效率下降,且非常容易受到熱量影響而發(fā)生效率及波長的變化。

通過NPQD技術的高效率、高可靠性的紅光轉換,Saphlux團隊使用高效的藍光Micro LED來激發(fā)紅光,成功將其光效提高至2-3倍,大幅提高了Micro LED屏幕的效率。

在色彩問題上,由于晶圓材料在生長中的溫度分布等問題,綠光及紅光LED晶圓波長存在著較大的不均勻性。此前,傳統(tǒng)LED芯片需要經(jīng)過分選環(huán)節(jié),保證整塊屏幕的芯片出光波長一致,而Micro LED尺寸小于100微米,分選成本極高或幾乎無法分選。而NPQD Micro LED采用量子點技術,整晶圓的波長差異小于1納米,無需經(jīng)過分選。

在成本問題上,Saphlux團隊將紅、藍、綠NPQD Micro LED集成到同一芯片,實現(xiàn)了在100多微米的Mini芯片上集成三顆Micro LED,大幅地降低了芯片成本,并突破了巨量轉移的限制,可使用現(xiàn)有的SMT方式制備Micro LED屏幕,一次性解決轉移、修復、檢測等關鍵問題。

由于紅光制備的成本以及分選成本低,Saphlux通過NPQD Micro LED技術可將Micro LED的整體成本降低10倍,真正提升Micro LED市場競爭力。

據(jù)相關市場信息,在發(fā)布NPQD Micro LED技術時,Saphlux就吸引了蘋果、三星、LG等廠商的極大關注。目前Saphlux NPQD產(chǎn)品已獲得全球多家Micro LED顯示屏企業(yè)訂單,并正與利亞德開展了深度合作,開發(fā)全球首款量子點Micro LED顯示屏。

高工新型顯示了解到,除在技術上合作外,早在2017年利亞德就已前瞻性投資Saphlux 。據(jù)利亞德相關公告,公司全資子公司利亞德香港曾出資350萬美元認購了SAPHLUX 1,501,220股,持有SAPHLUX 14的股權。

當時利亞德就指出,未來的VR/AR及智能設備都對便攜高效的激光投影有較大需求,SAPHLUX的半極性材料有可能應用于半導體激光器,與利亞德現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實戰(zhàn)略投資形成合力。

現(xiàn)階段,VR/AR被認為是Micro LED最先商用化的市場之一,而利亞德VR體驗板塊已啟動分拆上市計劃,將借此拓寬融資渠道進一步發(fā)展。在Micro LED領域,利亞德也已實現(xiàn)多款Micro LED商顯產(chǎn)品上市,與晶電合資成立的利晶也將在10月正式投產(chǎn)Micro LED。

在利亞德看來,Micro LED產(chǎn)業(yè)化需要三個必備要素:越來越小的LED倒裝芯片、越來越成熟的巨量轉移技術、更先進的IC驅動技術。目前利晶已具備Micro LED上述產(chǎn)業(yè)化條件,加上利亞德在如SAPHLUX等Micro LED產(chǎn)業(yè)上的投資布局,將助力Micro LED在多領域加速滲透。