据悉，2024年已有11家AR眼镜厂商采用Micro LED光机作为其显像源头。然而，受限于衍射光波导的低耦入效率，其入眼亮度需达到1000Nits，这意味着Micro LED芯片需提供高于250万Nits的亮度以满足入眼亮度指标，Micro LED芯片的单像素尺寸通常小于10μm。受尺寸效应，侧壁效应抑制等因素影响，Micro LED芯片效率难以满足应用，Micro LED微显示芯片光效提升需要涉及多个技术维度的协同优化。
过去，传统Micro LED制造多采用蓝宝石外延片工艺。但蓝宝石衬底外延片一般只能做4寸和6寸，而硅衬底外延片可以做到8寸和12寸。对于微显示芯片制造，8寸和12寸拥有更好的性能和性价比，但也颇具技术挑战。
晶能光电是全球硅衬底GaN基LED材料技术的领导者之一，在大尺寸硅衬底Micro LED材料技术的开发保持与国际同步，与产业链中下游协同创新推动硅衬底Micro LED 显示技术进步。近日，晶能光电与Micro LED微显示芯片公司鸿石智能共同合作，突破行业瓶颈，基于晶能光电8英寸硅衬底Micro LED外延材料的Micro LED芯片性能上有了较大的提升。
-单绿Micro LED产品在像素间距（pitch）为3.75μm时，能实现10%以上的EQE；在蓝色Micro LED的情况下，EQE可以达到10%-15%。
-Micro LED芯片均匀度已达到98%，在业界处于领先地位。与之对比，其他企业目前交付的领先标准为均匀度90%，而大多数厂商仅为 80%。
-Micro LED微显示芯片制成的0.12单绿色平均光效提升至300万尼特（功耗100mW），这是目前全球8寸硅衬底微显示芯片领域实现的量产光电效率的最高水平。
图：4寸和8寸晶圆亮度随电流变化曲线图
图：4寸和8寸晶圆亮度随功耗变化曲线图
图：0.12寸640*480绿光Micro LED芯片均匀度达到98%
蓝宝石衬底剥离属于有损剥离，在激光剥离制造过程中会损伤芯片外延层，致使各项光效参数在本质提升上困难重重。与之形成鲜明对比的是，硅衬底工艺作为无损剥离，能避免对外延层造成伤害，为光效提升奠定了良好基础。
同时，8寸硅衬底设备生产效率远高于4寸，对比4寸生产一次和8寸生产一次的成本，在时间相同的情况下，8寸设备生产的产品在生产成本上只有4寸设备生产产品的1/6，而生产成本占整个芯片成本的80%，所以8寸设备生产具有明显的成本优势。
且8寸比4寸效率高，因为8寸设备的基台属于标准设备，大晶圆如8寸相较于4寸，同一时间加工的数量更多。已知8寸和4寸衬底的单个芯片加工量分别为2412片和380片，8寸晶圆一次性生产效率是4寸片的六倍，生产效率优势明显。
随着技术不断成熟，Micro LED独有的超小体积、超高亮度和超低功耗的特性，逐步取代DLP光机的霸主地位，将进一步推动如微型投影仪、数字化车灯、3D打印机、车载HUD等产品的升级。
未来，晶能光电在大尺寸硅衬底GaN基Micro LED外延技术领域将持续深耕，也将更密切地与中下游合作伙伴协作探索，推动我国Micro LED微显技术的产业化落地。
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原文始发于微信公众号（晶能光电）：硅衬底Micro LED微显示技术突破：点亮未来显示新视界
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