近期供应链信息指出,苹果公司正计划2025年在Apple Watch Ultra上采用自家的MicroLED显示面板,随后还会将这种显示面板扩展到iPhone和其他设备。苹果此举被指目的在于调整供应链,减少对三星、LGD等技术合作伙伴的仰赖,进一步掌控产品的设计和成本。

此消息传出之后,业界反响出现分化。积极者认为,苹果的加入对MicroLED市场是利好,分析预计2025年下半年可穿戴设备将导入MicroLED,2027年MicroLED在可穿戴设备市场的出货量有望突破1000万片。
也有报道指出,苹果MicroLED传言绝大部分都不真实,有炒作操作股市嫌疑。苹果更换自家屏幕面板的传言已有多年,最早可以追溯到2018年,且苹果一直致力于在未来将MicroLED显示器引入其部分产品。
MicroLED可以不同方式制造,每种方式都会带来特定挑战,因此,作为一项未规模量产的技术,MicroLED前景当前并不明朗,比较一致的看法是MicroLED在技术特性上具有比较优势。
技术特性优越,存在成本和量产难题
MicroLED显示器基于小于100μm的无机发光二极管(LED),产品可以高密度包装,产生自发光像素。MicroLED显示器提供高效率、高亮度、短响应时间和长寿命,这些特性是LCD、OLED显示器无法比拟的。
理论上,MicroLED面板可以随意拼接,组装形成任意大小MicroLED显示器,基于这些技术优势,MicroLED可通过独特功能组合被用在许多领域,包括超大型电视机、AR/VR头显等。此外,手机续航都受困于显示屏的功耗而无法明显提高,而MicroLED面板的功耗只有同等级OLED面板的50%,甚至可以提供更高的亮度。

即使拥有所有上述技术优势,但MicroLED的市场仍然很小,不足以对其他显示技术形成竞争:OLED已经征服了智能手机市场,并且越来越好,而LCD仍然提供无与伦比的性价比。
原因主要是MicroLED仍然比OLED和MiniLED昂贵得多。DSCC数据显示,MicroLED显示屏的价格将是目前最贵iWatch Ultra的LTPO OLED面板价格的5倍以上。这意味着,苹果将在799美元以上的价格层级中创建一个新的价格层级。DSCC以技术的最终发展预计,可穿戴应用是MicroLED可以渗透的一个方向,但是由于价格因素以及供应链技术成熟度等因素,苹果不太可能很快大量渗透MicroLED。
MicroLED会带来电源效率和亮度方面的好处,但在实际使用中如何在这些方面进行改进还有待观察。“巨量转移”(mass transfer,在MicroLED领域,当芯片在源基底上生长后,需要通过某种高精度设备将大量MicroLED芯片从源基板分离,并转移到目标基板或者驱动电路板上)是MicroLED商业化的一大瓶颈技术。此外,OLED正在缩小与MicroLED的效率差距,为了改善能耗和亮度的方向主要为串联结构、磷光蓝发光材料、无偏光片。目前还不清楚MicroLED能否在尺寸缩小降低成本的同时,保持效率优势。
规模运用MicroLED,可穿戴设备先行
已经有部分面板厂商投入MicroLED,但是由于供应链、设备、技术等尚未成熟,并未真正大规模量产。DSCC预计,倘若苹果成功以MicroLED可穿戴设备引领市场,同时,MicroLED显示面板价格降到50美金以下,可穿戴设备或可成为驱动MicroLED出货量,但鉴于该类产品显示屏尺寸偏小,不会为厂商创造太多营收。
除了前文提及到苹果智能手表,VR/AR头显是一种可穿戴设备,其显示器是内容呈现和虚实交互的重要载体,要求具有超高亮度、对比度和分辨率等,MicroLED能较好满足这些要求。显示技术路线关乎AR头显的显示效果、续航能力、外观设计及用户体验,为了实现这些设计目标,目前“MicroLED+光波导”被认为是AR设备光学、显示组合方案。供应商方面,包括三星、京瓷、苹果、松下、索尼、TCL等国内外巨头都已经在虚拟现实领域应用MicroLED显示做了诸多尝试,上游厂商也在积极投入,比如,艾迈斯欧司朗公开提出了向光学解决方案领导者迈进的发展战略,其中提到,为支持先进的LED和MicroLED技术,对全新8英寸LED前端工厂追加最高可达约8亿欧元的额外投资。

未雨绸缪,产业链厂商伺机而动
MicroLED上游厂商持续推动量产,并布局8英寸产线,以便降低成本。艾迈斯欧司朗则瞄准8英寸MicroLED晶圆厂,估计投资约8.5亿美元,并大量导入机台设备。信息指出,由于8英寸产线的投资金额庞大,苹果允诺“财务分担”等措施补助艾迈斯欧司朗的MicroLED设备购置成本,未来后者将配合苹果需求建置MicroLED量产专线,并已针对MicroLED技术进行研发布局,先从小尺寸MicroLED产品开始供应出货。
8英寸产线投资规模庞大,优点在于晶圆利用率将大幅提升,有利于规模量产效益,且更容易采取全自动化设备,在半导体芯片领域,8英寸晶圆厂自动化设备及系统成熟,若MicroLED引入半导体制程生产,有利于制造成本下降。

目前多数厂商使用6英寸晶圆进行生产。根据MicroLED产业联盟评估了6英寸晶圆的使用量,其中包括18241mm^2的全面积。芯片尺寸具有三种方案:60×35μm,间距为10×15μm;30×15μm,间距为10×10μm;10×5μm,间距为5×5μm,在当前的技术中,最后一种情况是可行的,也是评估的基础,其可以运用于低成本显示器。一个完整的晶圆将能够生产大约1.2亿个10×5μm芯片。假设只使用一个正方形的可用面积为100×100平方毫米,在这样的晶圆上生产6660万个10×5μm芯片。使用这种半导体制造方法,每片晶圆可以生产MicroLED的数量与芯片相当,但是还要考虑几点:外延晶圆沉积和芯片加工良率和稳定性;质量管理;全彩架构;转移过程的质量和效率。
显示屏厂商包括京东方、三安光电、富采、镎创、友达与群创等,其中,镎创背后有三星支持,京东方日前已正式与华灿光电结盟,而华星光电已和三安光电合资成立芯颖显示科技扩大MicroLED布局。
在苹果供应链上,京东方一直在加速中小尺寸MicroLED开发和量产,是Apple Watch Ultra的潜在MicroLED面板供应商;Apple Watch系列目前OLED面板主要供应商是LGD和JDI,LGD也正在为苹果MicroLED面板建设一条小型生产线,到2024年下半年开始生产;预计台积电预计也将参与到MicroLED Watch的供应链,推测主要业务为制造驱动IC。
政策、投资、专利等助力MicroLED发展
2022年11月1日,工信部等五部门联合印发《虚拟现实与行业应用融合发展行动计划(2022—2026年)》(以下简称“行动计划”),重点任务包含推进关键技术融合创新,近眼显示位居首位。行动计划提到,“重点推动Fast-LCD、硅基OLED、MicroLED等微显示技术升级,发展高性能自由曲面、BirdBath光学模组、阵列与衍射光波导等器件,开展辐辏调节冲突缓解、光场显示等前瞻领域研发,加快近眼显示向高分辨率、大视场角、轻薄小型化方向发展。”

我国的制造商一直在积极投资LCD面板的MiniLED背光、MicroLED显示屏,资料显示,我国目前拥有超过15条生产线,投资近300亿元人民币。我国显示领域的厂商众多、投资和资本支出比较充分,例如,厦门三安2022年7月宣布筹集7.9亿元人民币,并利用其中6.9亿元人民币在湖北省建设其MiniLED和micorLED显示项目。江西兆驰也将投资5亿元人民币建设工厂生产MiniLED和细间距LED显示模组。
我国也比较注重MicroLED知识产权,2021年45%的MicroLED新专利来自于我国。部分国内显示器厂商虽然核心专长不是LED,也参与开发MicroLED芯片IP。在全球范围来看,苹果、三星、LGD、京东方和华星光电等厂商都有大量专利申请,例如,康佳有许多正在申请的专利,维信诺(Visionox)同样雄心勃勃,并已宣布计划在2023年开始批量生产,在海外方面,PlayNitride申请了很多专利,Aledia也在加速其IP工作。

小结
目前,制造技术和良率仍然是MicroLED产业亟需攻克的难题,厂商仍然专注于提升良率管理。就生态而言,产业玩家增多、新兴应用迫使显示技术升级、资本推波助澜、技术创新和转化等,这些都是促成MicroLED市场的积极变量。
全部评论