自Mini LED及Micro LED概念提出以來,有一種盛行的觀點認為Mini LED將成為Micro LED的過渡產(chǎn)品。但其實,一些業(yè)者并不這么認為。
例如,設(shè)備廠商K&S認為Mini LED和Micro LED各具特點,他們并非誰取代誰、誰是誰的過渡問題。在背光和大屏幕直顯領(lǐng)域,Mini LED更合適;而在小屏幕超高清晰領(lǐng)域,Micro LED會更合適。ASM太平洋則認為Mini LED在顯示領(lǐng)域?qū)蔀榇筅A家,且不容易被Micro LED所取代。此外,在2018年LEDinside對LED驅(qū)動IC廠商聚積科技的一次訪談中,聚積董事長楊立昌先生也表示不認為Mini LED只是一個過渡性產(chǎn)品,當時,他就非??春肕ini LED在背光與RGB顯示領(lǐng)域的應(yīng)用。
如我們所見,2019年,各種Mini LED產(chǎn)品花式出場,潛力開始釋放,發(fā)展趨勢也已清晰明朗。是的!2020年起,Mini LED將會有一番作為。不過,這個過程仍存在許多技術(shù)挑戰(zhàn)。由于Mini LED使用量相比傳統(tǒng)LED使用量呈現(xiàn)倍數(shù)增長,無論是Mini LED背光還是Mini RGB顯示應(yīng)用,各環(huán)節(jié)廠商都必須攻克速度、精度、一致性與良率等問題,才能降低成本,從而實現(xiàn)終極大規(guī)模商用化的美好愿景。
速度、精度、一致性與良率等技術(shù)難題貫穿Mini LED設(shè)備、芯片、封裝到應(yīng)用端整個產(chǎn)業(yè)鏈,LEDinside曾于2019年做過相關(guān)的專題報道,但主要針對芯片、封裝與應(yīng)用端。這一次,我們將焦點對準了設(shè)備端,了解這些難題在設(shè)備端如何體現(xiàn)以及設(shè)備廠商如何跨過這一道道門檻。
針對Mini LED設(shè)備生產(chǎn)過程中遇到的問題,封測設(shè)備廠商標譜指出振動盤供料系統(tǒng)、機械零部件、檢測系統(tǒng)以及影像系統(tǒng)等方面的問題。
標譜表示,由于尺寸小,集成度高,Mini LED對封測設(shè)備的振動盤供料系統(tǒng)提出了高要求。目前,封測設(shè)備的振動盤供料系統(tǒng)由于成本和貨期的問題,大部分都是采用國產(chǎn)產(chǎn)品。然而,因起步較晚,國產(chǎn)振動盤在控制精度、表面處理和穩(wěn)定性等方面與進口振動盤仍有一定的差距。
同時,Mini LED設(shè)備對機械零部件的整體精度要求也特別高。在實際操作中,雖然單個零件的精度可以達到要求,但所有零件組裝成整體之后則難以達到要求。
此外,標譜還提到,基于Mini LED本身特性以及使用特性,分光分色測試儀和檢測外觀的影像系統(tǒng)等檢測系統(tǒng)的準確性、可靠性、穩(wěn)定性以及測試精度都必須滿足更高的要求。
針對這些設(shè)備上的技術(shù)問題,標譜已提前多年布局。2014年,標譜建立機加廠,并逐年加大投入,采購高精度生產(chǎn)設(shè)備,盡量保持自己生產(chǎn)高精度零件,外協(xié)加工普通零件。
2015年,標譜專門成立振動盤事業(yè)部,采購高精度5軸加工中心,同時還建立振動盤研發(fā)實驗室,實現(xiàn)全系列振動盤供料系統(tǒng)的研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)加工和組裝調(diào)試。
另外,標譜成立之初的核心團隊就包含影像工程師,并于2019年獨立形成檢測系統(tǒng)研發(fā)部。此部門主要收集試產(chǎn)和售后反饋的客戶需求,通過分析客戶需求來設(shè)計更新、更高、更準的測試系統(tǒng)。
值得一提的是,標譜大力投入的研發(fā)部門一直致力于設(shè)計更合理的方案,以減少人工操作,減少設(shè)備維護保養(yǎng),這一點在大規(guī)模生產(chǎn)過程中意義重大。
華騰半導(dǎo)體主要提到了分光編帶設(shè)備以及測試設(shè)備的速度與精度問題。
華騰表示,第一個難點在于分光編帶設(shè)備的速度。與傳統(tǒng)設(shè)備相比,Mini LED自動分光編帶設(shè)備產(chǎn)能較低,但其對機臺的運行速度卻有更高的要求。由于目前Mini LED多采用集成封裝的形式,芯片用量是傳統(tǒng)用量的N倍,相應(yīng)的測試時間會成倍增長,因此設(shè)備的速度必須比傳統(tǒng)的設(shè)備快很多,產(chǎn)能才不至于受到很大的影響。
第二個難點在于測試精度。以亮度指標為例,傳統(tǒng)3顆LED芯片的測試要求偏差在3%以內(nèi),而對于Mini LED來說,3N顆芯片的測試偏差仍然需要控制在3%以內(nèi),這是一個很大的挑戰(zhàn)。
但是,對于設(shè)備的這些關(guān)鍵技術(shù)難點,華騰已經(jīng)有了自己的解決方案。據(jù)其介紹,公司設(shè)備在小間距LED上的良好表現(xiàn),讓華騰成為有機會最早進入MiniLED領(lǐng)域的設(shè)備廠商之一。據(jù)了解,華騰已針對Mini LED推出了具備高精度和高良率等特點的全自動測試分選機(HT7600)和全自動編帶機(HT6000)。
梭特科技指出了分選機和固晶機取放(Pick & Place)過程中面臨的難題。
梭特表示,現(xiàn)行的方式依舊是采取一顆一顆芯片進行取放或COB打件(Die Bond)方式,速度和精度不足就會導(dǎo)致高成本問題,這也是目前阻礙Mini LED量產(chǎn)的問題之一。
鑒于此,梭特預(yù)計今年下半年推出FOB 先進封裝制程系列設(shè)備,此設(shè)備能夠幫助LED顯示屏客戶解決生產(chǎn)成本問題。據(jù)介紹,此設(shè)備主要是利用高精度和高速的混Bin排片技術(shù),再通過巨量轉(zhuǎn)移將RGB 芯片同時移載到同一片載具上, 最后再一次性進行高效率的固晶制程。
ASM太平洋則強調(diào)了焊接、返修及自動化作業(yè)等過程中的速度與良率之間的關(guān)系問題。
ASM太平洋表示,提升生產(chǎn)速度是ASM太平洋研發(fā)的必然項目。然而,高速度雖有助降低生產(chǎn)成本,但同時還需考慮良率問題;尤其是針對尺寸越細小的Mini LED,若良率稍低,便會加重返修工序,進而增加生產(chǎn)成本。所以,廠商需平衡速度與良率之間的關(guān)系,才能在競賽中獲勝。
目前,ASM太平洋已推出了全自動巨量焊接產(chǎn)線Ocean Line,并且,其高速、高精度焊接、返修機臺、自動化方案均已接單投產(chǎn)。
巨量轉(zhuǎn)移設(shè)備廠商K&S指出了速度、精度與良率三個研發(fā)難點以及它們與成本之間的關(guān)系。
K&S認為,Mini LED的終端應(yīng)用產(chǎn)品對Mini LED的使用量極大,因此這些產(chǎn)品對速度、精度、良率的要求沒有上限。同時,速度、精度與良率還直接與最終產(chǎn)品的成本掛鉤,而成本則是目前阻礙Mini LED量產(chǎn)的一個瓶頸問題。因此,未來K&S會持續(xù)專注于提升巨量轉(zhuǎn)移設(shè)備的速度、精度與良率。K&S還提出,對整個產(chǎn)業(yè)鏈來講,如何降低Mini LED Die的生產(chǎn)成本也是未來要攻克的問題。
據(jù)介紹,巨量轉(zhuǎn)移設(shè)備生產(chǎn)過程涉及高速高精度驅(qū)動與控制、機械運動與其他很多物理化學(xué)特性的應(yīng)用、光學(xué)識別與計算等,量產(chǎn)難度極高。該公司已與Rohinni公司共同推出了Mini LED巨量轉(zhuǎn)移設(shè)備 PIXALUX,此設(shè)備在速度、精度與良率上都具有明顯的優(yōu)勢?,F(xiàn)階段,K&S的Mini LED巨量轉(zhuǎn)移設(shè)備已在客戶方得以應(yīng)用,并開始生產(chǎn)。
北方華創(chuàng)主要強調(diào)設(shè)備的整體性能,除速度、精度等技術(shù)難點以外,還有一致性的問題。
北方華創(chuàng)表示,Mini LED提高對設(shè)備精細程度的要求。伴隨芯片尺寸的縮小,LED芯片工藝方面需要更好的一致性、更少的顆粒和更優(yōu)的膜層質(zhì)量。在一致性方面,Mini LED顯示產(chǎn)品對芯片的電流和顏色的一致性,Mini COB封裝技術(shù)的光學(xué)一致性和PCB板墨色一致性,以及像素間的混光一致性和表面一致性等皆需要提升到更高的水平。
北方華創(chuàng)認為,LED行業(yè)目前已處于紅海市場,Mini LED作為新的產(chǎn)品應(yīng)用,需要在初期以更優(yōu)越的性能打開市場,而設(shè)備作為首要環(huán)節(jié),需要最先提高相關(guān)技術(shù)水平。同時,隨著市場的發(fā)展,終端產(chǎn)品的價格逐漸下降,從設(shè)備端來看,則需要加快實現(xiàn)高性價比的需求。對北方華創(chuàng)而言,現(xiàn)有的設(shè)備技術(shù)已可以滿足Mini LED技術(shù)要求,公司在機型和腔室類型方面配置靈活。另外,北方華創(chuàng)還指出,無論是Mini LED還是Micro LED,后段制程的難點會多于前段制程。
綜上,設(shè)備環(huán)節(jié)面臨的技術(shù)難題,相關(guān)廠商已有相應(yīng)的解決方案。如LEDinside所了解,設(shè)備端已準備就緒,那么從產(chǎn)業(yè)鏈的角度來看,進展如何?
北方華創(chuàng)表示,從外延芯片端看,目前量產(chǎn)技術(shù)基本完善;從封裝端看,此環(huán)節(jié)面臨的問題相對更多(如封裝形式);從產(chǎn)品端來看,背光和顯示領(lǐng)域的應(yīng)用會率先進入大眾視野,而背光應(yīng)用的潛力已無須懷疑,顯示領(lǐng)域也有較大的機會可以導(dǎo)入大規(guī)模使用。
ASM太平洋指出,目前來看,Mini LED 產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展尚未達到完善及成熟的程度。例如,在芯片供應(yīng)方面,3x5mil、2x4mil 等 Mini LED 芯片還有待量產(chǎn)。在基板方面,適用于Mini LED 的基板價格高企,且占整體物料成本的比重高達甚至超過5成,因此,良率和成本都有待優(yōu)化。但ASM太平洋認為,在背光應(yīng)用上,LCD 配合Mini LED背光的方案完全有能力與OLED方案比拼;在顯示應(yīng)用上,Mini LED的應(yīng)用將有機會從超小間距顯示屏市場擴大至間距大于P0.7的顯示屏市場。
根據(jù)LEDinside分析,憑借局部調(diào)光、更高對比度和更高穩(wěn)定性等特點,加上物料成本低等相對的成本優(yōu)勢,Mini LED已成功切入背光市場和RGB顯示市場。并且,Mini LED于2019年正式在顯示器領(lǐng)域與OLED直接競爭?;贛ini LED強勁的需求量以及廣泛的應(yīng)用場景,各大廠商均看好Mini LED的前景,接下來,只要產(chǎn)業(yè)鏈所有環(huán)節(jié)協(xié)力進一步降低生產(chǎn)成本,Mini LED產(chǎn)品將很快能夠全面打開市場,進而提高市占率。