號稱低成本、無損去除，硅襯底Micro LED真是小尺寸顯示的未來？

電子發燒友網報道（文/吳子鵬）由于蘋果Micro LED智能手表項目擱淺，之前Micro LED遭遇了很大的質疑，尤其是在成本和性價比方面，Micro LED被認為很難成為下一代主流的顯示技術。不過，隨后三星和LG顯示等公司力挺Micro LED，在智能手表、大尺寸電視和透明電視等領域推出了非常多的參考設計，并且汽車廠商也是對Micro LED有很大的期待。

不過，想要兌現自己的天賦，Micro LED還有很長的路要走。比如，通過何種方式實現Micro LED就有很大的可討論空間。

硅襯底Micro LED將統一AR市場？

在眾多實現路線中，其中一個是硅襯底Micro LED。所謂的硅襯底Micro LED是指基于片式集成化工藝技術制造MicroLED，將LED外延片直接與CMOS側板引線鍵合。如果將襯底從藍寶石換成硅，會帶來怎樣的提升呢？我們具體看一下。

現階段，Micro LED的制備過程中需要將藍寶石基的LED陣列轉移至硅基以實現金屬連接，因此需要制作一塊Micro LED顯示屏幕需要兩套獨立的襯底和加工工藝。無疑，這會帶來成本的上升。因而，晶能光電研發經理郭嘯等行業人士認為，如果將原本的藍寶石襯底也換成硅，那么就可以和下面的硅基板形成更好的聯動。

郭嘯曾在演講中指出，硅襯底在Micro LED行業的優勢包括，可以實現低成本、高波長一致性、無損去除、低翹曲和CMOS兼容性。

相較其他技術，Micro LED在亮度、對比度、工作溫度范圍、刷新率、分辨率、色域、功耗、延時、體積、壽命等多方面具備優勢，Micro LED被認為是AR近眼顯示應用的終極方案。因而，基于硅襯底實現Micro LED被認為是更好的方式。也有人說，這會是未來的主流路線。

關于藍寶石襯底和硅襯底生產Micro LED，我們看一下技術細節。先看襯底方面，如果是基于藍寶石襯底，襯底尺寸主流基本是4英寸，最大可以做大6英寸；如果是基于硅襯底，主流工藝就會直接8英寸起步，最大可以達到12英寸工藝。從這方面來看，硅襯底在生產效率和成本方面的優勢是非常明顯。

其次是看工藝，如果是采用藍寶石襯底，雖然這種工藝的技術已經比較成熟，能夠獲得比較好的晶體質量，不過一旦晶圓尺寸超過4寸，翹曲問題就變得不可控了，這將嚴重限制藍寶石襯底Micro LED的生產效率；如果是采用硅襯底，硅工藝本身是非常成熟的，支持無損去除Micro LED，且硅晶片在大尺寸控制翹曲方面的技術也非常成熟，從硅襯底做外延生長的技術也已經突破。

最后看一下Micro LED芯片的可靠性。如果是采用藍寶石襯底，由于技術工藝成熟，芯片的性能水平是很高的，不過在剝離的時候，有損問題可能會影響LED性能；如果是采用硅襯底，目前的工藝已經能夠達到媲美藍寶石襯底的性能水平，且無損剝離有望進一步提升垂直工藝的良率。

此外，中科院長春光機所應用光學國家重點實驗室研究團隊發現，采用低損傷刻蝕技術的硅襯底AlGaInP紅光Micro LED可以緩解由于工藝技術原因引起的尺寸效應，這是非常吸引產業的一點。

當然，作為后發的技術，硅襯底生產Micro LED還有一定的進步空間，隨著技術的提升和需求的釋放，有望帶動產業鏈實現高增長點，不僅是在AR領域，矩陣車燈、Micro LED直顯大屏和車載HUD等應用也有望受益。

硅襯底Micro LED的挑戰

當然，雖然上面談到了很多好處，不過硅襯底Micro LED要實現大的產業化，還需要解決一些挑戰。

首先，硅襯底Micro LED的工藝靈活性并不高，只能做垂直工藝，而藍寶石襯底Micro LED除了垂直工藝，還可以做倒裝。不過，單論AR市場來說，這并不影響，因為AR需要非常高的分辨率，垂直工藝的優勢就在分辨率上，從這方面來說，倒是不用太焦慮。

其次，硅襯底Micro LED工藝難度實際上還是很高的，這對企業本身的研發能力會有一定的要求。有業者稱，硅襯底實現Micro LED屬于冒險走無人區，產業協同可能遇到挑戰，尤其是大尺寸之后，藍寶石襯底的倒裝就會有成本優勢，這也會限制硅襯底Micro LED的成長空間。

第三是基板的協同性，Micro LED硅基板還有一些技術挑戰，比如，Micro LED發光效率最大的電流密度是10-1000A/cm2，基于硅基的CMOS電路要實現這個密度還是有很大挑戰。那么，硅襯底和硅基板的聯動也會遇到一些挑戰。

結語

從目前的時間節點來看，Micro LED大規模量產的時間可能要到2028年之后，因而在此期間，將會有非常多的技術碰撞，比如硅襯底和藍寶石襯底，硅基板和玻璃基板等，現在還很難斷定哪一種技術最終能夠勝出，又或者這些技術本身就是要并行的。