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Micro LED是一场缺乏主导者的“赌注”

2016年下半年以来,Micro LED的概念风声水起。成为不时搅动OLED主导的次世代显示大潮的异类玩家。那么Micro LED到底是什么?Micro LED大潮之中,谁在拼力相博,谁在隔岸观火,谁在窃窃暗语呢?

Micro LED——谁在发声

在Micro LED概念上,最大的声音是苹果。Apple Watch 3将采用Micro LED显示面板的消息,是这个行业最近最大的“兴奋点”。

的确,苹果却曾大价钱收购过Micro LED研发公司LuxVue。但是,那是2014年的事情。这次收购苹果也许储备了一些技术、专利和研发能力。不过直至今日,苹果并未拿出“可用的样品”。按照一般规律,从原形研发、样品研发、试产研发到量产爬坡和堪用,至少需要数年之久。Apple Watch 3估计是等不及的。

更为重要的是,苹果方面的消息,大多数是二级、三级消息,甚至小道消息。一直缺乏苹果战略层的消息和表态。也就是说,可能的情况是,苹果只是把Micro LED作为一个武器库中的库存而已。且现在,显示技术上苹果正在做的事情是OLED替代LCD。

Micro LED概念另一个大佬是三星:不过,三星出价1.5亿美元,收购Micro LED厂錼创科技的新闻已经被辟谣。作为全球最大的显示巨头,同时也是LED产品制造商,三星如果说丝毫不关注Micro LED显然不正常。但是,对比三星在QLED上的战略高调,在OLED上2000亿人民币的投资,三星Micro LED的“小道消息”几乎可以忽略。

再说另一家Micro LED巨头,索尼。2012年索尼展示了0.5级别间距的微间距LED产品。但是,索尼真正上市的却是2016年的1.2间距的产品。索尼也有过类似“技术不是问题,但应用市场还需要酌情考虑”的表态。即作为一个显示大厂,索尼的市场理性,要比媒体报道的耸人标题冷静的多。

事实上,在Micro LED上真正的、高度的、官方的、长期一致性的“高调”表态的单位只有一个:“台湾工研院”。不过,对此,一个显然的事实是,在次世代显示上OLED、QLED台湾都已经落后韩陆企业,甚至进度不及日本企业。在韩陆资本数千亿人民币的投资之下,台湾为其未来显示产业的生存,独辟蹊径的支持Micro LED,本质上是“下下策”。即,台湾工研院的支持,只是“逼不得已要做些事情后的‘从易’”原则。

当然,很多媒体指出晶电、隆达、欧司朗、日亚化、CREE、三安这样的LED厂商都表示在做Micro LED研发。但是,这个支撑团体的力量主要集中在LED发光晶体这一层。而制造超微型的LED发光晶体(10um级别),应该说是整个Micro LED产业链中最为成熟的部分之一。即LED厂,可利用现有设备技术和研发实验室,在不增加多少投资的情况下,成功开发Micro LED需要的白色和彩色晶体颗粒。这些LED外延片产业段的企业在Micro LED上的地位,类似于默克、住友化学、三菱化学在OLED产业上的地位。

综上所述,Micro LED阵营呈现的是分散的基本状态。且其中巨头们的消息都是二线化的,缺乏战略层的宏观表态。作为积极的LED晶体企业,则“所需投资和努力不多”、“所负责产业链环节难度不大”。这直接决定了Micro LED是一个“群虾舞龙”的产业,缺乏形成大规模的、快速市场化的领头羊。

Micro LED产业链如何,难点在哪里

对于一个Micro LED显示产品,他的基本构成是TFT基板、超微LED晶粒、驱动IC三大块。这三者有一个共同的特点,即大量继承于已有的液晶和LED产业。因此,台湾工研院认为,他们具有整条产业链的优势。

但是,具有同样产业基础的地区还包括韩国、我国大陆、日本。其中日本在上游材料和设备上的领先性和完善度,要远超过我国台湾地区。不过,日本同仁对Micro LED的兴趣可没有台系产业那么高涨。

为什么其它具有相当或者更好产业基础的地区,在Micro LED的热情上低于台系呢?答案分成两个层次:第一是,大陆、韩国和日本显示企业,现在最忙的事情是OLED。第二,Micro LED有一个其他电子行业几乎不会用到的高难度工艺——巨量微转移(也叫巨量转移)。台湾Micro LED产业最大的动作之一,即是2016年12月以台湾工研院为牵头单位,成立“巨量微转移”产业联盟。

“巨量转移”是一个什么技术呢?简单说就是在指甲盖大小的TFT电路基板上,按照光学和电气学的必要规范,均匀焊接三五百,甚至更多个红绿蓝三原色LED微小晶粒,且允许的工艺失败率是有几十万分之一。——只有达到这样工艺的产品,才能真正应用到Apple Watch 3等产品上。

对于Micro LED的工艺问题,很多人认为,可以从传统LED屏中摄取经验。但是,Micro LED与传统led显示产品差别巨大。与传统LED显示屏比较,Micro LED的差别主要在于:1.精密程度数十倍的提升;2.集成工艺从直插、表贴、COB封装等变成了“巨量微转移”;3.缺陷可修复性几乎为零;4.背板从印刷电路板,变成了液晶和OLED显示所使用的TFT基板,或者CPU与内存所采用的单晶硅基板。

即与传统LED显示屏比较,Micro LED在晶粒、封装、集成工艺、背板、驱动等每一个方面都不一样——所以,可以看到Micro LED产品的火热没有得到任何一个传统LED大屏厂商的表态。

事实上,除了晶粒、TFT背板、IC这些“元组建”,继承于LED晶粒(如三安)、半导体显示(如京东方)、IC设计企业(如聚积、奇景)等之外,Micro LED正真的核心则是“如何将这些元件集成”,即“巨量转移”技术。后者是整个行业的命门。如果有企业要牵头Micro LED产品,最需要的即是从这里入手。

对此,目前比较确切的消息是:今年2月份Mikro Mesa与重庆惠科携手打造了两岸首座Micro LED面板实验室的合作。该实验室计划在今年底完工,2018年制造出全彩色Micro LED样品。Mikro Mesa目前在LED微晶粒上具有领先的研发技术,传闻能做到3UM。惠科则建设有A-SI LCD生产线,具有TFT背板等方面的技术资源。二者合作的目的是,利用近可能现成的资源突破“巨量转移”技术。

不过,即便是这种比较深入的项目其对Micro LED的产业时间表预期亦不能乐观:2018年实现全彩样品,距离真实商业应用还有多远依然不好说。以OLED为例,实现全彩,到目前手机行业的大规模认可,中间走了二十余年。且,惠科、Mikro Mesa都是显示圈新手,二者关注Micro LED颇有企图“四两拨千斤”弯道超车之意。

综上所述,从元件角度看,Micro LED在TFT、IC、LED晶粒上都不具有难度;但是从工艺和产业进程看,巨量转移横亘在Micro LED愿景与现实之间,短期难以彻底跨越。
 

如果成功,Micro LED将怎样改变显示产业格局

现在,媒体动辄以《Micro LED产业化:苹果/三星等巨头积极抢进布局》这样的标题,为Micro LED造势,背后是媒体对既有显示产业格局可能被颠覆的“担忧”。不过,笔者说:你们有些过度担心了。

首先,从基板看,Micro LED需要的是电流驱动的TFT结构。这既是国内目前大规模量产的低温多晶硅和金属氧化物TFT技术。代表厂商京东方、深天马、华星光电、中电子、三星、LG、夏普、群创、友达。当然,也有些方案中,Micro LED利用单晶硅基板,cmos电路驱动结构,不过这种方案的成本不低,且无法在手机、电视等尺寸的屏幕上应用,不可能成为“大发展后的Micro LED”的主流。

更为重要的是,Micro LED在采用例如京东方TFT背板的时候,其对液晶乃至OLED显示屏生产线的继承性高到70%。即,半导体显示产业已经有的万亿资产中,大部分会被继承下来。这一庞大的资产包也决定了Micro LED不是“另开新天地”,而是既有液晶显示产业链的次世代升级——即,即便Micro LED极大的成功,今天的显示圈巨头们亦依然会“稳坐钓鱼台”。

其次,Micro LED、oled、QLED作为次世代显示方案之争,他们的关键差别不在于IC、光学材料和薄膜、TFT等产业环节,而在于“最终发光体”方面。上文提到三安在Micro LED中的地位,类似于默克在oled行业的地位。即,真正的竞争,尤其是替代性竞争来自于LED晶粒。

在传统的液晶显示时代,显示器需要一个独特的背光源组件。包括手机和电视机都是如此。但是OLED和QLED时代这个背光源就不需要了。液晶的背光源最核心的部分即是LED发光灯珠。如果次世代显示是OLED和qled的天下,也就意味着LED产业链,除了工程大屏、投影光源外,基本告别大众显示(手机、PC和TV)领域。这会是一个巨大的市场损失。

同时,在LED的另一个应用空间,照明领域,随着LED发光效率的提升(过去五年从50流明每瓦,发展到了近200流明每瓦),实际潜在市场对晶元、外延、封装等上游产能的消耗也是大幅降低的。

以上两点形成了LED产业链的一种危机感。即如何消化过剩的晶元和外延产能。现在,比较看好的领域就是“显示”:包括小间距LED和本文讨论的Micro LED。正因此种危机的可能性,从产业角度看,LED行业明显比TFT行业对Micro LED更为热情。

第三,从IC端看,笔者只有一句话,液晶、OLED、QLED或者Micro LED,IC设计者都需要一样的创新和发展。这些显示技术的区别,不构成IC产业的革命。

当然,还有一个重要的事情要说:液晶、OLED、QLED、Micro LED的核心上游设备。大尺寸oled和QLED走的路线是喷墨印刷,中小尺寸OLED走的路线是蒸渡,液晶产品则是成盒灌注工艺,Micro LED需要的是“巨量转移”。所以,在对发光体具有针对性的工艺环节,这几个技术的设备厂商具有“市场替代性”。

通过以上分析,可以看到Micro LED的产业链特点是既有继承也有创新。其中最核心的是LED外延企业和巨量转移设备商的地位。

不过对比细分研究,笔者更愿意从更大的场景看Micro LED的意义:我们可以将下一代显示理解为自放光时代(区别于液晶的背光时代),OLED、QLED和Micro LED只是不同的自发光材料,他们都要“生长”在TFT基板之上——无论是谁胜利,死掉的都是液晶,却亦都从液晶产业继承至少70%的产业链和设备设施。

这个宏观理解,也就可以解释为何现今真正的显示行业巨头们,对Micro LED的关注不够的原因:对比Micro LED在巨量转移上的困难和产业发展阶段,OLED和QLED的成熟性、可行性、风险度都更为友好——从易避难,逐步实现自发光显示,最优的选择当然是今天最火的OLED。至于Micro LED,那是第三位的备选方案。

台湾业者的努力,Micro LED能否后发制人

目前,全球显示行业对Micro LED最热衷的莫过于台湾业者。这与台湾显示行业在OLED项目上的落后有必然关系。台湾显示界希望利用Micro LED的成功对大陆和韩国的OLED战略实现弯道超车。

但是,作为一项新技术,是否能成功需要从产业基础和研发难度上做出基本衡量,而不是Micro LED几乎逆天的节能性能这类技术优势。——即关键的、不可绕过的短板,决定命运。

从产业基础看,LED、TFT、IC都不成问题,这一点上文再三说过。但是,从需要攻关的研发难点看,巨量转移不是一个容易啃的骨头。一方面,显示系统今天的发达程度,决定了Micro LED必须以很高的起点,突破巨量转移技术:1.避免Micro LED的高亮化,晶粒可能需要很小,例如5um,这样小的器件做电气结构上的焊接,保持百万级别的有效性,难度可想而知。2.处于液晶、oled竞争时代的Micro LED,必须有可行的市场经济性。虽然Micro LED能够让显示屏能好大幅降低,但由此带来的节能效果应该与其成本增加成比例。这两点概括起来即是,巨量转移,不仅要克服“巨大的量、超微小的结构”,还要一上来就有很好的“成熟性”。

更为重要的是,巨量转移课题是电子产业的一个全新课题。没有多少可参照的经验可以利用。这决定了这个工艺路线的研发难度进一步提升。

回想液晶称王的显示时代,也有过等离子、sed、场致发光等不同技术路线的竞争。但是,在液晶的规模和成本优势下,各个都很快败下阵来。这一点也是台湾同仁要认真考虑的问题。从技术进步看,不断的发展的显示技术不是Micro LED的专利。面对规模更为庞大、支持者众多、资金充沛、技术不断进步的OLED和qled, Micro LED作为第三路线,在竞争上已经是最危险的选择。

所以,笔者不认为研发Micro LED是一件坏事情:多元化的尝试,才最有利于找到最优解。但是,从产业化角度看,Micro LED不值得简单的看好。在OLED已经砸下重金的今天,抓住主流是显示企业生存的基本面和紧迫点,Micro LED作为可能选项,更多的应该是未来的某种可能性的储备,而不是确切答案。这也是为何Micro LED行业一直没有真正的行业巨头来做龙头,带领大家奋斗的原因。