第三代半导体助力Micro LED应用加速落地

       自Micro LED被视为显示领域一项颠覆性技术以来，苹果、三星、利亚德等国内外龙头厂商相继按下快进键，但在晶圆波长一致性和峰移等问题上普遍面临困难。

       传统的氮化镓基蓝、绿光LED芯片在电流变化时易产生色彩偏移。由于Micro LED画面有很高的对比度，且需要频繁转换应用场景，过程中较大幅度的驱动电流变化，带来严重的峰移问题。

       此外，Micro LED芯片由于小尺寸问题导致波长分选困难，且成本过高，因此给整片晶圆波长一致性带来极大的挑战。

       如何解决晶圆波长一致性和峰移问题，成为全行业共同探索的焦点。此时，拥有更优化的晶体方向的半极性氮化镓（GaN）材料走进研究人员视野，而“Saphlux”这个名字也逐渐被行业所熟识。

       公开资料显示，Saphlux成立于2014年，主要研发生产半极性氮化镓发光二极管。Saphlux特有的选择性生长技术，可以在蓝宝石衬底上直接生长特定晶向的半极性GaN材料，获得与传统c面GaN成本近似的半极性GaN，是国际上少有能够商业化半极性GaN材料的公司。而其联合创始人韩仲是耶鲁大学电气工程教授，从事LED材料方面研发十余年。

经过从耶鲁大学实验研发到产业化的十几年积累，Saphlux目前已积累两项全球领先的第三代半导体技术：半极性氮化镓材料以及NPQD（纳米孔量子点）Micro LED。

        相较于传统的极性氮化镓，半极性材料拥有更优化的晶体方向，大幅降低了氮化镓材料中固有的量子限制史塔克效应（QCSE），消除了极化场，使电子和空穴的结合效率大幅提高。获益于此，由半极性氮化镓材料制成的半导体器件能够在长波长、大电流的环境下高效、高速地运行。

2018年，Saphlux已经实现4英寸半极性氮化镓晶圆的量产，并销往日本、韩国、美国等众多第三代半导体企业和研究机构，应用领域覆盖半导体激光器、AR/VR用Micro LED、光通讯、功率半导体等。

        NPQD Micro LED则是Saphlux在2019年发布的一项技术。据Saphlux方面介绍，NPQD是指基于纳米孔结构（Nanopores）的量子点（Quantum Dot）色彩转换技术。纳米孔具有独特的散射效应，能够大幅增加有效光径，提高光转换效率并能大幅增加量子点的可靠性。

通过这种技术，Saphlux开发了全球首款基于纳米孔GaN材料(NPQD)的高效率量子点色彩转换Micro LED，解决了Micro LED中的红光效率、色彩、成本三项关键问题。

       其中在红光效率问题上，四元结构的红光Micro LED尺寸的减小会导致缺陷密度增加、侧壁效应等问题，使得效率下降，且非常容易受到热量影响而发生效率及波长的变化。

       通过NPQD技术的高效率、高可靠性的红光转换，Saphlux团队使用高效的蓝光Micro LED来激发红光，成功将其光效提高至2-3倍，大幅提高了Micro LED屏幕的效率。

       在色彩问题上，由于晶圆材料在生长中的温度分布等问题，绿光及红光LED晶圆波长存在着较大的不均匀性。此前，传统LED芯片需要经过分选环节，保证整块屏幕的芯片出光波长一致，而Micro LED尺寸小于100微米，分选成本极高或几乎无法分选。而NPQD Micro LED采用量子点技术，整晶圆的波长差异小于1纳米，无需经过分选。

       在成本问题上，Saphlux团队将红、蓝、绿NPQD Micro LED集成到同一芯片，实现了在100多微米的Mini芯片上集成三颗Micro LED，大幅地降低了芯片成本，并突破了巨量转移的限制，可使用现有的SMT方式制备Micro LED屏幕，一次性解决转移、修复、检测等关键问题。

       由于红光制备的成本以及分选成本低，Saphlux通过NPQD Micro LED技术可将Micro LED的整体成本降低10倍，真正提升Micro LED市场竞争力。

据相关市场信息，在发布NPQD Micro LED技术时，Saphlux就吸引了苹果、三星、LG等厂商的极大关注。目前Saphlux NPQD产品已获得全球多家Micro LED显示屏企业订单，并正与利亚德开展了深度合作，开发全球首款量子点Micro LED显示屏。

       除在技术上合作外，早在2017年利亚德就已前瞻性投资Saphlux 。据利亚德相关公告，公司全资子公司利亚德香港曾出资350万美元认购了SAPHLUX 1,501,220股，持有SAPHLUX 14%的股权。

       当时利亚德就指出，未来的VR/AR及智能设备都对便携高效的激光投影有较大需求，SAPHLUX的半极性材料有可能应用于半导体激光器，与利亚德现有的虚拟现实战略投资形成合力。

       现阶段，VR/AR被认为是Micro LED最先商用化的市场之一，而利亚德VR体验板块已启动分拆上市计划，将借此拓宽融资渠道进一步发展。在Micro LED领域，利亚德也已实现多款Micro LED商显产品上市，与晶电合资成立的利晶也将在10月正式投产Micro LED。

       Micro LED产业化需要三个必备要素：越来越小的LED倒装芯片、越来越成熟的巨量转移技术、更先进的IC驱动技术。目前利晶已具备Micro LED上述产业化条件，加上利亚德在如SAPHLUX等Micro LED产业上的投资布局，将助力Micro LED在多领域加速渗透。