100萬元電視才能用的顯示技術,正走進你的客廳|36氪新風向

36氪 2024-05-16 19:40:52

作者|習翔宇

編輯|蘇建勳 邱曉芬

一條液晶顯示面板生産線的投資額,可以高達300億元。生産線如同鋼鐵叢林,0.22毫米的玻璃基板薄到震顫,它們最終穿過價值上百億元的設備,變成比人還高大的顯示面板,等待分割成各種尺寸的屏幕。

投資大、周期長,顯示面板注定是巨頭的遊戲。現在,有人想用新技術繞開這一切,讓中小公司也能直接制造顯示屏幕。

這個接近完美的顯示新技術,叫Micro LED(微米發光二極管)。不需要投資數百億元建設顯示面板生産線,完全用半導體工藝,一張足球橫截面大小的8英寸晶圓,就能生産出2500塊Micro LED顯示屏幕。並且,清晰度、亮度都可以做到遠超其他顯示技術。

唯一的問題在于成本。TCL華星CEO趙軍告訴36氪,Micro LED技術已經接近成熟,但想要普及,最重要的是成本大幅下降。

蘋果也沒能克服Micro LED的成本問題。2024年3月,蘋果放棄了爲手表開發Micro LED屏幕的項目。這暴露了Micro LED一直以來的難題——據天風國際分析師郭明錤報告,蘋果認爲Micro LED屏幕的生産成本太高,在經濟上不可行。

雖然暫時無法用在常規尺寸屏幕,但在細分場景,Micro LED已經實現商業化量産。

Micro LED正在走進客廳。Micro LED技術公司賽富樂斯CEO陳辰告訴36氪,一塊125寸的Micro LED屏幕,價格可以做到5萬元內,正在進入家庭影院場景。

而在戶外大屏、會議室大屏等商業顯示領域,Micro LED屏幕可以做到比液晶屏幕更有性價比。2024年,賽富樂斯拿到了上億元訂單。

Micro LED商顯市場正在爆發式增長,這體現在顯示領域上市公司利亞德的財報中。2023年,利亞德Micro LED業務收入達4億元,同比增長達50%。利亞德還預測,今年Micro LED業務收入將達到8億元。

圖源:天風證券研報

新技術會誕生新巨頭,傳統巨頭則有可能被新技術顛覆。Micro LED承載的不僅是技術趨勢,還有創業公司希望靠新技術,與液晶面板巨頭競爭的雄心壯志。

本文將要解答的問題是:

1、爲什麽Mciro LED是行業公認的下一代顯示技術?

2、Micro LED的量産難點在哪裏?

3、Micro LED爲何難以商業化?創業公司們如何競爭巨頭?

Micro LED很好,卻很難

目前,常用的顯示技術分爲液晶(LCD)顯示和OLED(有機發光二極管)顯示。兩種技術都存在問題。

液晶面板本身不發光,需要一整塊背光光源,光線穿過液晶層,顯示出顔色和圖案。背光光源不能關閉,因此,液晶面板不能顯示純黑,觀看《權利的遊戲》這類黑夜背景的電視劇時,畫面灰蒙蒙的缺點尤爲明顯。

OLED由于使用有機材料,直接將電轉換爲光,可以自發光,解決了不能顯示純黑的問題。但是,有機材料又帶來新麻煩——使用壽命較短,長時間顯示同一圖像,容易“燒屏”。

十多年前,顯示技術公司開始將希望寄托到Micro LED。這項新技術規避了液晶不發光、OLED壽命短等各種缺點。

本質上,Micro LED是將LED芯片縮小至50微米以下,三顆(紅綠藍三色各一顆)LED芯片構成一個像素。因爲LED芯片足夠小,像素極其密集。一塊1080p分辨率的顯示屏可以集成到0.22英寸,小于一顆豌豆的尺寸。

變得更小的同時,LED芯片的亮度可以做到極大。手機屏幕的亮度通常在幾百尼特,Micro LED屏幕可以達到上百萬尼特,遠超直射太陽光的亮度。

JBD生産的0.13英寸Micro LED微顯示屏 圖源:公司官網

既然這麽好,爲什麽Micro LED量産這麽難?原因在于Micro LED芯片太小了。

一張4英寸晶圓上,可以生長出1000萬顆Micro LED芯片。Micro LED芯片的制造不是難題。半導體先進制程已經發展到3納米,制造微米級芯片只需使用成熟制程,國內晶圓代工廠基本都能完成。

難題首先在于,如何將巨量的Micro LED芯片轉移到基板上。Micro LED芯片太小,轉移耗時太長,良率難以達標,進而導致生産成本無法支撐量産。這個艱難的過程又被稱爲“巨量轉移”。

陳波舉了一個例子:4年前,麥沄顯示做巨量轉移的良率就達到了99.99%。直到現在,“四個九”的良率依然無法突破,看起來很高,但完全無法支撐量産。

這意味著,轉移一塊4K分辨率屏幕所需要的Micro LED芯片,會出現2400顆壞點。

良率問題只能靠量産解決。陳波告訴36氪,沒有量産之前,在實驗室提升良率只是“紙上談兵”。巨量轉移的良率要達到6N(99.9999%)甚至7N(99.99999%),必須要大規模量産,“從整個工藝、潔淨室條件、自動化設備一點一滴提升,才有機會。”

還有更嚴重的問題:Micro LED芯片無法測試。

在過去,常規LED芯片制造後,要經曆點測環節,先篩選出壞點。再進入分選環節,機器會將色溫與亮度相近的LED芯片各自歸檔。最後,在混色環節,像是一口大鍋炒菜一樣,機器將同一檔位的LED芯片徹底混勻。這些被精挑細選過的LED芯片,才會組裝成色彩均勻、沒有壞點的屏幕。

不過,當Micro LED芯片生産時,由于行業內缺乏50微米級別精度的測試設備,芯片測試變成了難以逾越的問題——那2400顆壞點,只有在轉移到驅動基板後,被點亮才能發現。這意味著,又出現了大量修複壞點的工作。

陳波形容,修複工作“非常地複雜、痛苦”,成本更是隨之激增。

三星76英寸Micro LED電視 拍攝:習翔宇

體現在終端産品上,2022年,三星發布的110英寸Micro LED電視,售價高達105萬元。今年3月,TCL將價格“打下來”,TCL發布的163英寸Micro LED電視,售價爲80萬元。

數十萬元的售價,注定了Micro LED電視還只是奢侈品,不能普及。TCL華星CEO趙軍告訴36氪,目前,Micro LED的應用場景一類是奢侈品級的消費電子産品;另一類是車載顯示等特殊場景,比如強調高亮度的車載擡頭顯示(HUD),因爲尺寸不大,所以成本相對可控。

趙軍認爲,Micro LED技術最重要的是成本大幅下降,才有機會成爲某些細分領域的主要技術路線。

Micro LED距離市場普及,還有一條遙遠的降本之路。

大的越大,小的越小

爲了解決生産工藝上的困難,Micro LED行業延伸出了兩種解決思路,概括起來是,大的越大,小的越小。

大的越大,是指將芯片的尺寸變大,將三顆(紅綠藍三色各一顆)Micro LED芯片封裝成一顆像素器件。“三合一”的Micro LED 封裝芯片,尺寸達到100微米以上,因此可以使用相對成熟的測試設備。

在這種情況下,前文提到的壞點、無法檢測,都有了成熟的解決方案。對于顯示屏廠商來說,可以直接用Micro LED 封裝芯片,替代常規的LED屏幕,大幅提升顯示效果。

小的越小,是指直接將晶圓切割爲一塊塊Micro LED微顯示屏,顯示屏尺寸最小只有0.12英寸,只能用在AR眼鏡這類尖端産品上。這種切晶圓的方法看起來“簡單粗暴”,其巧妙之處在于,避開了前文提到“巨量轉移”環節。

不過,這一路徑的應用範圍太狹窄,甚至無法用在手表屏幕上。一塊Apple Watch 屏幕尺寸約爲2英寸,這意味著一塊8英寸晶圓只能切割出16片屏幕,僅物料成本就高達125美元/片。消費電子産品完全無法承擔這樣的屏幕成本。

“小的越小”路徑還面臨技術問題——難以實現全彩。因爲藍光、紅光、綠光芯片基于不同的材料生長而成,很難在一塊晶圓上同時制造三種芯片,單靠“切晶圓”難以集成三原色。這也導致了,Micro LED微顯示屏一般都是單色顯示。

行業中也有公司找到了解決辦法。比如,賽富樂斯嘗試引進量子點(Quantum Dots)方案。量子點是一種納米顆粒,可以讓藍光LED芯片,轉變爲紅光和綠光,從而制造出全彩Micro LED微顯示屏。

大的越大,小的越小。這兩種技術路徑殊途同歸,都是暫時繞開巨量轉移難題,先在細分場景實現量産。

Micro LED的商業化探索

找到應用場景,是Micro LED創業公司的當務之急。只有當技術找到商業應用,Micro LED創業公司才能提升量産規模,進而降本增效,形成商業的正循環。

Micro LED微顯示屏雖然看起來更容易量産,但在市場角度,它離商業應用最遙遠——Micro LED微顯示屏目前只有AR眼鏡一個應用場景。

全球虛擬現實市場還處于早期階段,連蘋果Vision Pro銷量都不及預期。據郭明錤最新報告,蘋果下調2024年Vision Pro出貨量至40-45萬部,遠低于市場共識70-80萬部。

賽富樂斯CEO陳辰向 36 氪算了一筆賬:一片8英寸晶圓,能生産2500塊Micro LED微顯示。這意味著,一萬台AR眼鏡只能消耗4片晶圓。目前,一款AR眼鏡的出貨量最多在幾萬台,“遠遠無法滿足一個半導體廠的生産規模,量太小了。”

據他了解,目前科技巨頭公司推出AR産品的時間節點,集中在2025年下半年到2026年,要達到百萬級別的出貨量還有很長的路要走。

TCL孵化企業雷鳥創新推出的X2 Lite AR眼鏡 圖源:視覺中國

在AR設備起量之前,Micro LED公司要先找到現金流業務,大屏商業顯示,正在成爲Micro LED公司的新戰場,比如戶外大屏、指揮中心和會議室大屏幕。

Micro LED公司在用新技術重新做一遍商業顯示市場。甚至,Micro LED超大屏幕,可以比拼性價比。

常規液晶面板的尺寸極限是100英寸,再往上,價格呈指數級增長。比如,一款TCL 98英寸電視,價格爲2.2萬元;TCL 115英寸電視,售價則高達8萬元。

陳辰告訴36氪,一塊125寸2K分辨率的Micro LED屏幕,市場價格在5-10萬元,已經具有性價比。原因在于,Micro LED可以任意拼接,成本不會隨屏幕尺寸指數級增長。

“現在Micro LED進到大屏以後, PPI(像素密度) 提升,顯示效果做得更好了,價格反而更低,這肯定是大家喜聞樂見的。”陳辰說。憑借性價比優勢,超大尺寸Micro LED屏幕還在進入家用領域,比如家庭影院場景。

(賽富樂斯生産的162英寸Micro LED大屏顯示器 圖源:公司官網

Micro LED創業公司在獲得收入,應用市場也在快速增長,整個産業都到了商業化量産的關口。新技術可能會誕生幾家新巨頭,顯示面板産業的格局,也會隨之改變。

顯示面板行業是一個典型的寡頭壟斷市場,而當新的技術出現,創業公司也有了突圍的機會。

陳辰將Micro LED創業公司的市場策略稱爲:占領兩廂,讓開中央——占領大屏商業顯示和AR微顯示屏市場,讓開最主要的顯示面板市場,不與投資上萬億元的顯示面板巨頭直接競爭。

在這一思路下,賽富樂斯正在探索車載顯示等細分場景,比如在透明車窗上顯示文字,如出租車價格、車內音量等;或者車載曲面屏幕,Micro LED相較于液晶玻璃面板,更適合曲面屏場景。

如果能夠進入汽車行業,相應的Micro LED産線有機會實現量産,帶動整個産業鏈的成本快速下降。就像是大屏Micro LED領域發生了的事情,陳辰舉了個例子,大屏Micro LED的一款測試設備,這兩年裏,價格下降了2/3。

圖源:天風證券研報

麥沄顯示CEO陳波則提供了另一種思路,通過新技術路線,直接進入傳統液晶面板的市場。不過,麥沄顯示的市場策略是,躲在傳統LED公司背後,提供Mirco LED封裝芯片,讓他們與面板廠競爭。

目前,顯示面板主要由TFT(薄膜晶體管)基板驅動,相當于是每個像素的控制器。但是,TFT基板由國外公司壟斷,市場主導權在顯示面板巨頭。

麥沄顯示的計劃是,利用國內龐大的晶圓代工廠資源,制造出專屬的驅動芯片,再進一步,將一顆驅動芯片與三色Micro LED芯片一起封裝,從而制造出“四合一”的封裝芯片——傳統LED廠商可以直接用來生産屏幕,不再需要液晶面板巨頭主導的TFT基板,從而繞開液晶面板行業的寡頭壟斷。

這意味著,不用像顯示面板廠一樣投資幾百億元,傳統LED廠商同樣可以生産Micro LED屏幕,和顯示面板巨頭正面競爭。

用半導體工藝重新做一遍顯示面板行業,自然有很多優點。但是,行業的技術變革,不只是單點技術突破,而是産業鏈整體升級。作爲一項新技術,Micro LED面臨的是工程、産業壁壘乃至終端市場需求問題。

隨著Micro LED逐步量産,那些生産技術難題有望逐步攻克。新的技術路徑,導向新的産業格局。顯示面板産業,將要迎來一場新的權力較量。

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